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流体试题01


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全国 2002 年 4 月高等教育自学考试

工程流体力学试题
课程代码:02250
一、单项选择题(每小题 1 分,共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目 要求的,请将正确选项前的

字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化,则该流体称为正压性流体。? A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动,是指马赫数( )时的流动。 A.等于 1 B.等于临界马赫数 C.大于 1 D.小于 1 3.气体温度增加,气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示),原设计操纵方法是:从 B 管进高 压油,A 管排油时平台上升(图一的左图);从 A 管进高压油,B 管排油时平台下降。在安 装现场工人不了解原设计意图,将 A、B 两管联在一起成为 C 管(图一的右图)。请你判断 单靠一个 C 管通入高压油或排油,能操纵油压机升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升

6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银 U 形管测压计(如图二),当箱顶部压强 p0=1 个 大气压时,两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg),如果顶部再压入一部分空气, 使 p0=2 个大气压时。则△h 应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时, 流场各空间点的参数不随时间变化, 仅随空间位置而变, 这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流
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C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时,根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时,流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径 D 相等,油压 P 也相等,而三缸所配的活塞结构不同,三 个油动机的出力 F1,F2,F3 的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1<F2<F3 D.F1=F3>F2

11.三个容积完全相等的容器,联接如图示,先将阀门 a,b 关闭,阀门 c 开启。压强计 p 指示 为 0。将容器 I 充入压缩空气,绝对压强为 300KPa,容器Ⅲ抽成真空度为 30KPa。先关闭阀 门 c,再开启阀门 a 和 b。这时,压强计 p 的读数应该是(设当地大气压是 100KPa) A.56.7KPa B.76.7KPa C.90.0KPa D.110.0Kpa

12.下列说法中,正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时,沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时,沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 13.在缓变流的同一有效截面中,流体的压强分布满足( ) A.
p ?g p ?g

+Z=C
v
2

B.p=C
p ?g
v
2

C.

+

? C

2g

D.

+Z+

? C

2g

14.当圆管中流体作层流流动时,动能修正系数α 等于( A.1 B.2

)

2

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C.3

D.2000

15.如图所示,容器若依次装着水与汽油,假定二者均为理想流体,且 H=常数,液面压强为 大气压,则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( ) A.v 水>v 油 B.v 水<v 油 C.v 水=v 油 D.难以确定的

16.粘性流体绕流平板时,边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数 Rexcr 值为( ) 5 6 5 5 A.2000 B.2000~13800 C.5×10 ~3×10 D.2×10 ~3×10 17.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时,则随着雷诺数 Re 的增大,其沿程损失 系数λ 将( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.增大或减小 18.水自水箱经管路流出如图所示,若把管路阀门再关小一些,则在阀门前后的测压管 1 与 2 的液面高度变化将是( ) A.h1 升高,h2 降低 B.h1 降低,h2 升高 C.h1 与 h2 都降低 D.h1 与 h2 都升高 19.流体在管内作层流流动时,其沿程损失 hf 值与断面平均流速 v 的( )次方成正比。 A.1 B.1.75 C.1.75~2 D.2 20.管路水力计算中的所谓长管是指( ) A.长度很长的管路 B.总能量损失很大的管路 C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路 D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路 二、名词解释(每小题 2 分,共 10 分) 21.流体的密度 22.等压面 23.定常流动 24.水力光滑管与水力粗糙管 25.气体一维定常等熵流动的极限状态 三、简答题(每小题 5 分,共 20 分) 26.混合气体密度如何计算,并列出计算公式。 27.对于静止液体,当作用在液体上的质量力仅有重力时,则液体中的哪些面是等压面? 28.什么是有效截面?流道中流线互相平行时,有效截面形式如何? 29.什么是紊流的时均速度?写出紊流时均速度轴向分量 u 的定义式,指出式中各符号的含义。 四、计算题(50 分) 30.(6 分)飞机在 10000m 高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度 800km/h 飞行,燃烧室的进口 扩压通道朝向前方,设空气在扩压通道中可逆压缩,试确定相对于扩压通道的来流马赫数 和出口压力。(空气的比热容为 Cp=1006J/(kg·K),等熵指数为 k=1.4,空气的气体常数 R 为 287J/(kg·K))

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31.(6 分)一截面为圆形风道,风量为 10000m3/h,最大允许平均流速为 20m/s, 求:(1)此时风道内径为多少? (2)若设计内径应取 50mm 的整倍数,这时设计内径为多少? (3)核算在设计内径时平均风速为多少? 32.(7 分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量,已知风机入口侧管道直径 d=400mm,U 形 管 读 数 h=100mmH2O , 水 与 空 气 的 密 度 分 别 为 ρ 水 =1000kg/m3 , ρ 空 =1.2kg/m3,忽略流动的能量损失,求空气的体积流量 qv。

33.(7 分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管,结构如图示:容器内部的压强值,最高 时是表压强 pe=1500Pa,最低时是真空值 pv=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部 联接法兰下 a=0.1m,最低水位应在疏水管口上 b=0.2m(水密度ρ =1000kg/m3,重力加速 度 g=9.8m/s2) 求:(1)疏水管长度 L。 (2)水封水面到疏水管口的深度 H。

