工程流体力学试卷

的短管。
得分：
3
2．圆柱形外管嘴的正常工作必须满足的两个条件是什么？
四、推导题（本大题 15 分）
得分：
已知圆管层流的速度分布为 u = Δp (R2 r 2 ) 4 μL
试推导流量 Q、平均流速 v、最大流速 umax 以及速度 u 与平均流速 v、速度 u 与最大流速 umax 之间的关系式。
1．0.92；
2．1.63 m/s2； 3．ax＝16i；
4．x(y-1)=c； 5．30m
6．〔L2T-3M〕、动力学；7．惯性力与重力；8．2m/s 、0.141m；9．8.71；10（3～4）D
三、简答题（本大题 10 分，每小题 5 分）
1．答： 是总流有效断面上单位重力流体的实际动能对按平均流速算出的假想动能的比值，用 α 表 示。 在圆管紊流运动中 α=1.05～1.10； 在圆管层流运动中 α=2； 在工程实际计算中由于流速水头本身所占的比例较小，故一般常取 α=1。 2．答： （1）最大真空度不能超过 7 米，即 H=7/0.74=9.5m； （2）L=(3～4)D。
C、全部运动参数皆不随位置变化；
D、全部运动参数均不随时间变化。
10、下面所描述的流场中哪一个属于二元流动（ ）。
A、 u x2 yi 3yj 2z2k C、 ux x2yzi ；
B、 u x2i 3yj ； D、 u x2 yzi 3xyj 。
1
11.下面哪一个不是流线的性质（ ）。 A、流线不能相交，不能是折线； B、稳定流动时流线的形状和位置不随时间变化； C、不稳定流动中流线和迹线必不重合； D、流线的疏密程度反映了速度的大小。
18．以下哪个不是影响管路阻力的断面要素（ ）。 A、过流断面面积 A； B、湿周 χ； C、水力半径 Rh； D、管壁的粗糙程度。
19．以下说法错误的是（ ）。 A、局部水头损失和速度水头在能量方程中比重较小，在计算中可以忽略不计的压力管路称为长管； B、流量系数是指理想流量与实际流量之比；
C、各并联管内的水头损失相等，即 hf hf 1 hf 2 hfi ；
14．已知不可压缩流体平面流动在y方向的速度分量为 uy y2 2x 2 y ，求速度在x方向的分量 ( )。 A、 ux 2xy 2x ； B、 ux 2xy 2x ； C、 ux 2xy 2x ； D、 ux 2xy 2x 。
15．以下关于水力坡降说法错误的是（ ） A、水力坡降的大小代表了能量递减的快慢，其数值为总水头线的斜率。； B、圆管层流的沿程水头损失与速度的一次方成比例，对于定水头的等直径圆管段来说 i 为定值，即总水
2007—2008 学年第 1、2 学期工程流体力学课程期末考试试卷（A 卷）
注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。 院系:
专业:
班级:
姓名:
学号:
题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分
得分 考试时间：120 分钟；g 取 9.8m/s2。
3.最大速度
当 r=0 时，管轴处的速度为最大，即
umax
=
Δp 4μL
R2
4．速度 u 与平均流速 v 之间的关系式
u
=
2v(1
r2 R2
)
5．速度 u 与最大流速 umax 之间的关系式
u

