流体力学 期末试题(答案)..

中北大学
《流体力学》
期末题
目录
第四模块期末试题 (3)
中北大学2013—2014学年第1学期期末考试 (3)
流体力学考试试题（A） (3)
流体力学考试试题（A）参考答案 (6)
中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 (8)
流体力学考试试题（A） (8)
流体力学考试试题（A）参考答案 (11)
第四模块 期末试题
中北大学2013—2014学年第1学期期末考试
流体力学考试试题（A ）
所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！
一、 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符
合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．交通土建工程施工中的新拌建筑砂浆属于（ ）
A 、牛顿流体
B 、非牛顿流体
C 、理想流体
D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y
u d d μ
τ
=中的
y u d d 为运动流体的（ ）
A 、拉伸变形
B 、压缩变形
C 、剪切变形
D 、剪切变形速率 3．平衡流体的等压面方程为（ ） A 、0=--z y x f f f B 、0=++z y x f f f C 、
0d d d =--z f y f x f z y x D 、0d d d =++z f y f x f z y x
4．金属测压计的读数为（ ） A 、绝对压强
p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p
5．水力最优梯形断面渠道的水力半径=R
（ ）
A 、4/h
B 、3/h
C 、2/h
D 、h
6．圆柱形外管嘴的正常工作条件是（ ） A 、m 9,)4~3(0>=H d l B 、m 9,)4~3(0<=H d l C 、m 9,)4~3(0>>H d l
D 、m 9,)4~3(0<<H d l
7．完全潜水井的产水量Q 与（ ）
A 、渗流系数k 成正比
B 、井的半径0r 成正比
C 、含水层厚度H 成正比
D 、影响半径R 成正比 8．理想流体的切应力=τ（ ）。

A 、 0
B 、 y
u d d μ
C 、 22
)d d (
y u l
ρ D 、y u d d μ+2
2)d d (y
u l ρ
9．在工程流体力学中，常取的基本量纲为（ ） A 、质量量纲M 、长度量纲L 、时间量纲T B 、流量量纲Q 、长度量纲L 、时间量纲T C 、压强量纲P 、长度量纲L 、时间量纲T D 、压力量纲P 、长度量纲L 、温度量纲T
10．静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力x c x c x A gh A p P ρ==，式中的（ ）
A 、
c p 为受压面形心处的绝对压强 B 、c p 为压力中心处的相对压强
C 、x A 为受压曲面的面积
D 、x A 为受压曲面在铅垂面上的投影面积 11．圆管紊流运动的断面流速分布为（ ）
A 、平面
B 、抛物面
C 、双曲面
D 、对数曲面 12．从本质上讲，紊流应属于（ ）
A 、恒定流
B 、非恒定流
C 、均匀流
D 、恒定非均匀流 13．工程流体力学中描述流体运动的方法一般采用（ ） A 、欧拉法 B 、普兰特法 C 、拉格朗日法 D 、尼古拉兹法 14．已知不可压缩流体的流速场为0),(),,(===z y x
u x f u z y f u ，则该流动属于（ ）
A 、一元流
B 、二元流
C 、三元流
D 、非恒定流 15．理想流体是指（ ）
A 、忽略密度变化的流体
B 、忽略温度变化的流体
C 、忽略黏性变化的流体
D 、忽略黏性的流体
二、 多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是
符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选、少选或未选均无分。

16．1个工程大气压=（ ）
A 、kPa 98
B 、O m H 102
C 、2
kgf/cm 0.1 D 、mmHg 760 E 、kPa 3.101 17．下列关于长管水力计算的说法中，正确的有（ ） A 、串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和 B 、串联管路的总流量等于各支路的流量之和
C 、并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失
D 、并联管路各支路的水头损失相等
E 、并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量之和 18．下列关于压力体的说法中，正确的有（ ） A 、当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，↓z P B 、当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，↑z P C 、当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，↓z P D 、当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，↑z P
E 、当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，→z
P
19．水在土壤中存在的形式主要有（ ）
A 、气态水
B 、重力水
C 、毛细水
D 、薄膜水
E 、吸附水 20．下列关于水流流向的说法中，不正确的有（ ）。

A 、水一定是从高处向低处流 B 、水一定是从流速大处向流速小处流 C 、水一定是从压强大处向压强小处流
D 、水一定是从测压管水头高处向测压管水头低处流
E 、水一定是从机械能大处向机械能小处流
三、 判断改错题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）判断正误，将正确的划上“√”，错误的划上
“×”，并改正错误。

