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第六讲 相似原理与量纲分析(练习题)

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5-1、想一想:两恒定流流动相似应满足哪些条件?

答:应满足几何相似,动力相似,运动相似及边界条件相似。

5-2、判断:惯性力是所有外力的矢量和。 你的回答:B

A对 ; B错

5-3、想一想:牛顿相似准则说明了完全的什么相似。动力

5-4、算一算:如模型比尺为1:20,考虑粘滞力占主要因素,采用的模型中流体与原型中相同,模型中流速为50m/s,则原型中的流速为 m/s。 2.5

5-5、进行水力模型实验,要实现有压管流的动力相似,应选的相似准则是:A

A.雷诺准则; B.弗劳德准则; C.欧拉准则; D.其他准则。

5-6、雷诺数的物理意义表示:C

A. 粘滞力与重力之比;B.重力与惯性力之比;C.惯性力与粘滞力之比; D.压力与粘滞力之比。

5-7、压力输水管模型实验,长度比尺为8,模型水管的流量应为原型输水管流量的:C

A.1/2; B.1/4; C.1/8; D.1/16。

5-9、进行水力模型实验,要实现明渠水流的动力相似,应选的相似准则是:B

A.雷诺准则;B.弗劳德准则; C.欧拉准则; D. 其它准则。 5-10、明渠水流模型实验,长度比尺为4,模型流量应为原型流量的: D A.1/2; B.1/4; C.1/8; D. 1/32。

5-11、长度比尺λL=50的船舶模型,在水池中以1m/s的速度牵引前进,测得波浪阻力为0.02N,则原型中需要的功率Np为:B

A.2.17kW; B.32.4kW; C.17.8kW; D.13.8kW。 5-12、 设模型比尺为1:100,符合重力相似准则,如果模型流量为100cm3/s,则原型流量为多

少cm/s? C

8

A.0.01; B.10; C.10; D.10000。

3

5-13、进行水力模型实验,要实现有压管流的动力相似,应选择的相似准则是:A

A.雷诺准则; B.弗劳德准则; C.欧拉准则。

5-14、判断:当运动流体主要受粘滞力和压力作用时,若满足雷诺准则,则欧拉相似准则会自动满足。 你的回答:A

A对 ;B错

5-15、想一想:欧拉数与韦伯数的物理意义是什么?

答:欧拉数是压力为主要作用力的时候的相似准数,表征压力与惯性力之比,两流动欧拉数相等则压力相似。韦伯数是表明张力为主导作用力时的相似准数,表征惯性力与表面张力之比,两流动韦伯数相等则表面张力相似。

5-16、判断:对于恒定流也应考虑斯特哈罗数准则。 你的回答:B

A对 ;B错

5-17、想一想:马赫数与斯特哈罗数的物理意义是什么?

答案: 马赫数为弹性力为主导作用力时的相似准数,表征惯性力与弹性力之比,马赫数相等则弹性力相似。斯特哈罗数是在非恒定流体流动中,因当地加速度不为零,这个加速度所产生的惯性作用与迁移加速度的惯性作用之比。 5-18、为什么每个相似准则都要表征惯性力?

答案: 作用在流体上的力除惯性力是企图维持流体原来运动状态的力外,其他力都是企图改变运动状态的力。如果把作用在流体上的各力组成一个力多边形的话,那么惯性力则是这个力多边形

的合力,即牛顿定律.流动的变化就是惯性力与其他上述各种力相互作用的结果。因此

各种力之间的比例关系应以惯性力为一方来相互比较。 5-19、分别举例说明由重力、粘滞力起主要作用的水流。

答案: 粘滞力:层流状态下的、管道、隧洞中的有压流动和潜体绕流问题等。重力:堰坝溢流、孔口出流及明槽流动及处于阻力平方区的有压隧洞与管流等。

5-20、原型和模型能否同时满足重力相似准则和粘滞力相似准则?为什么? 答案: 若采用同一种流体,不能。因为:重力相似

粘滞力相似

不采用同一种流体,理论上能。

因为重力相似

又粘滞力相似

实际上做不到。

5-21、想一想:表面张力系数的单位是 。 N/m 5-22、运动粘度的量纲是:C

A. L/T2; B. L/T3; C. L2/T; D. L3/T。

5-23、速度v,长度l,重力加速度g的无量纲集合是: D

A. ; B. ; C. ; D. ;

5-24、速度v,密度ρ,压强p的无量纲集合是:D

A. ; B.; C. ; D.。

5-25、速度v,l,时间t的无量纲集合是:D

A. ; B. ; C. ; D.。

5-26、压强△p,密度ρ,长度l,流量Q的无量纲集合是:A

A. ; B. ; C. ; D.

5-27、判断:只有量纲相同的项才可以相加减。 你的回答:A

A对 ;B错 5-28、量纲分析有何作用?

答案:可用来推导各物理量的量纲;简化物理方程;检验物理方程、经验公式的正确性与完善性,为科学地组织实验过程、整理实验成果提供理论指导。

5-29、经验公式是否满足量纲和谐原理?

答案:一般不满足。通常根据一系列的试验资料统计而得,不考虑量纲之间的和谐。

5-30、雷利法和布金汉π定理各适用于何种情况?

答案:雷利法适用于比较简单的问题,相关变量未知数≤4~5个, π定理是具有普遍性的方法。

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