流体力学试题及答案2-精选.pdf

… 9. 应用总流伯努利方程解题时，两个断面间一定是缓变流，方程才成立。
…
（F）
…
封 10. 雷 诺数是表征重力与惯性力的比值。 （F）
… 11. 不 可压缩流体只有在有势力的作用下才能保持平衡。 （T） …
… 12. 对 流程是指海拔 11km以上的高空。（F）
… 13. 静止的流体中任意一点的各个方向上的压强值均相等。 （T） … ○ 14. 在拉格朗日法中，流体质点轨迹给定，因此加速度很容易求得。 （T）
…
…
响。（T）
姓名
密 3. 压力体的体积表示一个数学积分，与压力体内是否有气体无关。 （ T） … … 4. 流体静止时，切应力为零。 （ T）
… 5. 温度升高液体的表面张力系数增大。 （ F）
… …
6. 液滴内的压强比大气压小。 （ F）
○ 7. 声音传播过程是一个等熵过程。 （T）
… …
8. 气体的粘性随温度的升高而增大。 （T）
（ 3 分） （ 3 分）
4. 水泵装置如图。水泵安装高度 h＝2.5m，高低水池液面（面积足够大）高差 Z＝20m，吸水管管径 D1＝0.2m，长度 l1 ＝5m，沿程阻力系数为 0.02 ，总局部 水头损失系数为 5；压水管的直径 D2＝0.15m，l2 ＝50m，沿程阻力系数为 0.03 ， 压管总的局部水头损失系数为 6，测得水泵出口处的表压 P－ Pa＝ 2×105Pa. 试求：①水泵输水量 Q和②水泵的功率（水泵的功率系数为 0.80 ）。（10 分）
9. 连续性方程表示控制体的 ____守恒。
(A) 能量 (B) 动量 (C) 流量 (D) ∨ 质量
10. 流体微团的变形速度包括
。
（A）线变形 （ B）角变形 （C）旋转角速度 （D）∨前三者之和 三、简答题 (20 分，每小题 5 分): 1. 试说明伯努利方程成立的条件。
答：流动定常；不计粘性力的影响；流体不可压缩；质量力仅为重力；方程 仅沿流线成立。
… 15. 对于定常流动的总流，任意两个截面上的流量都是相等的。 （ T）
… … 16. 紊流水力粗糙管的沿程水头损失系数与雷诺数无关。 （ T）
… 17. 在研究水击现象时，一定要考虑流体的压缩性。 （T）
线 …
18. 雷诺数是一个无量纲数，它反映流动的粘性力与重力的关系。 （F）
… 19. 当马赫数小于一时，在收缩截面管道中作加速流动。 （ T）
4. 毛细液柱高度 h 与____成反比。 (A) 表面张力系数 (B) 接触角 (C) ∨ 管径 (D) 粘性系数
5. 用一块平板挡水，平板形心的淹深为
，压力中心的淹深为
。 (A) 增大 (B) 不变 (C) ∨减小
，当 增大时，
6. 液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面
五、 (40 分，每小题 10 分 ): 1. 用直径 d 200mm ，长 l 3000m ，粗糙度
0.2mm 的管道输送密度
900kg / m3 的石油，流量
Q 27.8 10 3 m3 / s ，油的运动粘性系数冬季： 求其沿程损失。
1.092 10 4m2 / s ，夏季：
0.355 10 4 m2 / s ，
l8
（4 分）
故为层流，与假定相符，于是流量为
2
Q d V 0.0326m3 / s
4
（2 分）
0.965 106 Pa ，管
3. 如图所示，矩形平板将渠道上、下游的水隔开，平板为单位宽度，水平倾 角为 。此平板可绕一个固定铰轴 O 转动。上、下游水深为 H 和 h ，设铰轴 O
至板底边 B 之距为 S ，求证：为保证平板在上下游水压力作用下不会自动开启，
… …
20. 对于冷却流动 dq 小于 0，亚音速流作减速运动，超音速流作加速运动。
…
（T）
…
…
…
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… 二、填空题（ 10 分） … … 1. 管道截面的变化、 剪切应力 及壁面的热交换， 都会对一元可压缩流动
…
总分
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
产生影响。 2. 自由面上的压强的任何变化，都会 等值 地传递到液体中的任何一点，这就是由斯卡定律。 3. 液体在相对静止时，液体在重力、 惯性力 、和压力的联合作用下保持平衡。 4. 从海平面到 11km处是 对流层 ，该层内温度随高度线性地 降低 。 5. 平面壁所受到的液体的总压力的大小等于 形心处 的表压强与面积的乘积。 6. 水头损失可分为两种类型： 沿层损失 和 局部损失 。 7. 在工程实践中，通常认为，当管流的雷诺数超过 2320 ，流态属于紊流。 8. 在工程实际中，如果管道比较长，沿程损失远大于局部损失，局部损失可以忽略，这种管在水
