流体力学试题例卷.docx
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流体力学试题例卷
一、选择题（20分）
1理想流体是
（
）
a）粘性大的流体
b
）服从牛顿摩擦定律的流体
c）没有粘性的流体
d
）具有粘性的不可压缩流体
2在恒定流中
（
）
a）流线一定互相平行
b
）断面平均流速必定沿程不变
c）不同瞬时流线有可能相交
d
）同一点处不同时刻的动水压强相等
3
一封闭容器，水表面上气体压强的真空度
pv
10kPa，水深2m处的相对压强为（
）
a）－10kPa
b
）9.6kPa
c
）19.6kPa
d
）29.6kPa
4
速度v、密度ρ、压强p的无量纲集合是
（
）
p
v
pv2
p
a）v
b
）p
c
）
d
）
v2
5
流动中，一定存在流函数。
（
）
a）可压缩流体二元
b
）不可压缩流体二元
c）不可压缩流体三元
d
）可压缩流体三元
6
变直径管路，直径
d1
320mm,d2
160mm，流速v1
1.5m/s，v2为
（
）
a）3m/s
b
）4m/s
c
）6m/s
d
）9m/s
7
某棱柱形矩形渠道渠底宽
b＝4.0m，则水力最优时的水深
h是
（
）
a）1.0m
b
）2.0m
c
）4.0m
d
）8.0m
8
圆柱形外管嘴正常工作的条件是
（
）
a）l（3~4）d,H0
9m
b
）l
（3~4）d,
H0
9m
c）l（3~4）d,H0
9m
d
）l（3~4）d,H0
9m
9
堰流是
（
）
a）无压缓流经障壁溢流
b
）无压急流经障壁溢流
c）无压均匀流动
d
）有压均匀流动
10渗流模型与实际模型相比较
（
）
a）流速相同
b
）流量相同
c）各点压强不同
d
）渗流阻力不同
二、简答题（
30分）
1简述流体静压强的两个特性。
2简述渐变流。
3如图所示，两简单管道：
（a）图自由出流，（b）图淹没出流，若两管道的作用水头
H，管长
L，管
径d及沿程阻力系数
均相同，试问：
两管过的流量是否相同？
为什么？
4
写出断面单位比能e的表达式，并定性画出流量一定时棱柱形渠道中
e与水深h的变化关系曲线。
5
定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
（各渠段均充分长，各段糙率相同）
三、（10分）一弧形闸门AB，宽b
6m，圆心角
300
，半径r2m，闸门转轴恰与水面齐平，
求水对闸门的总压力。
四、（10分）一大水箱中的水通过一铅垂管与收缩管嘴流入大气中，直管直径
d为10cm，收缩管
嘴出口断面直径dB为5cm，不计水头损失，求直管中A点的相对压强pA。
铅垂方向的尺寸如图所示。
五、（15分）高压水管经喷嘴射入大气，已知管道直径D40cm，喷嘴直径d10cm，流量
Q0.4m3/s，不计水和喷嘴的重量，计算喷嘴受到的作用力。
六、（15分）如图所示管路系统，已知流量
Q120l/s
，各管长度分别为
lA
1000mlB
900m
，
，
lC300m，各管直径分别为
dA
250mm，dB
300mm，dC
250mm，沿程阻力系数分别
A0.024，B0.029，C0.04，在不计局部水头损失的情况下，试求：
（1）节点M、N
间的水头损失；
（2）各支管中的流量。
一、填空题（本题共
9小题，每空
1分，共
20分）
得分
1、牛顿摩擦定律适用的条件是粘性流体和层流流动。
2、比较重力场（质量力只有重力）中，水和酒精所受单位质量力
f水=
f酒精（填大于、等于或小于）。
3、描述液体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法两种。
4、从水头角度考虑，则称下列各量为
z位置水头，
p
压强水头，
v2
速度水头。
2g
5、雷诺实验发现了流体在运动时，可能呈现运动状况截然不同的两种流态，这两种流态一般称为
流和紊流。
6、管道水头损失计算方法的不同，管道可分为长管和短管。
7、弗诺得数表征惯性力与重力的相对比值。
8、根据叶片出口安装角度的不同，离心式泵与风机的叶型可分为：
前向、径向和后向叶型。
9、离心式泵与风机的机损失包括：
水力损失、容积损失和机械损失。
二、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”）（本大题分10小题，每小题1.5分，共15分）
层
1.
