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2014年电大流体力学形成性考核册有画图题(答案1.2.3.4)
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流体力学总复习2012.doc
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工程流体力学习题 流体力学课后答案 流体力学习题 路基工程课后习题 细胞工程课后习题 高等流体力学习题 金融工程课后习题 工程测量课后习题 流体力学习题答案 流体力学习题集
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工程流体力学课后习题
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3秒自动关闭窗口2012流体力学复习题答案
答：对于一维流动，如果流动过程中运动要素不随流程坐标S而改变，这种流动称为均匀流；反之，为非均匀流。
当流线之间的夹角较小或流线曲率半径较大，单个流线近似是平行直线时，称为渐变流。 反之，流线之间的夹角较大或流线曲率半径较小，这种非均匀流称为急变流。
均匀流特性：流线是平行直线、过流断面是平面，而且大小和形状都是沿流程不变的；各个过流断面上流速分布情况相同，断面平均流速沿流程不变；同一过流断面上各点动水压强的分布符合静水压强的分布规律。
6、不可压缩流体恒定流连续性方程、依据及其物理意义？ 答：不可压缩流体恒定流连续性方程：V1A1?V2A2
该式表明通过恒定总流各过流断面的流量是相等的，其断面平均流速与过流断面面积成反比。
7、什么是测压管、位置水头、压强水头、测压管高度、测压管水头，它们的物理意义和相互关系怎样？ 答：测压管：是用同种液体的液柱高度来测量液体压强的L型或U型玻璃管，它一端通大气，另一端与被测点相连。
位置水头：指液体某点在基准面以上的高度（z），可直接测量；
压强水头（测压管高度）：测压管液面到被测点的高差，h?p
测压管水头是指位置水头与压强水头的总和。
物理意义：位置水头表示单位重量液体具有的重力势能（位能）
压强水头表示单位重量液体具有的压强势能（压能）
测压管水头单位重量液体具有的全部势能。 相互关系：测压管水头=位置水头+压强水头。
8、实际液体恒定总流的能量方程及其各项的物理及几何含义？ 答：实际液体恒定总流的能量方程：Z1?
位置势能（位能）
位置水头（位头）
压强势能（压能）
压强水头（压头）
流速动能（动能）
9、什么是动能修正系数、动量修正系数，它的大小决定因素是什么？如何变化？ 答：动能修正系数：a?
它的大小取决于过流断面上流速分布的均匀程度，流速分布越不均匀其值越大，对于渐变流，一般α=1.05――1.10，为简便计算常取α=1。
动量修正系数：??
大小取决于过流断面上流速分布的均匀程度，渐变流中取1.02―1.05，
为简便计算常取1
10、什么是总水头线、测压管水头线，它们的特点和相互关系怎样？ 答：测速管水头所连成的线称为总水头线。
测压管水头所连成的线称为测压管水头线。
相互关系：（1）总水头线是一条下降直线；
（2）长直管路（动能不变）总水头线与测压管水头线平行；
（3）总水头线永远高于管道轴线，而测压管水头线可能低于管道轴线；
（4）总水头线和测压管水头线之间的间距为速度水头。 11、恒定总流能量方程的应用条件有哪些？
答：（1）恒定流，不可压缩流体（ρ=c，气体v?68m
（2）质量力只有重力（运动加速度很小）；
（3）所取得过流断面应该在渐变流或均匀流区域；
（4）所取得过流断面间除了水头损失外没有其他的机械能输入；
（5）所取得过流断面间没有能量的汇入和分出，即总流的能量沿流程不变。 12、流体力学实验的测量仪器有哪些、作用是什么？ 答：（1）测压管：测量液体内部某点的压强（静压或动压）；
（2）水银差压计：测两断面间的压强差；
（3）文丘里流量计（孔板流量计）：测量管道中流量的大小；
（4）测速管：测量水流在通过过水断面某点时的速度；
（5）温度计、压力表、真空表、 13、恒定总流的动量方程及其应用条件？
答：恒定总流的动量方程：?Fx??Q(?2v2x??1v1x)
应用条件：（1）不可压缩流体恒定流；
（2）两端的控制断面必须选在渐变均匀流或均匀流区域，但两个断面之间可有急变流存在；
（3）在所取得控制体中有动量流入和流出的过流断面只有一个。 14、什么是控制面、控制体，确定他们的意义是什么？
答：控制面：由总流上、下游过流断面及其与周围环境的接触面所围成的封闭曲面。
意义：作用于控制断面上的力就是表面力。
控制体：控制面所包围的液体。
意义：作用于控制体上的力即为质量力。 15、恒定气流能量方程的两种表达式及其应用条件、各项的含义？ 答：
恒定气流能量方程式：（1） ?gZ1?p1?
?g(?a??)(Z2?Z1)?p2?
适用于：高差较大，气体密度和空气密度不等的情况下，必须考虑大气压强因高度不同的差异。
各项含义：
称为静压（相对压强）
g(?a??)(Z2?Z1) 称为位压
第四章 流动阻力和能量损失
1、水流阻力产生的原因有哪些，根据其产生的部位不同水流的阻力又分为那些，其特点是什么？ 答：水流阻力产生的原因：内因是流体具有粘性；
外因是流体内部相邻质点间存在相对流动。
水流阻力的分类： 沿程阻力：沿水流长度均匀分布，沿程水头损失的大小与流程长度成正比。
局部阻力：与固体边壁形状改变有关，作用范围小能量损耗大。 2、沿程、局部水头损失是如何产生的，水头损失叠加原理及其使用条件是什么啊？
答：沿程水头损失：水流与固体边壁间及水流内部的摩擦力，阻碍流体流动，是一部分液体的一部分机械
能不可逆的转化为热能而散失。
局部水头损失：固体边壁形状改变断面流速重新分布，而产生横向摩擦力，水流维持边界分离区的
漩涡所输出的机械能。
水头损失叠加原理：由于水头损失是一个标量，从而可以代数叠加。因此流段两截面间的水头损失可
以表示为两截面的所有沿程损失和所有局部水头损失总和。 3、雷诺实验的现象主要是什么，揭示了流体内部结构的哪些因素?