力学中称为 长管 。 9. 紊流区的时均速度分布具有对数函数的形式，比旋转抛物面要均匀得多，这主要是因为脉动速
度使流体质点之间发生强烈的 动量交换 ，使速度分布趋于均匀。 10. 流 体在运动中如果遇到因边界发生急剧变化的局部障碍 （如阀门， 截面积突变），流线会发生变
形，并出现许多大小小的 旋涡 ，耗散一部分 机械能，这种在局部区域被耗散掉的机械能 称为局部水头损失。
_
__ _ 。
(A) ∨正交 (B) 斜交 (C) 相切
7. 在____流动中，流线和迹线重合。
(A) ∨ 定常 (B) 非定常 (C) 不可压缩 (D) 无粘
8. 控制体是 ____ 。
(A) 包含一定质量的系统 (B) 位置、形状都变化的空间体
(C) ∨固定的空间体
(D)
形状不变，位置移动的空间体
解： 2-2 和 3-3 应用总流的伯努力方程：
h
p g
v22 2g
z
pa g
(
l2 2 d2
2
)
v22 2g
（4
分）
解得， v2 1.95m/ s （1 分）
Q
v2
d
2 2
0.034m3 / s
4
（3 分）
P gQ( z hw ) / 9.88KW （2 分）
三、选择题（单选题，请正确的答案前字母下打“∨” ） 1. 流体的粘性与流体的 __ __ 无关。 (A) 分子内聚力 (B) 分子动量交换 (C) 温度 (D) ∨ 速度梯度 2. 表面张力系数 的量纲是 ____ 。
(A) ∨
(B)
(C)
(D)
3. 下列四种液体中，接触角
的液体不润湿固体。
(A) ∨120o (B) 20 o (C) 10 o (D) 0 o
考
试
试
卷
（
A
…
学年第 二 学期
学院
… 课程名称：流体力学
B卷
）
┄…┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ …
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班级
○ 一、判断题（ 20 分） … … 1. 从微观的角度来看，流体的物理量在时间上的分布是不连续的。 （ T）
学号
… 2. 大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影
3. 说明哪些情况可以近似为平面流动。
答：当物体一个方向的尺度比别两个方面尺度大得多时， 可以近似地看作是 截面形状不变的柱体， 对于垂直于这个柱体母线的流动， 除柱体边缘的区 域外可以看作是平面流动。
4. 简述复位势的性质
答：两点的复位势之差是个复数，其实部是两点连线上的速度环量， 虚部是 通过两点连线的流量；复位势允许加任一复常数而不改变所代表的流动； 两个不可压缩平面势流叠加仍得到一个平面势流， 其复位势是原来两个复 位势之和。
hf
l V 2 22.64(油柱）
d 2g
（1 分）
2. 长 l 1000m ，直径 d 150mm 的水平管道，出口压强为大气压，入口的表压强为
内石油的密度为
920kg / m3 ，其运动粘度
4 10 4m2 / s ，试求体积流量。
解：
0.368kg / m s （4 分）
假定流动为层流
V p pa r02 1.8438,Re Vd 691
2. 简述 N-S 方程精确解研究的主要意义： 答： N－S 方程有精确解的情况目前只有几十个，而且其中的大部分不能直 接应用到实际问题中去，但是在揭示粘性流动的本质特征方面动功不可 没。另外，在发展新的数值计算方法时，可取有精确解的情况作为算例， 通过比较其结果来判断数值计算方法的合理程度。 在一些复杂的粘性流体 力学问题中，有时还可以近似地用相近情况的精确解作初步估计或者作为 用摄动法求解的基础。 以有精确解的情况为出发点， 探讨在原方程或定解 条件中加入一些变化因素会带来一些什么变动， 从而发展出新的理论也是 精确解的一种用途。
V 解：
Q
d2
0.885m / s （2 分）
Vd
Re
1620 2320
冬季：
l V2
64
hf
,
d 2g
Re （ 4 分）
hf
64 l V 2 23.65(油柱） Re d 2g
Re Vd 4986
夏季：
（1 分）
d 4000 Re 80 80000
因为：
所以应用勃拉修斯公式（ 2 分）
0. 3164 Re0.25 0.0378
H 3 h3
S 应使
3(H 2
h2 ) sin
解：
1
F
gH
1 H / sin
2 作用点在距板底 B ： 3
f 1 gh
1 h / sin
2 作用点在距板底 B ： 3
板不会自动开启应满足：
1
1
F ( S H / sin ) f (S h / sin )
3
3
（2 分）
整理得 H 3 h3
S 3(H 2 h2 ) sin （2 分）