34.(12 分)有一水平放置的 90°渐缩弯管, 管内径 d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速 v1=2.5m/s, 4 表压强 p1=6.86×10 Pa, 若不计阻力损失, 求水流对弯管的作用力。 水的密度ρ =1000kg/m3。 35.(12 分)用虹吸管输水,如图所示,已知:水位差 H=2m,管顶高出上游水位 h=1m,虹吸管 内径 d=200mm,管长为 LAB=3m,LBC=5m,LCD=4m,管路沿程损失系数λ =0.026,局部损失 系数有:管路进口滤网(带底阀)一个,ζ 滤网=12,B、C 两处 90°圆弯两个,每个ζ 弯头=0.5, 管路出口ζ 出口=1.0,水的密度ρ =1000kg/m3。 试求: (1)虹吸管的流量 qv。 (2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。

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工程流体力学试题参考答案
课程代码:02250
一、单项选择题(每小题 1 分,共 20 分) 1.D 2.D 3.A 4.A 5.A 6.C 7.A 8.D 9.C 10.A 11.A 12.B 13.A 14.B 15.C 16.C 17.C 18.A 19.A 20.C 二、名词解释(每小题 2 分,共 10 分) 21.单位体积流体的质量。 22.在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。 23.流场中各空间点上所有物理参数均与时间变量 t 无关,称作定常流动。 24.流体在管内作紊流流动时,用符号△表示管壁绝对粗糙度,δ 0 表示粘性底层的厚度, 则当 δ 0>△时,叫此时的管路为水力光滑管。 δ 0 <△ 时,叫此时的管路为水力粗糙管。 25.在绝热流动的过程中,气流的绝对压强与热力学温度为零,气流的总能量全部转化 为宏观运动的动能的状态。 三、简答题(每小题 5 分,共 20 分) 26.可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。 ρ = ? 1ρ 1+ ? 2ρ 2+ ? 3ρ 3+…+ ? nρ n= ?
i?1 n

? i? i

? i—各组成气体所占混合气体总体积的百分数;

ρ i—各组成气体的密度,kg/m3; ρ —混合气体密度,kg/m3 27.属于等压面的是以下水平面。 (1)自由表面(或气液分界面)。 (2)两种不互溶液体的交界面。 (3)液体内能互相连通(或不被隔断)的同一种液体内的各水平面。 28.(1)在流场中(或流道中)存在这样横截面,穿过该截面的每一条流线均与该截面垂直, 这样的横截面称为有效截面(又称过流截面)。 (2)当流线互相平行时,有效截面为平面。 当流线互相不平行时,有效截面为曲面。
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29.紊流真实速度在一定时间间隔内的统计平均值叫紊流的时均速度。
u ? T ?t 1
t0 ?T

ud t
?

式中:t△—初始时刻 T—时间间隔 u—瞬时速度 四、计算题(共 50 分) 30.T0=T∞+ v 2 ?
/ 2 C p ? 2 2 3.1 5 ? ( 800 ? 10 3600
3

u

—时均速度

)

2

/ (2 ? 1006)

=247.69K M∞=
v? a? ? (8 0 0 ? 1 0
3

/ 3600)

1.4 ? 2 8 7 ? 2 2 3 .1 5
k

? 0 .7 4

k ?1 ? 2 ? k ?1 M?? P0=p∞ ?1 ? 2 ? ?
1. 4

1.4 ? 1 ? 2 ? 1. 4 ? 1 ? 0 .7 4 ? ? 0 .3 8 b a r =0.264 ?1 ? 2 ? ?

31.依连续方程(ρ =C)v1A1=v2A2=qv (1)v1
? 4 d1 ? q v
2

d1=

10000 ? 4 3600 ? 20?

=0.42m=420mm

(2)设计内径应取 450mm 为 50mm 的 9 倍,且风速低于允许的 20m/s (3) 在设计内径 450mm 时,风速为
v2 ? q ? 4
v

?
2 2

4 ? 10000 3 6 0 0 ? ? 0 .4 5
2

? 1 7 .4 6 m / s

d

32.由伯努利方程 0+0+0=
p ?g

+0+

v

2

2g

得 v=

?2

p ?


由静力学方程 p+ρ 得 v=
? 4
2gh ?水 ? ?

gh=0 ? p=-ρ



gh 代入 =40.43m/s

2 ? 9 .8 0 7 ? 0 .1 ?

1000 1.2

qv=v ?

d

2

? 4 0 .4 3 ?

? 4

? ( 0 .4 )

2

? 5 .0 8 m

3

/s

33.根据流体静力学基本方程 表压强 pe=ρ gh 或 h=
pe ?g

在最高压强时,管内水面应低于 O-O 面 h1=
pe ?g

=

1500 1 0 0 0 ? 9 .8

? 0 .1 5 3 m

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在最低压强时,管内水面应高于 0-0 面 h2=
pv ?g

=

1200 1 0 0 0 ? 9 .8

? 0 .1 2 2 m

故疏水管长度 L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m 水封水面到疏水管口深度 H=h1+b=0.153+0.2=0.353m 答:疏水管长度应为 0.574m,水封水面到疏水管口深度为 0.353m。 34.

35. (1)求虹吸管的流量:列进、出口水池水面的伯努利方程: H= ?
hw ? (

?

???

L AB ? L BC ? L CD d

)

v

2

2g

把已知参数代入:求得 v=1.59m/s 所以 qv=vA=0.05m3/s (2)求最低压强点及其真空度: 最低压强应是虹吸管内的 C 点(见图) 列进水池水面及 C 断面的伯努利方程: 0=hpvc ?g ? v
2

2g

? h wAC

得 pvc=28200Pa=28.2KPa

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