答：当水流缓慢流动时颜色溶液形成一条清晰的平滑直线，而不与周围清水混渗掺；
当流速增至某一数值时，个别流段上产生漩涡，颜色水流突然破裂，扩散遍至全管，并迅速与周围清水混掺，水流充满漩涡。
实验结论：任何实际流体的流动都存在着层流和紊流两种不同的流动形态。 4、什么是层流、紊流、水力半径？如何判断水流的形态？雷诺数的含义？ 答：层流：流速较小时，不同流速的水质点成层状分布，相互间互不混掺；
紊流：流速较大时，管中水流充满漩涡，不同流速的水质点互相混掺的流动，
水力半径：过流断面的面积与湿周之比，R?Ax；
管流雷诺数：Re?vdv，Re值与Rec=2000相比便可判断流态：
Re&Rec，则流动为层流；
Re&Rec，则流动时紊流。
雷诺数含义：反映了惯性力与粘滞力的对比关系，若Re较小，反映出粘滞力的作用大，粘滞力作用对质点运动起控制作用，因此当Re小到一定程度时，质点呈现有秩序的线状运动，这就是流层。
当Re逐渐增大时，粘滞力对流体的控制也逐渐减小，惯性力对流体的激励作用增加，在质点运动失去控制时，层流失去了稳定，惯性力作用使微小扰动发展扩大形成紊流。
5、圆管均匀流过水断面上切应力的分布特征，层流和紊流过水断面上的流速分布规律，（画出分布图）。 答：圆管均匀流过流断面上切应力成直线分布，管轴心为零，边壁处最大；
层流过流断面上的流速分布规律呈旋转抛物面；
紊流过流断面上的流速分布规律呈对数分布（指数分布）。 6、沿程水头损失和局部水头损失计算公式及各符号含义。 答：沿程水头损失的计算公式：hf??
?――沿程阻力系数；
l――流体所在流段管长；
d――流体所在圆管直径；
v――流体流速
局部水头损失：hm??
断面突然扩大：hm?
7、圆管紊流的内部结构、水力光滑管、水力粗糙管。
答：（1）圆管紊流的内部结构：粘性底层（层流底层）和紊流流核（紊流核心）；
（2）水力光滑管：当流层底层的厚度比绝对粗糙度大较多时，管壁的粗糙度对紊流结构基本上没有影
响，水流就像在光滑的管壁上流动一样，这种情况叫做“水利光滑管”；
（3）水力粗糙管：当突出高度深入到紊流流核中，称为漩涡的发源地，从而加剧了紊流的脉动作用，
水头损失也就较大，这种情况称为“水力粗糙管”。 8、绝对粗糙度、相对粗糙度、人工粗糙。 答：（1）绝对粗糙度：管壁粗糙突出的平均高度；
（2）相对粗糙度：管壁粗糙突起高度（绝对粗糙度）与管内径的比值；
（3）人工粗糙管：用不同粒径的均匀砂粒粘附在不同直径的玻璃管道内壁上，来模拟工业管道内壁的
粗糙而制成的管道。
9、尼古拉兹实验曲线的分区及其特性，该曲线所具有的物理意义是什么？它与莫迪图有何不同？ 答：第Ⅰ区――层流区，Re&2000时， ?与相对粗糙度
第Ⅱ区――层流向紊流的过渡区， ?与第Ⅲ区――紊流光滑区， ?与
无关，只是Re的函数，符合??
无关，只是Re的函数；（可忽略）
无关，只是Re的函数；
第Ⅳ区――紊流过渡区，不同相对粗糙管的试验点落在不同的曲线上，?与第Ⅴ区――紊流粗糙区（阻力平方区），曲线与横轴平行，表明?只与
和Re都有关；
有关，而与Re无关，水流
阻力与流速的平方成正比故又称阻力平方区。
尼古拉兹实验的物理意义：该曲线比较完整地反映了?的变化规律，揭示了影响?变化的主要因素。
10、莫迪图的使用方法、当量粗糙度、当量直径。
答：莫迪图是以相对粗糙度为参数，把?作为Re的函数，绘制出的工业管道阻力系数曲线，在图上按
和Re可直接查出。
当量粗糙度：把直径相同、紊流粗糙区?值相等的人工粗糙管的粗糙度?，定义为该工业管道的当量粗糙；就是将工业管道紊流粗糙区实测的?值，带入尼古拉兹粗糙管公式反算得出的粗糙度。
当量直径：令非圆管道的水力半径R和圆管的水力半径
相等，即得当量直径的计算公式
11、减小沿程、局部阻力（水头损失）的措施有哪些？
答：减小沿程水头损失的办法：减小管壁内部的粗糙程度，使其更加光滑；降低流体的粘性（温度升高、气压降低）；控制流速在一定范围。
减小局部水头损失的措施：将管道变径由突变改为渐变；将90度弯管改为两个45度弯管，提高管道附件内壁的光洁度，对于气体管道采用导叶来减小横向脉动。
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工程流体力学试题三
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