中国计量大学2016~ 2017学年第1学期《工程流体力学》课程考试试卷

的表达式。(提示： 是一个无量纲数)(9 分) (2) 选择现实生活或工程实际中的一个流体力学问题或其他物理问题， 找出你所感兴趣的物 理量以及可以影响该物理量的所有其他变量，并用量纲分析法确定该物理量和其他变量之 间的函数关系。(9 分)
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订
线
中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 7 页 共 8 页
水？当管内充满液体后，管内流速和流量各为多少？(9 分)
中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 4 页 共 8 页
3 、 设 圆 管 直 径 d 20cm ， 管 长 l 1000m ， 输 送 石 油 的 流 量 Q 40L/s ， 运 动 粘 度
1.6cm2 / s ，试求沿程损失 h f 。若管内流动的液体的粘度 0.127cm2 / s ，且圆管的绝
对粗糙度 0.4mm ，则此时的沿程损失为多少？(沿程损失系数参考试卷所附的莫迪图)(9 分)
ห้องสมุดไป่ตู้
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中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 5 页 共 8 页
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层流：流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，流体质点的迹线是光滑的，而且流
场稳定。湍流：流体运动极不规则，各部分流体相互剧烈掺混，流体质点的迹线杂乱无章， 流场极不稳定。
《工程流体力学》课程试卷 A 参考答案及评分标准 第 1 页 共 3 页
三、简算题（6× 3=18 分） 1. 2. 3.
中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 2 页 共 8 页
3 、 已 知 流 场 的 速 度 为 u x 1 3t ， u y 2 x ， 则 t t 0 时 通 过 点 ( x 0 , y0 ) 的 流 线 方 程 为 ______________。 4、已知水平放置的圆管，其直径 d 5cm ，管长 l 6m ，管内有相对密度为 0.9 的油液在 流动，油的动力粘度 0.135Pa s ，3 分钟流出的油重为 5000N ，则圆管流动的雷诺数为 ______________。 5、飞机在 20000m ( 56.5C) 上空以 2400km/h 的速度飞行，已知空气的绝热指数 1.4 ， 气体常数 Rg 287.1J/(kg K) ，则气流相对于飞机的气流马赫数为______________。 装 6、流体在光滑管道中流动，流动形态为层流，已知沿程阻力系数 0.3164 ，管道直径
开课二级学院： 机电学院 ，考试时间： 2017 年 1 月 10 日 18 时 计算器、绘图工具 专业： 四 五 六 七 入场 班级： 八 九 总分
√ 开卷□，允许带 考试形式：闭卷□
考生姓名：
装
学号： 一 二 三
题序 得分 评卷人
一、填空题（10× 2=20 分） 1 、流体力学以流体为研究对象，其研究方法有 ________________、 ________________、 ________________。 2、在研究流体宏观规律时，一般不需要考虑分子的微观结构，为此可以引入流体质点的概 念 ， 所 谓 流 体 质 点 ， 就 是 _____________________________________________________ _______________________________。 订 3、以绝对真空或完全真空为基准计算的压强称为____________，以大气压强为基准计算的 压强称为____________。 4、静止流体作用于任意形状的平面壁上的总压力其大小等于________________________和 ______________________的乘积，其方向为________________________________。 5、通过流场中不在同一流面上的某一封闭曲线上的各点作出流线，则形成由流线所组成的 管状表面，称为____________，管中的流体称为____________。 6、导出无粘流体运动微分方程的伯努利积分时所需满足的条件为_____________________、 线 _____________________、_____________________。 7、伯努利方程中每一项都具有能量意义， z 、
d 0.02m ，运动粘性系数 1 106 m2 / s ，则管内平均流速 u ______________。
四、计算题（44 分） 1、如图所示，泄水池底部放水孔上放了一圆形平面闸门，直径 d 1m ，门的倾角 60 ， 已知平面闸门最深处的深度 h 2.5m ，求作用在门上的总压力 P 的大小以及作用点的深度
中国计量大学 2016 ~ 2017 学年第 1 学期 《工程流体力学》课程考试试卷（A）
开课二级学院： 机电学院 ，考试时间： 2017 年 1 月 10 日 18 时 计算器、绘图工具 专业： 四 五 六 七 入场 班级： 八 九 总分
√ 开卷□，允许带 考试形式：闭卷□
考生姓名：
装
学号： 一 二 三
中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 1 页 共 8 页
2、迹线和流线
3、拉格朗日法
4、无粘流体的伯努利方程(写出公式)
5、雷诺数
6、层流和湍流
三、简算题（6× 3=18 分） 1、已知某条件下空气的重度 12.30N/m3 ，动力粘度 0.0172 103 Pa s ，则其运动粘 度为______________。 2、 如图所示密闭盛水容器，已知测压管中液面高度 h 1.5m ，绝对压强 p0 104.24kPa ， 容器内液面高度 h 1.2m 。则当地大气压强 pa ______________。
速场内反映瞬时流速方向的曲线，在同一时刻，处在流线上的所有流体质点的流速方向与 该点的切线方向重合。 3. 着眼于每个个别流体质点运动的研究，综合所有流体质点的运动后便可得到整个流体
的运动规律。 4. 5. 6.
z1 p1


