试 题
一. 概念题(30分)
1、 简述流体作为连续性介质的假设。 (3分)
2、 粘性流体静止时,作用在流体上的表面力只有( )。(3分)
a、切向力;b、 法向力; c、 惯性力; d、 粘性力。
3、 简述流体静压强的两个基本特性。 (4分)
4、 写出紊流时均速度的表达式,并注明每一符号的意义。 (5分)
5、 光滑管的定义是 _______________,粗糙管的定义是________________,且随着Re的变化,____________________________。(4分)
6、连续性方程
适用于二维不可压( )。 (3分)
a、理想流体的流动; b、流体的定常流动;
c、流体的非定常流动; d、流体的定常与非定常流动。
7、当粘性流体绕流物体时,紧靠物体表面________很大的流体薄层称为边界层。边界层外,由于________很小,_________ 可忽略不计。(3分)
8、当气体在渐扩管道作定常等熵流动时,若来流的M>1时,则沿流动方向 ,V_______,p_______,
________,T 。 (5分)
二. 计算题(70分)
1.流量为 50m3/h,温度为70℃的水流入水暖锅炉,经加热后,水温上升到90℃,问从锅炉中每小时流出多少立方米的水?巳知水的体积膨胀系数.(t=64(10-41/℃。 (10分 )
2.如图所示,封闭容器内盛有油与水,油层厚h1=30cm,油水分界面与水与水银分界面之间的高差h2=50cm,水银柱高度低于油面h=40cm,已知(油=800 kg/m3;(水=1000 kg/m3;(水银=13600 kg/m3,求作用在油面上的表压强po(10分) 。
3.有一沿铅垂直立墙壁设置的弯管。弯管转角为90(,从上游1截面到下游2截面之间的轴线长度l=3.14m,两截面轴线高差z1-z2=2m,巳知截面1处流体的表压强p1=117.6kPa,两截面之间的流动损失hw=0.1m,巳知圆管内径d=0.2m,管路体积流量Q= 0.06m3/s,求水流对弯管的作用力(水的密度(水=1000 kg/m3 )。 ( 15分 )
4. 某平面无旋流动由
,
确定,a为常数。求该流动的流函数(,势函数(Φ,若已知驻点压强p0,写出流场中任意点压强p的表达式。(18)
5. 大容器中空气温度为40℃,绝对压强为7.0×105Pa。若空气经一收缩喷管排出,试求:在等熵条件下外界绝对压强分别为3.5×105、5.0×105Pa时,出口截面处的气流速度。已知空气的气体常数为R=287J/(kg·K),k=1.4。供选用或参考的公式如下:
(17分)
参 考 答 案
一、简答题
1. 连续性介质的假设: 研究宏观的流体流动时不考虑流体分子之间的间隙,而将流体看作是由无数流体质点连续地、无空隙地充满的介质,这称为连续介质假设
2. 法向力
3. 流体静压强垂直于作用面并指向其内法线方向;在同一点上在各方向上的流体静压强均相等。
4.
;u—瞬时速度;
—时均速度;
为脉动速度
5. 光滑管的定义是粘性底层的厚度
>粗糙度△的流动;粗糙管的定义是:
<△的流动;
随Re上升而下降
6. 流体的定常与非定常流动
7. 速度梯度;速度梯度;粘性
8. 增大;减小;减小;减小
二.计算题 (70分)
1.解:
m3/h
2. 解:对水与水银的分界面列等压面方程:
表压为:
=4609Pa
3. 对于等直径管道:
对1—1和2—2截面,列伯努利方程
取管道进、出口两个截面和管内壁为控制面,如图虚线所示,坐标按图示方向设置。
对x方向上列动量方程:
对y方向上列动量方程:
管壁作用在水流上的合力为
F与水平轴的夹角为
水对管壁的作用力与F数值相等,方向相反。
4. 根据连续性方程,
,该流动存在,存在流函数,流函数为
因流动是平面流动,所以
所以流动是无旋流动,存在势函数。
流场中任意点的流速为:
若已知驻点压强p0,流场中任意点压强p满足:
则任意点压强p表达式为:
5.由题可知:p0=700kPa,
临界压力为:
当出口背压pb=500 kPa>p*时,出口流动为亚声速流动,出口压力为p2=500 kPa,
248 K
当出口背压pb=350kPa
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