发布时间 : 星期日 文章流体力学试题及答案3更新完毕开始阅读9fc85d47a8956bec0975e332
考试试卷 … 学年第 二 学期
学 … 院 课程名称：流体力学
（A B卷）
总分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 … ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄…┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄…
班 级 ○ ……学 号 …… …密姓 名 …… …… …○……………封……………○…………线………… … …………地说，就是要满足，几何相似、运动相似和动力相似。……… 一、判断题（20分）
1. 物理方程等式两边的量纲或因次一定相等。
（T） 2. 为了减小压差阻力，就应该设法推迟边界层分离现象的发生。（T）
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） 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） 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） 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）
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）
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） 二、填空题（10分）
1. 流动相似指的是两个流动系统所有对应点的对应物理量之比相等，具体 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. 流动相似的主导因素是动力相似，只有满足了这一点才能保证运动相似。 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. 马赫准则要求两种流动的惯性力与由于压缩性引起的弹性力成比例。 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。
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) 20o (C) 10o (D) 0o 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
，当
增大时，
。
(A)增大 (B)不变 (C) ∨减小
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_
__ _ 。
(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 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. 简述先择循环量的一般原则。
答：循环量选取的一般原则是：为了保证几何相似，应选取一个长变变量；为了保证运动相似，应选一个速度变量；为了保证动力相似，应选一个与质量有关的物理量，如密度。通常这m个循环量中包含了L,M,T这三个基本量纲。
2. 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。
3. 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。
五、(40分，每小题10分):
1. 若作用在圆球上的阻力F与球在流体中的运动速度V、球的直径D及流体的
密度?和动力粘度?有关，试利用布金汉定理求无量纲数。（10分） 解：本问题的物理量共有5个，n=5,基本量纲为[M]、[L]、[T]，即m=3(2)
写出5个物理量的量纲（2分） 正确选取循环量（2分）
?1?F组合并求出无量纲数1
?V2D2（2分）
?组合并求出无量纲数22???VD（2分）
Q解：
V??d2?0.885m/s（2分） 冬季：Re?Vd??1620?2320
??lV2h64fd2g,??Re（4分） 64lV2hf?Red2g?23.65(油柱）
Re?Vd夏季：
??4986（1分）
因为：
4000?Re?80d??80000所以应用勃拉修斯公式（2分）
??0.3164Re0.25?0.0378
h??lV2fd2g?22.64(油柱）（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0.965?106Pa，管
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
p?p2V?ar0l8??1.8438,Re?Vd??691（4分） 故为层流，与假定相符，于是流量为
2Q??d4V?0.0326m3/s（2分）
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
H3?h3S?223(H?h)sin? 启，应使
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）
解：2-2和3-3应用总流的伯努力方程：
22pal2v2pv2h???z??(?2??2)?g2g?gd22g（4分）
解：
F?112?gHH/sin?作用点在距板底B：3（3分）
f?112?ghBh/sin?作用点在距板底：3（3分）
板不会自动开启应满足：
F(S?113H/sin?)?f(S?3h/sin?)（2分）
整理得
H3?h3S?3(H2?h2)sin?（2分）
解得，v2?1.95m/s（1分）
2Q?v?d2324?0.034m/s（3分）
P??gQ(z?hw)/??9.88KW（2分）