内容发布更新时间 : 2024/12/28 23:44:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
一、问答题
(1) 简述边界层分离的原因。
答：边界层分离的原因在于逆压强梯度（
dp?0）作用和物面粘性滞止效应的共同dx影响，使物面附近的流体不断减速，最终由于惯性力不能克服上述阻力而停滞，边界层便开始脱落，即边界层开始分离。
(2) 判断下述论点的正确性，并说明理由。 “水一定是从高处往低处流动的。” 答：上述论点是错误的。
水往何处流取决于总水头。水是不可压缩粘性流体，由不可压缩粘性流体能量方程： 可知：不可压缩粘性流体流动过程会产生阻力损失，流动导致总水头减少，两处的总水头满足上式，所以水只能从总水头高处流向总水头低处。
(３) 粘性流体在管内作湍流流动时，何为“水力粗糙”？
答：当层流底层厚度小于粗糙度δ<ε时，管壁粗糙凸出部分暴露在湍流区中，导致流体产生碰撞、冲击，形成漩涡，增加能量损失。这种情况称为“水力粗糙”。
?u?yz?t?（4）已知流场中的速度分布为???xz?t
???xy?（１）说明此流动是否恒定？
（２）求流体质点在通过流场中点（１，１，１）时的加速度。 答案：（１）因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；
?ax?3?t?（２）?ay?1?t
??az?2（5）如图所示为一吸水装置，已知h1、h2、h3，若甲、乙两水箱的水位保持不变，忽略流动的水头损失，试问要从甲水箱将水吸入喉道，喷嘴断面面积A2与喉道断面面积A1之比：
A2与h1、h2、h3之间应满足什么条件？ A1解题要点：1）取过喷嘴轴线的水平面为基准面，对1-1与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
2）再对水箱乙与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）
3）结合稳定总流的连续性方程A1u1?A2u2 解得：要从甲水箱将水吸入喉道，应满足
h?hA2?13 A1h21
（6）左图为一水箱带一收缩圆锥喷嘴，水位高h。请判断下列说法是否正确： 1） h为常数时点2的加速度为零，点1有迁移加速度；
2）h随时间变化时，2点只有当地加速度，点1既有当地加速度又有迁移加速度。 二、计算题
1、实际流体在圆管中作层流流动时, 截面平均流速是管内中心流速的 1/2 倍。若将管子换为管径比原管径大20%管子，沿程阻力损失将是原来的 48.2 ％。
2、在101.33kPa下用20℃的清水测定某离心泵抗气蚀性能，于某流量下测得泵内恰好发生气蚀时，泵入口处的压强为60.1kPa，据此求得此时的允许吸上真空度为 4.2 m水柱。 3、如图所示，水在压强作用下从密封的下水箱沿竖直管道流入上水箱中，已知h＝50cm，H＝3m，管道直径D＝25mm，λ＝0.02，各局部阻力系数分别为ζ1＝0.5，ζ2＝5.0，ζ3＝1.0，求：为维持稳定的管中流速V＝1m/s，下水箱的液面压强应保持在多少Pa? 解：以下水箱液面为基准面，列两液面的伯努利方程：
LV23?0.512hf???0.02???0.143mD2g0.0252g沿程水头损失： 局部水头损失：
12hj???1??2??3???1.0?5.0?0.5???0.332m2g2g
总水头损失：hw?hf?hj?0.475m
所以，p0??g(H?h?hw)?38995Pa
4、已知：一个水平放置的90o弯管输送水 d1＝150mm，d2＝100mm p1＝3.06×105Pa，Q＝0.03m3/s 求：1）p2是多少？
2）水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）。
1
2
V2V1?求解要点：
4Q?1.70m/s?d1dV2?V1(1)2?3.825m/sd25
取1-1、2-2两断面列伯努利方程 求得 p2?3.0?10Pa 对选取的控制体列动量方程： x方向：p1A1?Rx??Q(0?V1)
2
y方向：Ry?p2A2??Q(V2?0) 解得，Rx , Ry
所以，水流对弯管壁的作用力为R的反作用力，大小相等，方向相反。 6、如图输水管道，拟用U形水银压差计连接于直角弯管处测量管中水流量，已知：d1＝300mm，d2＝100mm，压差计的最大量程读数Δhmax＝800mm，水流量范围Q＝10～100L/s。
试问：(1)该压差计的量程是否满足测量的需求？
(2)当Δh＝300mm时，水流量为多少？ （注：忽略水头损失，水银密度为13600kg/m3，水的密度1000 kg/m3）
解（要点）：（1）以0－0断面为基准面，列1－1、2－2两断面的能量方程： 以最大流量计算对应的压差计读数
V1?Q4?0.1Q4?0.1??1.42m/sV???12.74m/s222A13.14?0.3A23.14?0.1，
由等压面a－a得压强关系：p1??z?p2??Hg?h 则 p1?p2??Hg?h??z
8??hma x代入数据求 ?h?64mm所以该压差计的量程能满足流量测量的需求。
V12V22d24(2) 将连续性方程：： ?()代入方程（1）得：
2g2gd11004))2300 ?0.004V代入数据0.3?2
2g(13600?1000)1000V22(1?(求得：
V2?8.66Q?0.785?V2 d?68L/s22
当Δh＝300mm时，水流量为68L/s
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