得分
水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
（
×）
2.
均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流（
×）
3.水力粗糙管是表示管道的边壁比较粗糙。
（×）
4.
当管道过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。
（×）
5.
串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。
（
√）
6.
在管道水力计算中，所谓“长管”就是说管很长，所谓“短管”就是管道很短。
（
×）
7.
根据达西公式hf
lv
2
（×
）
，层流沿程水头损失与流速的平方成正比。
d2g
8.
同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
（√）
9.
两个液流只要在相应点速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。
（
×）
10.
比转数是反映泵与风机在最高效率点的转数、流量和扬程的一个综合性参数。
（√
）
三、选择题（本大题共
10小题，每小题
1.5分，共
15
分）
1.下列流体哪个属牛顿流体？
（A）
A.汽油B.纸浆C.血液D.沥青
得分
2.在平衡液体中，质量力与等压面（D）A.重合B.平行C.相交D.正交
3.静水中斜置平面壁的形心淹深hc与压力中心淹深hD的关系为hc_C___hD。
A.
大于
B.等于
C.小于
D.
无规律
4.文丘里管用于测量流量时的主要工作原理是（C）
Ａ.连续性方程Ｂ.运动方程Ｃ.伯努利方程
D.动量方程
5.在（C）流动中，流线和迹线重合。
A.
无旋
B.
有旋C.
定常
D.
非定常
6.
运用沿总流的伯努利方程时所选取的两个断面（
C
）。
A.可以是任何断面
B.
必须是均流断面
C.
之间可以有急变流
D.
之间必须是缓变流
7.
有压管道的管径与管流水力半径的比值
d/R
（B
）
A.8
B.4
C.2
D.1
8.
已知液体流动的沿程水力摩擦系数
与边壁相对粗糙度和雷诺数
Re都有管，则可以判断该液体流动
属于（C）
层流区B.紊流光滑区C.紊流过渡区
D.紊流粗糙区
9.
对于两水箱水位差为
4.9m的薄壁小孔口（孔径为
20mm）淹没出流，流经孔口的流量（
A）
A.1.91
l/sB.2.52l/sC.3.08
l/s
D.6.56
l/s
10.
离心式泵与风机在定转速下运行时，为了避免启动电流过大，通常在
（C）
A.阀门稍稍开启的情况下启动
B.阀门半开的情况下启动
C.阀门全关的情况下启动
D.阀门全开的情
况下启动
四、
简答题：
2小题，每小题
8分，共16
分）
得分
（本大题共
1、伯努利能量方程解释为什么在炎热的夏天，当火车开动后，车厢里顿时会有风从车厢两侧吹进？
（8分）
答：
当火车开动后，车厢的空气获得一定的流速，该流速远大于火车周围的空气流速。
（2分）由伯
p
v2
努利方程z
c，流速v增大，从而压强变小，（4分）这样，车厢与周围空气形成一定的
2g
压差，在压差的作用下，空气从车厢两侧吹进厢。
（2分）
2、解释为什么雷诺数可以用来作为判别流态的一般准则。
（8分）
答：
层流受扰动后，当粘性的稳定作用起主导作用时，扰动就受到粘性的阻滞而衰减下
来，
层流就是稳定的；当扰动占上风，粘性的稳定作用无法使扰动衰减下来，于是流动便变为紊流。
（3分）
因此，流动呈现什么流态，取决于扰动的惯性作用和粘性的稳定作用相互斗争的结果。
（2分）雷诺数之
所以能判别流态，正是因为它反映了惯性力与粘性力的对比关
惯性力
L3
v2/L
vL
Re（3
分）。
系,
2
粘性力
v
/L
L
五、计算题（本大题共
3小题，共
34分）
得分
1、AB曲面为一圆柱形的四分之一，半径
R=0.2m，宽度（垂直纸面）B=0.8m，水深H=1.2m，液体密度
850kg/m3，AB曲面左侧受到液体压力。
求作用在
AB曲面上的水平分力和铅直分力。
（10分）
解：
（1）水平分力：
Px
hcAz
g（H
R）RB⋯⋯.（3分）
