2007-2008年--中国石油大学(北京)--工程流体力学--期末试卷B含详细答 ...

《流体力学》期末考试试卷标准答案B(闭卷考试)

一 判断下列各项叙述，并在正确的叙述后标“√”,在错误的叙述后标“×”。（10分）

1 平面流场v= , v=- 为无旋流场。×（2分）

2在稳定流场中，质点的迹线与初始时刻通过该质点所处位置的流线不重合。×（2分）

3 液体的粘度随温度升高而变大。×（2分）

4计算圆管流动的沿程阻力系数λ时，需首先判断该流动的状态，并选用相应的经验计算公式进行计算。√（2分）

5雷诺数可作为判断依据用于判断流动的流态，当流动雷诺数小于临界雷诺数时，该流动状态为湍流。×（2分）

二 请从下列各题后四个选项中找出一个最佳选项。（10分）

1 圆管中水击压力的大小与下列因素无关的是__A______。

A压力波频率 流体运动速度 流体的密度 压力波传播速度

2 水银与玻璃是不湿润的，二者接触角是___B_________，玻璃管内水银液面呈_________。

A锐角，凸面 钝角，凸面 锐角，凹面 钝角，凹面

3 在非牛顿流体的流变方程中不含有屈服应力的模型是___B___________

A宾汉模型 幂律模型 卡森模型 赫谢尔—巴克利模型

4 圆管中粘性流体稳定不可压缩层流流动的截面平均流速与最大流速的关系是__C________。

A =/=/8 =/=/3

5 应变力张量S中对角线上元素表示流体微团__C________

A平移速度 角变形率 线变形率 旋转角速度

三、简答题（共4题，每题5分）

1．流线、迹线的概念与性质

答：流线是用来描述流场中各点流动方向的曲线，即矢量场的矢量线。在某一时刻该曲线上任意一点的速度矢量总是在该点与此曲线相切。

   迹线是指流体质点在不同时刻的运动轨迹。

流线3分，迹线2分

2．系统与控制体的概念，以及两者之间的区别和联系

   控制体：定义在空间某个坐标系上体积规定不变的任意一个连续、封闭的空间区域。固定控制体表面上可以有质量和能量交换。

   系统：指由一团固定不变的物质构成的系统，系统的形状可随时间、空间变化，系统的边界上可以有能量交换。

   控制体和系统内都可受到外界施加的力的作用。

  基本定义与各自性质各1分，另1分直接给出

3．连续介质假设的含义

   连续介质假设：流体质点是微观上充分大、宏观上充分小的流体微团，它完全充满所占空间，没有空隙存在。

流体微团定义给3或4分，后面的那句话给1-2分。

4．水击现象的定义与产生机理

 定义：由于某种原因引起管内液体流速突然变化，例如迅速开关阀门，突然停泵等，都会引起管内压力突然变化的现象。

 产生机理：压力变化由于液体的弹性与惯性作用。

 定义3分，机理2分

四、计算题（共3题，每题20分）

1．如图所示，密度为的理想流体定常通过一水平分叉管道。进口截面积为，两出口截面积为，夹角为，若进口绝对压强为，两出口为大气压，不计重力。

（1）证明两出口平均速度相等；

（2）求流体作用于分叉管道杀管道上的合力。

[解](1)沿流线由伯努利方程：

；

对比两式可得：

(2)由质量守恒： ；  得：；

  由动量定理：

  X方向：

  Y方向：

 整理得：；

控制体、质量守恒方程、动量方程、伯母里方程，四个题点每个5分，计算结果错扣1-2分，公式错扣1-2分，全错0分。

2．一速度场用描述，求（1）加速度的欧拉描述；（2）先求矢径表示式，再由此求加速度场的拉格朗日描述；（3）流线与迹线。

解：(1)由                        可得：

(2)对，，分别积分得：

当t=0时，x=a; y=b; z=c    可得：c1=a; c2=b; c3=c

故：   

   (3)由流线方程：；待入：

     整理得：；

迹线方程：  整理得：

； ；  

4个问，每个5分，结果错扣1-2分，公式错扣1-2分全错0分

3．如图所示相距的平行平板内充满的油，下板运动速度，在压强从降到，试求：(1)的速度分布；(2)单位宽度上的流量；(3)上板的切应力。

[解]由N-S方程：(X方向)

     即：

因：， 故：为一常数。

由：

故：

积分得：

又由条件：y=0,v=1;  y=0.01, v=0;

得：  ；

故：

单位宽度流量：＝0.006 m3/s  

上板的切应力：    y=0.01m,    方向向左。

第一个问，10分，另外两个问各5分。计算结果错扣1-2分，公式错扣1-2分全错0分