21．流体的黏性随着温度的增加而减小。

（ ）
22．流线一般不能相交，且只能是一条光滑曲线。

（ ）
23．明渠均匀流的渠底坡度、水面线坡度和总水头线坡度恒相等。

（ ） 24．均匀流是指运动要素不随时间变化的流动。

（ ）
25．在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位重量流体上的质量力。

（ ） 四、 简答题（10分）
26．简述平衡流体中的应力特征。

五、 计算题（本大题共5小题，每小题10分，共50分）
27．已知并联管路两支路的比阻之比1/21
=S S ，管长之比2/21=l l ，则其相应的流量之比
21/Q Q 。

28．已知某高层建筑在风速为8m/s 时，其迎风面和背风面测点的压强分别为40N/m 2
和
-20N/m 2
，试求当风速为16m/s 时，迎风面和背风面相应测点的压强。

29. 试设计一矩形断面小桥孔径B 。

已知设计流量/s m 303=Q
，桥下游水深m 1.1=h ，桥下铺
砌的允许流速
3.5m/s v '=，桥前允许壅水水深m 5.1='H ，选定小桥进口形式后知
90.0,85.0===ϕψε，取动能修正系数 1.0α=。

30. 试设计一长直梯形断面运河的底宽b 和底坡i 。

已知流量/s m 303=Q
，边坡系数5.1=m ，
糙率系数025.0=n ，由于航运，要求流速m/s 8.0=v ，水深m 0.2=h 。

31. 如图所示为绕铰链 C 转动的自动开启式矩形平板闸门。

已知闸门倾角为060=θ，宽度为
m b 5=，闸门两侧水深分别为m H 4=和m h 2=，为避免闸门自动开启，试求转轴C 至闸
门下端B 的距离x 。

中北大学2013—2014学年第1学期期末考试
流体力学考试试题（A ）参考答案
所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！
一、 单项选择题（1×15=15分）
1．B 2．D 3．D 4．B 5．C 6．B 7．A 8．A 9．A 10．D 11．D 12．B 13．A 14．B 15．D 二、 多项选择题（2×5=10分）
16．ABC 17．ACDE 18．AD 19．ABCDE 20．ABCD 三、 判断改错题（3×5=15分）
21．（ × ）液体的黏性随着温度的增加而减小。

22．（ × ）流线愈密，流速愈大。

23．（ √ ）
24．（ × ）恒定流是指运动要素不随时间变化的流动或均匀流是指流线为平行直线的流动。

25．（ × ）在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位质量流体上的质量力。

四、 简答题（10分）
26．方向性：平衡流体中的应力垂直指向受压面；（5分）
大小性：平衡流体中任一点的压强大小与作用方位无关，即
),,(z y x f p =。

（5分） 五、 计算题（10×5=50分）
27．据题意有
12
2
222
11121==Q l S Q l S h h f f （5分） 故
707.01
2
1221==l l S S Q Q （5分） 28．由欧拉准则
12
=v
p
λλλρ 得 22)(m
p v m
p p
v v p p ===λλλρ （4分）
故原型迎风面
Pa 160)(
121==m m p p p v v p （3分）
背风面 Pa 80)(
222-==m m
p p p v v p （3分）
29. 从v v
'=出发进行设计：
①判别流动状态 m g
v h k
903.02
2='=
αψ
因m 1.1m 17.13.1=>=h h k
，故小桥过流为自由式。

（3分）
②计算孔径 m 14.13='=
v
h Q
b k εψ 取标准孔径m 16=B
（3分）
③校核 m 792.0)
(32
2=='B g Q h k εα h m 03.13.1<='k
h ，已转为淹没式过流。

m/s 01.2==
Bh
Q
v
ε H m 35.122
2
'<=+<h g v H ϕ
（可以） （4分） 30. 由Av Q
=得2m 5.37==
v
Q
A (2分) 由h mh b A )(+=得m 7.15=-=mh h
A
b （3分）
因m 63.1122
=++=
=
m
h b A A
R χ
（2分）
故42
3
/21008.2)(
-⨯==R
vn i （3分） 31.为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系
)sin 3()sin 3(θθh
x P H x P -≥-
右左 （5分）
式中 22
21,21bh P bH P γγ==右
左 故 m 796.1sin )(3223
3=--≥
θ
h H h H x （5分）
中北大学2012—2013学年第1学期期末考试
流体力学考试试题（A ）
所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！
一 单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．土建工程施工中的新拌混凝土属于（ ）
A 、牛顿流体
B 、非牛顿流体
C 、理想流体
D 、无黏流体 2．牛顿内摩擦定律y
u
d d μ
τ
=中的μ为流体的（ ） A 、动力黏度 B 、运动黏度 C 、剪切变形 D 、拉伸变形 3．重力作用下的流体静压强微分方程为=p d （ ）
A 、z d ρ-
B 、z g d -
C 、z d γ-
D 、0
4．金属压力表的读数为（ ） A 、绝对压强
p ' B 、相对压强p C 、真空压强v p D 、当地大气压a p
5．平衡流体的切应力=τ（ ）。

