发布时间 : 星期四 文章南京工业大学 流体力学 试题 ( B )卷.更新完毕开始阅读dad6c80929ea81c758f5f61fb7360b4c2f3f2a7f
南京工业大学 流体力学 试题 （ B ）卷 2004 --2005 学年第 1 学期 使用班级 环设0201-4 名 姓 号 学 级 h1hy题号 得分 总分 一、 填空题 (做在答题纸上) 1、 迹线定义:_____________________________________________________________（2分） 2、 牛顿内摩擦定理表达式???du中，τ，μ分别称为__________。（4分） dy3、 根据流体运动边壁是否沿程变化，把能量损失分为两类：__________、__________。（2分） 4、 圆截面自由射流各截面流量沿程__________，动量沿程__________。（2分） 5、 平面流动ux=2xy, uy= - y2, 其流函数ψ=__________,势函数φ=__________。（如不存在， 说明原因）（4分） 6、 伯努利方程中v2/(2g)的物理意义是__________。（2分） 7、 雷诺数物理意义：_____________________________________________。（2分） 二、简述题 (做在答题纸上) 1、什么叫理想流体和粘性流体？什么情况下流体作理想流体处理?（3分） 2、流体的两种流态指什么?如何区分它们？（3分） 3、描述流体运动有哪两种方法，它们有何不同，举例说明它们的应用。（3分） 4、射流中质量平均流速是如何定义的，为何要引入这一流速？（3分） 5、圆截面自由射流结构是如何形成的，受限射流与自由射流各有何动力特性？（3分） 6、与自由射流相比, 温差射流的轴线有何变化, 分析发生这一变化的原因。（4分） 7、附面层是怎样形成的？（3分） 三、计算（10分×6）(做在答题纸上) 1、 图示矩形平板闸门一侧挡水，门宽b=0.8m，门高h=1m, 要求挡水深h1超过2m时，闸门即可自动开启，求转轴应设的位置y 。 班
2、测定一阀门的局部阻力系数，在阀门的上下游装设3个测压管，其间距L1=1m, L2=2m, 若直径d=50mm，测得H1=150cm, H2=125cm，H3=40cm，流速v=3m/s，求阀门ζ值, 并定性作出总水头线和测压管水头线。
H1H2H3L1L2
3如图所示，一个水平放置的水管在某处出现θ＝30o的转弯，管径也从d1＝0.3m渐变为d2＝0.2m，当流量为Q＝0.1m3/s时，测得大口径管段中心的表压为2.94×104Pa，试求为了固定弯管所需的外力。(不计损失) θ 2 2 1 1
4、直径100mm的管道，以0.8 m/s的速度输送运动粘性系数为1.01×10-6m2/s的水，另一直径为250mm的管道，输送运动粘性系数为8.5×10-6m2/s的油，欲使两管达到力学相似，问输油管道中流速应为多少？若测得15m长的水管的损失为10cm水柱，试推算250m油管的损失为多少？
5、油管直径为75mm, 已知油的重度8.83kN/m3.运动粘滞系数0.9 cm2/s. 在管轴位置安放连接水银压差计的毕托管，水银面高差△h=20mm, 水银重度133.38 kN/m3 ，求油流量。
¤h|
A
6、Using the variables Q, D, ΔH/l, ρ, μ and g as pertinent to smooth-pipe flow, arrange them into dimensionless parameters with Q, ρ and μas repeating variables.