2
850
9.8（1.2
0.2）0.2
0.8
1466.1N，方向向右（
2分）。
2
（2）铅直分力：
绘如图所示的压力体，则
Pz
V
g（H
R
2
R）R
B⋯⋯⋯.（3分）
4
850
9.8
（1.2
0.2）0.2
3.14
0.22
1542.1
，方向向下（2分）。
4
0.8
2、一吸水装置，水池N的水位不变，已知水位h1、h2和h3的值，若不计损失，问喉部断面面积A1和喷嘴断面面积A2满足什么关系才能使水从水池M引入管流中。
解：
对池
N的液面、喉部截面
1列伯努利方程，有
h1
h2
V22
①
⋯⋯.（2分）
2g
对0-0
和1-1断面列伯努利方程
h1
p1
v12
②
⋯⋯.（2分）
2g
当水刚好从水池M引入管流时的喉部压强：
p1
h3③
⋯⋯.（2分）
由②③可得，h1
h3
v12
④⋯⋯.（2分）
2g
由连续性方程v1A1
v2A2，联立①④求解，得
A1v2
h1
h2
⋯⋯.⋯⋯.（4分）
A2v1h1h3
3、油泵从开口油池将油压送到右端表压强p
196.2kPa的密闭油箱中。
油泵流量Q3.14
103m3/s，
油泵总效率
0.8，油的密度
800kg/m3，油的运动黏度
1.25cm2/s，油管直径
d2cm，油
面高度差h
2m，油管总长度l
2m
，油管总局部阻力系数
2，试确定油泵的功率
N。
（12分）
解：
3.14
103
m
10
s⋯⋯⋯⋯（2分）
4
0.022
d
10
0.02
1600
⋯⋯⋯⋯（2分）
Re
1.25
10
4
显然，流动为层流，故有
64
0.04⋯⋯⋯⋯（2分）
1600
阻抗为
8（
l
）
S
d
3.1
10
6
分）
2d4g
⋯⋯⋯⋯（2
由能量方程方程，易得油泵的扬程
Hi
为
Hi
p
hSQ2
196200
23.11063.142106
57.6m⋯⋯⋯⋯（2分）
800
9.81
故油泵的功率为
N
QHi
800g
3.14
10
3
57.6
⋯⋯⋯⋯（2
分）
0.8
1.77kW
一．名词解释（共10小题，每题2分，共20分）
粘滞性；迹线与流线；层流；质量力；偶极流；排挤厚度；顺压力梯度；时均速度；输运公
式；连续介质假说
二．选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1．绝对压强p
abs
与相对压强p、真空度p、当地大气压p之间的关系是：
v
a
A.p
abs
=p+p；
B.p=p－pC.p=p－p
abs
D.p=p
+p
v
absa
va
absa
2．如图所示
A.p0=pa；
B.p0>pa；C.p0D.无法判断。
3．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为（
）。
A.牛顿流体及非牛顿流体；
B.可压缩流体与不可压缩流体；
C.均质流体与非均质流体；
D.理想流体与实际流体。
4．比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力
f水和f水银的大小？
A.f水f水银；D、不一定。
5．流动有势的充分必要条件是（
）。
A.流动是无旋的；B.必须是平面流动；
C.必须是无旋的平面流动；D.流线是直线的流动。
6．雷诺数Re反映了（）的对比关系
A.粘滞力与重力B.重力与惯性力C.惯性力与粘滞力D.粘滞力与动水压力
7．一密闭容器下部为水，上部为空气，液面下4.2m处测压管高度为2.2m，设当地大气压为
1个工程大气压，则容器气体部分的相对压强为___水柱（）。
A.2mB.1mC.8mD.－2m
8．如图所示，，下述静力学方程哪个正确？
9．下列压强分布图中哪个是错误的？
10．粘性流体总水头线沿程的变化是（）。
A.沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三种情况都有可能。
三．计算题（共3小题，共50分）
2
1．如图所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s的加速度沿与水平成30o夹角的倾斜平面向上
运动，
试求容器中水面的倾角，并分析
p与水深的关系。
（15分）