A 0
B y
u d d μ
C 22
)d d (
y u l
ρ D y u d d μ+2
2)d d (y
u l ρ 6．理想流体的切应力=τ（ ）。

A 0
B y
u
d d μ
C 22
)d d (
y u l
ρ D y u d d μ+2
2)d d (y
u l ρ 7．实际流体的切应力=τ（ ）。

A 0
B y
u
d d μ
C 22
)d d (
y u l
ρ D y u d d μ+2
2)d d (y
u l ρ 8．圆管层流运动的动能修正系数=α（ ）
A 、1
B 、2
C 、3
D 、4
9．圆管层流运动流体的最大流速与断面平均流速之比为（ ） A 、2 B 、3 C 、4 D 、5 10．等加速直线运动容器内液体的等压面为（ ） A 、水平面 B 、斜平面 C 、抛物面 D 、双曲面 11．下列各组物理量中，属于同一量纲的是（ ）
A 、重力、惯性力
B 、压强、摩擦力
C 、湿周、流速
D 、谢才系数、渗流系数 12．下列选项中，不正确的是（ ）
A 、恒定流是当地加速度为零的流动
B 、均匀流是迁移加速度为零的流动
C 、有压流为有压力的流动
D 、无压流为没有压力的流动 13．已知突然扩大管道突扩前后管段的直径之比5.0/21=d d ，则相应的断面平均流速之比=
21/v v （ ）
A 、8
B 、4
C 、2
D 、1 14．已知动力黏度μ的单位为s Pa ⋅，则其量纲=μdim （ ）
A 、1
MLT
- B 、T ML
-1
C 、LT M -1
D 、1-1T ML -
15．若某液体的密度变化率%1/d =ρ
ρ，则其体积变化率=V V /d （ ）
A 、1%
B 、-1%
C 、1‰
D 、-1‰
二 多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选、少选或未选均无分。

16．已知不可压缩流体流动的速度分布为0),,(===z y x
u u z y f u ，则该流动属于（ ）
A 、恒定流
B 、非恒定流
C 、一元流
D 、二元流
E 、三元流 17．下列说法中，正确的有（ ） A 、单位表征各物理量的大小 B 、量纲表征各物理量单位的类别
C 、流速系数ϕ、流量系数μ、渗流系数k 均为无量纲系数
D 、渐变流过流断面近似为平面
E 、天然河流为典型的非均匀流 18．下列选项中，正确的有（ ）
A 、流体的黏性具有传递运动和阻碍运动的双重性
B 、恒定流是指运动要素不随时间变化的流动
C 、水跃是明渠水流从急流过渡到缓流产生的局部水力现象
D 、渗流是指流体在多孔介质中的流动
E 、平衡流体的质量力恒与等压面相切 19．根据尼古拉兹试验成果知，（ ） A 、层流区(Re)f =λ
B 、层、紊过渡区(Re)f =λ
C 、紊流光滑区)/(d f ∆=λ
D 、紊流过渡区)/(Re,d f ∆=λ
E 、紊流粗糙区(Re)f =λ
20．已知突然扩大管段前后管径之比
5.02
1
=d d ，则其局部水头损失=m h （ ） A 、
g v 2)5.1(2
1 B 、
g
v 2)75.0(2
1 C 、
g
v 2)75.0(2
2 D 、
g
v 2)5.1(2
2 E 、
g
v 2)3(2
2
三 判断改错题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）判断正误，将正确的划上“√”，错误的划上“×”，并改正错误。