umax
(1
r2 R2
)
――3 分 ――3 分
――3 分 ――3 分 ――3 分
7
五、计算题（本大题 25 分，其中 1、2 题 5 分，3 题 15 分）
4
2007—2008 学年第 1、2 学期工程流体力学课程期末考试试卷（A 卷）
授课 专业班级：
五、计算题（本大题 25 分，其中 1、2 题 5 分，3 题 15 分） 得分：
1．图中表示浮在油面上的平板，面积 A=0.5m2，其水平运动速度为 u=2m/s，δ=20mm，油 品的粘度 μ=0.98Pa·s，求作用在平板上的阻力 T。（结果注明单位）
z
h
方向作等加速运动时，液面高差 h=5cm。试求它的
。
a
加速度
。
l/2
l/2
3．已知流场速度分布为 ux=x2，uy=y2，uz=z2，试求（x,y,z）=（2,4,8）点的 x 方向的迁移加
速度 ax，其矢量形式为
。
4. 已知速度场 ux tx ， uy t( y 1) ，求流线方程
注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。 院系:
专业:
班级:
姓名:
学号:
二、填空题（本大题 30 分，每小题 3 分）（须注明单位）
得分：
1．500cm3 的某种液体，在天平上称得其质量为 0.46kg，相对密度为
2．已知 U 形管水平段长 l=30cm，当它沿水平
头线为一直线，且有测压管水头线和总水头线平行； C、水力坡降的量纲是〔L〕； D、水力坡降为无量纲量，即量纲为〔1〕。
16．根据量纲公式，下面物理量中哪一个是运动学物理量（ ）。 A、体积 V； B、加速度 a； C、重力 G； D、动力粘度 μ。
17．以下哪个不是无量纲量的特点（ ）。 A、无量纲数没有单位，它的数值与所选用的单位无关； B、在两个相似的流动之间，同名的无量纲数相等； C、在对数、指数、三角函数等超越函数运算中，都必须是对无量纲数来说的； D、相对密度为无量纲量。
20m A
L1d1Q1
C
B L2d2Q2 L0d0Q0
19m
5m D
6
2007 —2008 学年第 1、2 学期 工程流体力学课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准
授课 专业班级：
一、选择题（本大题 20 分，每小题 1 分）
CADBB AABDB CDDBC BDCBC
二、填空题（本大题 30 分，每小题 3 分）
C、用系统和时间；
D、用控制体和时间。
8．欧拉法表示的加速度中包括（ ）。
A、时变加速度和当地加速度；
B、时变加速度和迁移加速度；
C、迁移加速度和位变加速度；
D、欧拉加速度和拉格朗日加速度。
9．稳定流动是指流场中各个空间点处（ ）的流动。
A、全部运动参数都随时间变化；
B、全部运动参数皆随位置而变化；
四、推导题（本大题 15 分）
1.流量
u = Δp (R2 r 2 ) 4 μL
Q = 2 rudr = R Δp (R2 r2 )2 rdr = Δpπ R (R2 r2 )rdr = Δpπ R4
A
0 4μL
2μL 0
8μL
2.平均流速
v = Q = Δpπ R2 Α 8μL
。
5． 用 73.5×103W 的水泵抽水，泵的效率为 90％，管径为 0.3m，流量 Q=0.225m3/s，则泵
的扬程为
。（注明单位）
6．功率 P 的量纲公式
，根据量纲公式可以判断它属于
7．弗劳德数 Fr 的物理意义是
的比值。
8．管径 0.4m，测得层流状态下管轴心处最大速度为 4m/s，断面平均流速为
一、选择题（本大题 20 分，每小题 1 分）
得分：
1．气体的相对密度是指气体密度与特定温度和压力下（
）的密度的比值。
A、氧气； B、氮气；
C、氢气；
D、二氧化碳。
2．下列流体中，哪一个不是非牛顿流体。（
）
A、酒精； B、聚合物溶液； C、血液； D、泥浆。
3．下列单位中，哪一个不是动力粘度 μ 的单位。（ ）
12．下面哪一个不是系统的特点（ ）。 A、系统始终包含着相同的流体质点； B、系统的形状和位置可以随时间变化； C、边界上可以有力的作用和能量的交换； D、边界上可以有质量的交换。
13．实际流体运动微分方程式是（ ）适用于流体的又一表现形式。 A、动量守恒定律； B、质量守恒定律； C、能量守恒定律； D、牛顿二定律。
H 0 0 0 p2 v22 2 v22 g 2g 2g
――2 分
简化得
3 v22 H p2 5.082 1 4.082m
2g
g
得 3．【解】
2
v2
9.8 4.082 5.164m/s 3
Q

1 4

d
2v2

0.0016m3/s
AC 和 BC 可视为并联管路，则有 hf ( AC) hf (BC) 即
――3 分
0.08261
Q12 L1 D14
0.08262
Q22 L2 D24
列
A
池自由液面和出口断面的能量方程，则有 20

5

vD2 2g

hf ( AC)

hf
(C D)
即
――5 分
联立 Q0 Q1 Q2 ，得
15
8Q02 g 2 D04
0.08261
Q12 L1 D14
y u
δ
油
x
2．管路阀门关闭时，压力表读数为 49.8kPa，阀门打开后，读数降为 9.8kPa。设从管路进 口至装表处的水头损失为流速水头的 2 倍，若管径为 d=2cm，求管路中的流量。
pa
1
1
2 H
2
5
3．图示一管路，CD 管中的水由 A，B 两水池联合供应，已知 L1= 500m，L0= 500m，L2= 300m，d1=0.2m，d0=0.25m， 各管段的沿程阻力系数为 λ1=0.029，λ2=0.026， λ0=0.025，Q0=100L/s。求 Q1，Q2 及 d2。