南京工业大学 流体力学 试题（ B ）卷
试题标准答案
2004 --2005 学年第 1学期 使用班级 环设0201-4
二、填空题
(1) 迹线是一质点不同时刻的轨迹线???du。（2）切应力 动力粘性系数 (3)沿程损失、局部损失__（4）dy?u?x?u??2x 此流动?y__增大___不变_（5）ψ=____2xy2+c ______,势函数φ=_势函数φ不存在,因为 ?为有旋流动_（6）速度水头。（7）惯性力/粘性力 三、简述题
1、什么叫理想流体和粘性流体？什么情况下流体作理想流体处理?（3分）
答：无粘性的流体为理想流体，粘性流体指粘性不被忽略的流体。边界层外的流体可作理想流体。 2、流体的两种流态指什么?如何区分它们？（3分）
答：层流和紊流。层流中，各流层不相互掺混；紊流中，流层相互掺混，流层间发生动量、质量交换。Re>2300 紊流； Re<2300 层流.
3、 描述流体运动有哪两种方法，它们有何不同，举例说明它们的应用？（3分）
答：拉格朗日法、欧拉法。拉格朗日法跟踪流体质点运动；欧拉法固定空间点位置，研究流体通过固定点时的速度、流量等获得整个流场的流动。考查洪峰各时刻的位置用拉格朗日法，研究某水文站水位用欧拉法 4、 中质量平均流速是如何定义的，为何要引入这一流速？（3分） 答：v??Qv,在空气调节和通风工程中，所用的射流在射流轴心附近，v2≈0.7vm, v2能较好反映空气调节和
?Q通风工程中所用的射流的情况，因此引入这一流速。
5、 圆截面自由射流结构是如何形成的，受限射流与自由射流各有何动力特性？（4分）
答：由于紊流脉动，射流与周围气体发生动量、质量交换，射流卷吸周围气体，使得周围气体也成为射流的一部分，因此圆截面自由射流呈圆锥形。自由射流的动力特性是各截面动量守恒；受限射流各截面动量不守恒，第二临界断面上动量最大，以后动量很快消失。
6、 与自由射流相比, 温差射流的轴线有何变化, 分析发生这一变化的原因。（4分）
答：轴线弯曲。当射流与周围气体有温差时，射流与周围气体有密度差，射流重力与所受浮力不等，造成轴线弯曲。
7、附面层是怎样形成的？（3分）
答：粘性流体以u的速度流过固体壁面，靠近固体壁面处，流体在固体壁面法向方向上存在速度梯度。速度小于u的流场为附面层。 四、计算（10分×6）
1bh3Ih11214121解：作用点y?y??h1???2???m
h?1?9yA2?2?12??2???h1??bh2?2???所以：y?h1?y?2?2、解：
144??0.44m 99L1v2H1?H2??d2gL2v2vH2?H3????d2g2g???(?H?H3、解：
??2?H?H?)?2g/v?((1.25?0.4)?2(1.5?1.25))?2?9.8/3?0.762
代入数据，得 ，
Re1?Re24、解：欲使两管达到力学相似，两管Re相等v1d1/?1?v2d2/?2
0.8?0.1/(1.01?10?6)?v2?0.25/(8.5?10?6） 输油管流速 ?v2?2.69(m/s)
两管Eu相等 (△p/(ρv2))1= (△p/(ρv2))2 △h 2=(V2/V1)△h 1=(2.69/0.8)10cm=113cm
L2’=15/(100/250)=37.5m 油管的损失△h2’=250/37.5×113cm=753.3cm油柱
2
2
5解：h’= (γHg –γO)/ γO h= 0.281m
’0.5
umax=(2gh) =2.35 m/s 设层流
v=o.5 umax=1.175m/s
3
Q=VA=0.069m/s
Re=VD/ν<2000 假设成立
6 Solution : F(Q, D, ΔH/L, ρ, μ, g)=0
x1y1z1
Π1= Qρμ D=(L3T-1)x1(ML-3)y1(ML-1T-1)z1L=M0L0T0
x2y2z2
Π2= Qρμ g=(L3T-1)x2(ML-3)y2(ML-1T-1)z2LT-2=M0L0T0 Π3=ΔH/l
X1= -1, y1= -1, z1=1; X2=3, y2=5 , z2=-5 -1-135-5
f(QρμD, Qρμ g, ΔH/l) =0