21．恒定均匀流过流断面上的动水压强近似按静水压强分布，即C p z ≈+γ/。

（ ） 22．实际流体内各点的总水头等于常数。

（ ） 23．静止流体一般能承受拉、压、弯、剪、扭。

（ ） 24．已知某管流的雷诺数500/Re ==μρvR ，
则其相应的沿程阻力系数128.0Re /64==λ。

（ ）
25．在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位质量流体上的质量力。

（ ） 四 简答题（10分）
26．何谓渐变流？渐变流过流断面具有哪些重要性质？ 五 计算题（本大题共5小题，每小题10分，共50分）
27．试设计一矩形断面小桥孔径B 。

已知设计流量/s m 153=Q ，桥下游水深m h 3.1=，桥下
铺砌的允许流速
3.5m/s v '=，桥前允许壅水水深m H 0.2='，选定小桥进口形式后知
0.1,90.0===ψϕε，取动能修正系数 1.0α=。

28．如图所示半径为R 的球形压力容器系由两个半球用n 个高强螺栓栓接而成，内盛重度为γ的液体，试求每个螺栓所受的拉力T 。

29. 用长管从水池引水到下游长直棱柱形水力最优矩形断面渠道。

已知上游管道流量
/s m 84.03=Q ，下游渠道底坡002.0=i ，渠壁糙率02.0=n 。

试求渠道的断面尺寸。

30. 设半径为0r 的有压圆管的流速分布2cr br a u ++=，若过流断面上的最大流速为m ax u ，试求
系数。

、、c b a .
31. 某建筑工地用水，由水泵将河边井中水抽送至贮水池中(如图所示)。

已知水泵工作流量
L/s 50=Q ，水泵最大吸水真空高度8m .6][
=γ
v
p ，吸水管长度l =8.0m ，管径d =150mm ，管道沿
程阻力系数λ=0.025，局部阻力系数：ζ
底阀
=5.0，
ζ
弯道
=0.5，井中水面标高z 1=m 0.2-。

试求水泵
最大安装高度标高z 2。

第28题图 第31题图
中北大学2012—2013学年第1学期期末考试 流体力学考试试题（A ）参考答案 所有答案必须做在答案题纸上，做在试题纸上无效！ 单项选择题（1×15=15分） 1．B 2．A 3．C 4．B 5．A 6．A 7．D 8．B 9．A 10．D 11．A 12．D 13．B 14．D 15．B 多项选择题（2×5=10分） 16．AD 17．ABDE 18．ABCD 19．ABD 20．BE 判断改错题（3×5=15分） 21．（ × ）恒定均匀流过流断面上的动水压强绝对按静水压强分布，即C p z =+γ/。

22．（ × ）理想流体内各点的总水头等于常数。

23．（ × ）静止流体只能承受压力。

24．（ × ）032.0=λ 25．（ √ ） 简答题（10分） 26．定义：流线近似为平行直线的流动称为渐变流；（5分） 性质：过流断面近似为平面，过流断面上的动压强近似按静压强分布，即C p z ≈+γ/。

（5分） 计算题（10×5=50分） 27．从v v '=出发进行设计： ①判别流动状态 m g v h k 25.122='=αψ 因m 3.1m 625.13.1=>=h h k ，故小桥过流为自由式。

（3分） ②计算孔径 m 8.3='=v h Q b k εψ 取标准孔径m 4=B （3分） ③校核 m 21.1)(322=='B g Q h k εα h m 57.13.1>='k h ，仍为自由式过流。

m/s 44.3='=k h B Q v ψε
H m 96.1222
'<='+<k h g v H ψϕ
（可以） （4分） 28. 取上半球为隔离体，由0=∑z F ，得n P T z
= （3分）
式中z P 为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由压力体计算得 )3/(2R H R V P P z +==γπγ （4分） 故每个螺栓所受的拉力为 n R H R T )
3/(2+=γπ （3分）
29. 将水力最优条件2/,2/h R h b h
===β代入 2/13/21i R n bh Av Q
== （5分） 得 m 64.0)2(8/32/13/1==i
nQ h ，m 27.12==h b （5分） 30. 考虑黏性流体的定解条件
max max 0u a u u r ===得时，由 （3分）
000===b dr
du r 得时，由 (3分) 20max
00r u c u r r -===得时，由 （4分）
31. 取井中液面至水泵进口列伯努利方程
g v d l g v p
z z 2) (2002
221弯道底阀ξξλαγ+++++=++ （5分） 式中 m/s 83.242==d
Q v π 故 g
v d l p z z 2) (2
12弯道底阀ξξλαγ+++--= =m 6.12) (][2
1=+++-+g v d l p
z 弯道底阀ξξλαγ （5分）。