2009年武汉大学研究生入学考试(流体力学)真题试卷

2009年武汉大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷
(总分：100.00，做题时间：90分钟)
一、判断题请判断下列各题正误。

(总题数：15，分数：30.00)
1.液体的内摩擦力的划、与液体压强韵大小无关。

（分数：2.00）
A.正确√
B.错误
解析：
2.静水压强大小与作用面的方向无关。

（分数：2.00）
A.正确√
B.错误
解析：
3.当作用面的面积相等时静水总压力的大小也相等。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：当作用面相等时只是在受到静水压力分布相同时才会有总压力相等，若受到的平均压强不同时，总压力也不会相同。

4.其他条件相同情况下扩散管道中的水头损失比收缩管道中的水头损失小。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：不一定，扩散管的水头损失可能比收缩管的小也有可能比它大。

5.等直径90°弯管中的水流是均匀流。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：水流在拐弯时有位移加速度，所以不可能是均匀流。

6.迹线是描述同一个液体质点在流场中运动时的速度方向的曲线。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：不是，流线才是描述液体速度方向的，迹线描述的是质点的运动轨迹。

7.沿程水头损失表示的是单位长度流程上的水头损失的大小。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：水力坡度表示的是单位长度流程上的水头损失的。

沿程水头损失表示某一段的总沿程损失。

8.流体的黏性大小与流体的种类无关。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：流体的种类是影响体的黏性大小的一个重躲。

9.在紊流粗糙区中，管径相同、材料和加工方式相同的管道，流量越小，则沿程水头损失系数λ越大。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：沿程水头损失系数λ与流量大小无关。

10.无论两支相并联的管道的长度是否相同，流经这两支管道的单位重量水流的水力坡度是相等的。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：是总水头损失相同，水力坡度未必相同。

11.作用水头相同、直径相同的孔口自由出流与淹没出流的流量大小不相同。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：
12.比阻S 0的大小与流量的大小无关。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：解析：比阻s 0λ与流量Q可能是有关系的，所以S 0与流量未必是无关的。

13.宽顶堰的作用水头大于设计水头时，流量系数会大于0．385。

（分数：2.00）
A.正确
B.错误√
解析：
14.设计渠道时糙率系数n选大了会导致实际建造的渠道流量大于设计流量。

（分数：2.00）
A.正确√
B.错误
解析：
15.压强水头的大小与基准面的选取无关。

（分数：2.00）
A.正确√
B.错误
解析：
二、填空题(总题数：11，分数：22.00)
16.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 解析：
17.气体的黏性随温度的增加而____________。

液体的黏性随温度的增加而____________。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：增加减少)
解析：
18.明槽水流雷诺数的表达式为Re=____________。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：vR／ν)
解析：
19.沿程水头损失系数λ与谢才系数C的关系为____________。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：(正确答案：)
解析：
20.在下游管道阀门暧时全闭的情况下，其增速增压顺波发生在第____________相，是水击波的第
____________阶段。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：2 4)
解析：
21.有一等长直管道中产生均匀管流，其管长100m，管道直径d=100mm，若沿程水头损失为1．2m，沿程水头损失系数λ=0．021，则水力坡度J=____________，管中流Q=____________m 3／s。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：0．012 0．00831)
解析：
22.将水流的运动定义为均匀流、非均匀流是基于描述水流运动的____________方法，当____________=0时水流的运动是均匀流。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：欧拉位变加速度)
解析：
23.在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿流程必然会有____________。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：下降)
解析：
24.恒定均匀流的沿程水头损失与平均切应力的关系为τ0 ____________，断面上切应力呈____________分布。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：λRh f／L 线性)
解析：
25.紊流粗糙区的沿程水头损失系数λ仅与____________有关，而与____________无关。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：相对粗糙度 Re)
解析：
26.圆管层流断面上的动能修正系数为α=____________。

沿程水头损失系数λ=____________。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：2．0 64／Re)
解析：
三、多项选择题(总题数：3，分数：6.00)
27.多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 解析：
28.关于压强的3种表示方法，以下说法正确的是( )。

（分数：2.00）
A.绝对压强等于相对压强减去当地大气压强
B.绝对压强等于相对压强加上当地大气压强√
C.真空度等于当地大气压强减去绝对压强√
D.当地大气压强等于绝对压强减去真空度
解析：
29.水流在紊流粗糙区时，要保证模型与原型紊流阻力相似，只要模型与原型的( )，进行模型设计晨就可用佛汝德相似准则。

（分数：2.00）
A.雷诺数相等
B.相对粗糙度相等√
C.糙率相等
D.谢才系数相等√
解析：
四、单项选择题(总题数：9，分数：18.00)
30.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 解析：
31.二向曲面上的静水总压力的作用点( )。

（分数：2.00）
A.通过静水总压力的水平分力与铅直分力的交点√
B.通过二向曲面上的形心点
C.就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点
D.就是二向曲面上的形心点
解析：
32.其他条件不变，层流内摩擦力随管壁粗糙度的增大而( )。

（分数：2.00）
A.不变√
B.减小
C.增大
D.不定
解析：
33.用毕托管测得的点流速是( )。

（分数：2.00）
A.摩阻流速
B.时均流速√
C.脉动流速
D.瞬时流速
解析：
34.管径不变，通过的流量不变，管轴线沿流向逐渐增高的有压管流，其测压管水头线沿流向应( )。

（分数：2.00）
A.与管轴线平行
B.逐渐升高
C.逐渐降低√
D.无法确定
解析：
35.按普朗特动量传递理理认，紊流的断面流速分布规律符合( )。

（分数：2.00）
A.抛物线分布
B.指数分布
C.对数分布√
D.直线分布
解析：
36.若两管道的管长L、直径d、流量Q及水温均相同，但在相同长度管段上的测压管水面差△h 1＞△h 2，则两管糙率n 1与n 2的关系为( )。