2 v1 p v2 z2 2 2 2g 2g
表示惯性力和粘性力的比， Re
题序 得分 评卷人
一、填空题（10× 2=20 分） 1、 流体力学以流体为研究对象， 流体的定义是_______________________________________ __________________________。 2、流体运动时，其内部质点沿接触面相对运动，产生内摩擦以抗阻流体变形的性质，就是 流体的____________。 订 3、作用在流体上的力按其性质可以分为____________和____________两大类。 4、静止流体中，任何一点在各个方向上的静压强____________，其作用力沿受力表面的 ____________方向。 5、单位重量静止流体的比势能为____________与____________之和。 6 、 根 据 流 场 中 各 点 的 流 动 参 数 是 否 随 时 间 变 化 可 以 把 流 动 分 成 ______________ 和 ______________两大类。 7、描述流体运动的方法有______________和______________两种。 线 8、雷诺数是判别流体流动状态的准则量，其计算公式为______________，根据雷诺数的大 小，可以把流体流动分为______________和______________。 9、对于圆管层流流动，在其他条件不变的情况下，水力半径越大，阻力______________。 10、力学相似是指实物流动和模型流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系， 具体地说，力学相似包括______________、______________和______________三个方面。 二、名词解释（6× 3=18 分） 1、牛顿流体和非牛顿流体
z D zC IC 2.413m ， hD z D sin 60 2.09m (4 分) zC A
2. (1)整根管子充满水，虹吸管才能正常工作，根据流体静力学基本方程： p p z1 1 z2 2 p2 19600Pa (3 分) (2)对过流断面 1-1 和 3-3 列总流的伯努利方程：
l v2 12.40m oil (1 分) d 2g
沿程阻力系数 0.03 (3 分)，故沿程损失 h f 4. 粘性力作用： Re Re, , l v 1
l
1
v

h 45 1m (5 分) 1.5 ， h l 108 / 3.6
中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 6 页 共 8 页
5、(二选一) (1)如图所示三角形堰，其体积流量为 Q ，且 Q 与堰上水头 H ，槽口半顶角 ，重力加速度
g ，液体的密度 ，动力粘度 以及水的表面张力 有关，试根据量纲分析理论导出流量
Q vd 1.273m/s ，雷诺数： Re 1591.5 ，因此流动形态 A
l v2 64 (3 分)，沿程损失 h f 16.62m oil (2 分) d 2g Re
为层流，其沿程阻力系数 (2) Re
vd

20000 ，管内流动形态为湍流，相对粗糙度 / d 0.002 ，查莫迪图可知
13.7 106 m2 s 1
101.3kPa
y y0
2 x 2 x0 1 3t 0
4. 534.7 5. 2.26 6. 3.2m/s 四、计算题（44 分） 1.
3 12 P hC A 9800 2.5 0.5 15909N (4 分) 2 4
hD 。(8 分)
订
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中国计量大学 2016~~~2017 学年第 1 学期《工程流体力学》课程试卷 A 第 3 页 共 8 页
2 、如图所示虹吸管中，水从 A 端流入，从 B 端流出，已知 H 1 5m ， H 2 3m ，管径
D 20mm 。若不计损失，则初始时刻 S 处的相对压强最大值不超过多少时，此管才能吸
1 f ( 2 , 3 , 4 ) ，即 Q f (Re, We, ) H 5/ 2 g1/ 2 f (Re, We, ) H 2 gH (2 分)
(2)略
《工程流体力学》课程试卷 A 参考答案及评分标准
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中国计量大学 2016 ~ 2017 学年第 1 学期 《工程流体力学》课程考试试卷（B）
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《工程流体力学》课程试卷 A 参考答案及评分标准
F l2 v2 1 ，因此， F F 1500N (4 分)
5. (1)取 H , , g 作为基本物理量，则其他 4 个量可以表示为如下无量纲量： Q 1 1 1 5/ 2 1/ 2 (2 分) 2 (2 分) 3 2 (2 分) 4 (1 分) Hv Re H g H g We
4、新设计的汽车高 h 1.5m ，最大行驶速度 v 108km/h ，拟在风洞中进行模型试验。已 知风洞试验段的最大风速 v 45m/s ， 风洞中的空气和行驶过程中的空气的物理性质完全相 同，试求模型的高度。若在该风速下测得模型的风阻力为 1500N ，试求原型在最大行驶速 度时的风阻。(9 分)
学生班级： 15 机械/15 机电
教师： 陈忠利
d 4 p 、层流、湍流(或紊流) 128 l
9． 越小 10． 几何相似、运动相似、动力相似 二、名词解释（6× 3=18 分） 1. 牛顿流体：切应力与角变形速率（速度梯度）之间存在线性关系的流体。非牛顿流体：
切应力与角变形速率（速度梯度）之间不存在线性关系的流体。 2. 迹线：流体质点的运动轨迹，表示流体质点在一段时间内的运动情况。流线：流体流
z1 p1


1v12
2g
z3
p3


2 3 v3
2g
，其中 z1 z3 H 2 ， p1 p3 pa ， v1 0 ，由此可得：
v3 2 gH 2 7.67m/s (4 分)
(3) Q v3 A 2.41L/s (2 分) 3. (1)管道内的平均速度： v
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中国计量大学 2016 ~ 2017 学年第 1 学期 《工程流体力学》课程试卷(A) 参考答案及评分标准
开课二级学院： 机电
一、填空题（10× 2=20 分） 1． 在静力平衡时，不能承受拉力或者剪力的物体就是流体(或：流体是一种受任何微小的 剪切力作用都能连续变形的物质，包括气体和液体)。 2． 粘性(或：黏性) 3． 质量力(或：体积力)、表面力 4． 大小相等、内法线 5． 比位能、比压能 6． 定常流动和非定常流动 7． 欧拉法、拉格朗日法 8． Q