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工程流体力学试卷08091F
一、 简答题（每题5分，共10分）
1. 流体静压强的重要特性有哪些？
2. 量纲和谐原理的内容是什么？
二、 计算分析题（每题10分，共50分）
1. 如图1所示油缸尺寸为d＝12 cm，l＝14 cm，间隙?= 0.02 cm，所充油的?= 0.65×10-1Pa·s。试求当活塞以速度V = 0.5 m/s运动时所需拉力F为多少？
图1
2. 圆柱形挡水堤，顶部与水面齐平，水深H=4m，堤长L=10m，如图2所示。求其所受静水总压力。
图2
3. 用布金汉定理（?定理）确定圆管流动中边壁切应力的表达式τ0。已知τ0与液体的密度ρ，液体的动力沾滞系数μ，圆管直径D，管壁材料的粗糙度△以及管中断面平均流速υ有关。
4. 如图3所示，水流通过水平放置的变截面弯管。已知弯管的直径dA= 25cm，dB=20cm，流量Q=0.12m3 /s，转角，断面A-A的相对压强Pa=1.8大气压，求弯管所受的力FX与FY，（不计水头损失）。
图3
5. 平面不可压缩流体的速度分布为和?的存在条件，并将存在的?或?求出。
试判断它们是否满足?
三、 应用题（每题20分，共40分）
1. 足球和乒乓球运动员都知道，旋转球会受到很大的气动力作用而改变飞行路径，从而使对手难于对付，这种效应叫马格奴斯效应。
请应用工程流体力学的知识分析足球的运动情况；并应用公式和原理分析“香蕉球”现象的力学机理，说明产生这现象的原因。
2. 在化工生产中，所使用的物料大多具有易燃易爆、有毒有害的危险特性，一旦由于某种原因，如腐蚀、设备缺陷、材质选择不当、机械穿孔、密封不良以及人为操作失误等原因发生泄漏，泄漏出来的物料会在浓度梯度和风力的作用下在大气中扩散。泄漏物质扩散后，在多大范围以内为火灾爆炸危险区域，多大范围内为急性中毒致死区，多大范围以外是无明显毒性影响的区域。这些危险区域，一旦遇到引燃源或人员误入中毒区域，就会发生事故。过程描述如图4和图5所示。危险区域的确定可为危险程度判别、事故发生后的火源控制、明确人员疏散区域等等提供科学参考。
请应用提供的材料和流体力学的相关知识分析化工过程中由于泄漏而引发事故的过程，以及危险区域判定问题的基本思路。（应用相关的流体公式和原理说明） 第一类危险源 危险物质
或能量 第二类危险源 通风条件 （速度场） （浓度场） 引燃源 (温度场/能量场) 事故 （灾场/能量场） 危险物质 泄漏扩散 危险场
图4 事故发生过程图 图5泄漏的影响范围示意图