（分数：2.00）
A.n 1 =n 2
B.n 1＜n 2
C.n 1＞n 2√
D.无法确定
解析：
37.对管径沿程变化的管道( )。

（分数：2.00）
A.测压管水头线不可能低于管轴线
B.测压管水头线总是与总水头线相平行
C.总水头线沿流可能会上升也可能下降
D.以上说法都不对√
解析：
38.有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强水头等于3m水柱高，当地大气压为一个工程大气压，其相应的相对压强水头等于( )。

（分数：2.00）
A.3水柱高
B.一7水柱高
C.一3m水柱高√
D.以上答案都不对
解析：
五、综合题(总题数：2，分数：4.00)
39.绘出如图附录3—1所示曲面AB上水平压强分布图和压力体图。

并标出曲面所受压力铅直分力的方向。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：水平方向利用静水压强与水深的关系，竖直方向寻找压力体，作图如图附录3—2
)
解析：
40.定性绘出如图附录3-3
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：(正确答案：依题意作图如图附录3—)
解析：
六、计算题(总题数：4，分数：8.00)
41.一等宽度折角形闸门BAC，折角α=120°，如图附录3—5所示可绕A轴转动。

已知L=2m。

不计门重及
摩擦力，求闸门开始自动倾倒时的水深h
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：求AB板单位宽度受到的净水压力： p 1 =p C A=γh C h= 其中，h C为AB 板形心的的高度，受力点距A点的距离为h／3。

求AC板单位宽度受到的静水压力：其中，h" C为
AC板形心的高度，受力点距A点的距离为2L／3。

利用力矩平衡有：代入数据得：h=3．759(m) 即当h=3．759m时闸门开始自动倾倒。

)
解析：
42.某输油管道的直径由d 1 =15cm，过渡到d 2 =10cm，如图附录3—6所示。

已知石油重率γ0 =8500N ／m 3，渐变段两端水银压差读数△h=15mm，渐变段末端压力表读数p=2．45N／cm 2。

不计渐变段头损失。

取动能动量校正系数均为1。

求： (1)管中的石油流量Q。

(2)渐变管段所受的轴向力。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：(正确答案：(1)列两管的能量方程如下：将式②、式③代入式①，得： v 2 =2．23(m ／s)，v 1 =1．03(m／s) 则可得到： Q=0．0182(m 2／s) 由压力表读数知p 2 =26370N／m 2。

列动量方程有： p 1 A 1 -p 2 A 2一R=βρQ(v 2一v 1 ) 其中，β=1，代入数据得： R=253．1(N))
解析：
43.不可压缩二维流动的流速分量为：u x =x-4y，u y =-y-4x。

要求： (1)该流动是恒定流还是非恒定流。

(2)该流动是否连续。

(3)写出流线方程式。

(4)判别有无线变形和角变形运动。

(5)判别有涡流还是无涡流。

(6)判别是否为势流，若流动有势写出流速势函数表达式。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：(1)因为u x与u y均与时间无关，所以流动是恒定流。

(2)流动能用表达式表达
出来，显然也是连续的。

(3)设流函数为ψ，则有：=u x =x一4y 积分可得：ψ=xy一2y 2 +f (x)
又=一u y=y+4x，于是有：ψ=xy一2y 2+2x 2流线即流函数值为常值的线，故流线方程为：) 解析：
44.一管道系统如图附录3—7所示，各管段的长度分别为：L 1=300m，L 2=200m，L 3=400m，管径d=300m，沿程阻力系数λ=0．Q3，闸阀处的局部损失系数为0．07，折管A、B处的局部损失系数分别为0．3、0．35，要求计入管道进口与出口的局部水头损失。

已知z 1 =9．0m，z 2 =14．0m，p M =200kN／m 3。

试计算流
经管道的断面平均流速及流量。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：(正确答案：列两个液面的能量方程：再将各损失系数分别代入得到：v=1．81(m／s)，Q=Av=0．128(m 3／s))
解析：
七、名词解释题(总题数：5，分数：10.00)
45.紊动附加应力。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：因紊流脉动，上下层质点相互掺混，在相邻流层间产生了动量交换，从而在流层分界面上形成了紊流附加切应力。

)
解析：
46.时均流速。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：管道截面上某一固定点的流速随时在脉动，当稳定流动时这种脉动的平均值还是一定的，称为时均流速。

)
解析：
47.均匀流。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：位变导数为零的流场中的流动称为均匀流。

)
解析：
48.缓流。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：当明渠中水流受到干扰微波后，若干扰微波既能顺水流方向朝下游传播，又能逆水流方向朝上游传播，造成在障碍物前长距离的水流壅起，这时渠中水流就称为缓流。

此时水流流速小于干扰微波的流速，即缓流。

)
解析：
49.管流。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：管流是管道内的流体流动。

)
解析：
八、简答题(总题数：1，分数：2.00)
50.试简述尼古拉兹实验的成果并说明其对水力学理论的影响和作用。

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：成果：①通过实验总结了沿程阻力系数λ的影响因素；②完成了沿程阻力系数的半经验公式的确定以及做出阻力分区图；③解释了为何紊流能分三个阻力区。

影响和作用：在水力学理论中，尼古拉兹实验为计算沿程阻力系数提供了半经验公式，为分析理解紊流流动提供了实验依据和理论基础，并为水力工程上提供了有效的解决方案和理解方法。

)
解析：。