流体力学与流体机械模拟题B及参考答案

流体力学与流体机械模拟题B一、判断题（1）在惯性坐标系下的稳态流动，在非惯性坐标系中保持不变。（）（2）流动的维数与流场速度分量数一致。（）（3）在非稳态流动的流场中，不同时刻具有不同流线。（）（4）流场中流体所受的磁场力和电场力均属于质量力的范畴。（）（5）两种不同流体的分界面是等势面。（）（6）正压流场中，流体仅受正应力的作用（）（7）在非惯性坐标系下，密度恒定的静止流体中的压力仅为流体深度的函数，而旋转容器中则为深度和角速度的函数。（）（8）运动粘度和动力粘度都是流体的固有属性。（）（9）伯努利方程仅适用于不可压缩的稳态流体。（）二、说明题（1）连续介质模型的内容、意义及其适用范围（2）描述流体运动的两种方法（3）从系统和控制体的概念出发，描述流体系统动量守恒方程式（4）伯努利方程的物理意义及其使用说明三、简答题（1）实际压缩循环和理论压缩循环主要区别。（2）论述离心式压缩机与管网联合工作时的工作点的稳定性问题。（3）机器故障诊断过程的主要环节有哪些？（4）压缩机设计性热力计算的步骤有哪些？（5）说明离心泵H—Q线的作图步骤。（6）往复式压缩机往复惯性力能否用加装平衡质量的方式平衡，请给予说明。四、流体经过突然扩大的管道时，在控制体（如右图所示）中稳定流动。截面0-0、1-1、2-2上平流速分别为V、V、V，平均压力为P、o12oP，且认为P=P，忽略面摩擦。证明:2o1P一P2oA二2V0一-AtoA2五、流场中任意点的速度为:Ukykxx，U，UO。求流场流线方程和迹22y22z=线方程。xyxy流体力学与流体机械模拟题B参考二、说明题：(1)质量分布连续：用密度作为表示流体质量的物理量，，='(x,y,z,t)运动连续：在取定的区域和时间内，质量连续的流体处于运动状态时，各部分不会分裂，亦不穿插，v=v（x,y,z,t）内应力连续：P二P（x,y,z,t）对上述三个函数要求在定义域中是连续可微的，可采用解析的方法研究；上述假设除稀薄空气和激波等少数情况下的大多数场合均适用。（2）拉格朗日法：跟踪追击法，通过研究流场中单个质点的运动规律，进而研究流体的整体规律，将质点表示为空间坐标和时间的函数，如位移r=r（a,b,c,t），a,b，C为拉格朗日变量。欧拉法：观察点法，将流体的运动和物理参数直接表示为空间坐标和时间的函数，v=v（x,y,z,t）（3）系统是确定不变的物质集合，但体积形状可变。控制体质量可以传输，但体积不变，位置确定。控制面上可以有力的传递，能量和质量交换动量守恒方程：作用于系统合外力=控制体净输出的动量流量+控制体内动量变化率、F二心n）dAv：：dV-Jcs--cv2（4）伯努利方程为：弓gz—=0，体现了流体运动遵循机械能守恒原理。理想不可压流体在稳态流动中，动能、位能、压力能可以相互转化，但总能量守恒伯努利方程涉及无热传递和轴功为零的不可压缩流动过程：三、简答题1实际压缩循环和理论压缩循环主要区别。对理论压缩循环，其主要特征为（1）气体通过进排气阀时无压力损失，且进排气压力没有波动，保持恒定（2）工作腔内无余隙容积，缸内的气体被全部排出（3）工作腔作为一个孤立体与外界无热交换（4）气体压缩过程指数为定值（5）气体无泄漏对实际压缩循环，其主要特征为（1）工作腔内存在余隙容积（2）气体通过进排气阀和管道时存在摩擦，产生压力损失，且气缸中的进气压力低于进气管中的名义进气压力，气缸中的排气压力高于排气管中的名义排气压力（3）工作腔与外界存在热交换（4）气体压缩过程指数不为定值（5）气缸容积不可能绝对密封，气体有泄漏2论述离心式压缩机与管网联合工作时的工作点的稳定性问题。当管网曲线相交于压缩机性能曲线的右分支，交点处与压缩机曲线相切具有负斜率’工况稳定：dP；否则不稳定:com/pipe3机器故障诊断过程的主要环节有哪些？（1）机器状态参数的检测（2）信号处理；提取故障特征信息（3）确定故障发生的部位、类型和程度（4）对确定的故障作防治处理与监控4压缩机设计性热力计算的步骤有哪些？（1）压缩机结构形式与选择：计算总压力比选择级数；由排气量、级数、压缩机用途等选择合理的结构形式、各级缸的布置。（2）确定各级压力比的分配（3）计算与确定各级的系数（4）计算各级气缸行程容积和直径（5）计算各列的最大活塞力，功率、效率（6）选择原动机5说明离心泵H—Q线的作图步骤①由H=二A-BQ可得出H~Q曲线tt：：t②由出=丄H=,纵坐标乘以环流系数’得到H~Qtt③在H~Q中，纵坐标减去"h~Q及xh~Q中的纵坐标得H~Qttfritshtt④Q横坐标向左移动'q~Q中的7q量，从而得到H~Q线t6往复式压缩机往复惯性力不能用加装平衡质量的方式平衡，因为虽然平衡了轴向的惯性力，但在垂直方向又增加了一个力四、证：设截面0-0、1-1、2-2上的质量流量分别q0、q1、q2。由质量守恒定律知VA:'QVQA^=111：VA=222=qm由于流体不可压缩，则有5二4二'2二'，所以vA=VA=A00JV22AQVV2=Q则A2列0-0和1-1面上的伯努利方程，又已知忽略表面摩擦，有22匹•磐VL•単2g;g2g:g由题意知2，PQ=P，可得VQ=V0=Z111根据动量守恒定律，在所选择的控制体中，对稳态流动有:V「v,ndV=0-tF=訪人一P血二Vq一也耐又22m2对上式，有P二P，A=A1o12故有PA-PA二¥°Vq-VqA0222omomv0:v0oA2所以P-Pv2'1—A〕20Ao,-0P2