2．有一30cm15cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。
已知喉部与进口截面间的高度差为30cm，图中U形管读数为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。
（g8825N/m2）（20
分）
3.不可压缩平面流动的流函数为xy2x3y10，试判断是否存在势函数，如果存在，求其势函数。
（15分）
一．名词解释（共10小题，每题2分，共20分）
1．粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形（流动），其部相应要产
生对变形的抵抗，并以摩擦力的形式表现出来，这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性或粘性
2．迹线——流体质点的运动轨迹曲线
流线——同一瞬时，流场中的一条线，线上每一点切线方向与流体在该点的速度矢量方向一致
3．层流——流体运动规则、稳定，流体层之间没有宏观的横向掺混
4．量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减，所以正确的物理关系式中各加和项的量
纲必须是相同的，等式两边的量纲也必然是相同的
5．偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后，令a趋近于零得到的流动
6．排挤厚度——粘性作用造成边界层速度降低，相比理想流体有流量损失，相当于中心区理
想流体的流通面积减少，计算时将平板表面上移一个厚度，此为排挤厚度
7．顺压力梯度——沿流动方向压力逐渐降低，边界层的流动受压力推动不会产生分离8．时
均速度——湍流的瞬时速度随时间变化，瞬时速度的时间平均值称为时均速度
9．输运公式——将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式
10．连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成，流体质点的物理性质及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。
二．选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1BC；2B；3D；4B；5A；6C；7D；8B；9B；10A三．计算题（共3小题，共50分）
1．如图所示，有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动，
试求容器中水面的倾角，并分析p与水深的关系。
解：
根据压强平衡微分方程式：
（1分）
单位质量力：
（2分）
在液面上为大气压强，代入（1分）
由压强平衡微分方程式，得：
（2分）
（2分）
任意点：
（4分）
代入自由面方程得：
p与淹深成正比。
（3分）
2．有一30cm15cm的文德利管，接入铅垂的输油管上，油的流动方向朝上。
已知喉部与进
口截面间的高度差为30cm，图中U形管读书为25cm水银柱，试求油的流量以及进口与喉部两截面之间的压力差。
（g8825N/m2）
解：
d130cm
a
302
706.86cm2
1
4
（1分）
故
d2
15cm
a
152
176.71cm2
2
4
（1分）
故
g
8825N/m2
z
30cm（2分）
h
25cm水银柱＝25（
133370－8825
）＝352.8cm
油柱
（1）
8825
（2分）
＝
a1a2
2gh
706.86
176.71
3
Q
a12
706.862
2981352.8151832cm/s
a2
2
176.712
（5分）
V1
Q
151832
214.8cm/s
a1
706.86
（2）
（1
分）
Q
151832
V2
859.2cm/s
a2
176.71
（1分）
由伯努力方程，知
V
2
p
V
2
p
1
1
z2
2
2
z1
g（4分）
2g
g
2g
214.82
p1
859.22
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