2022年流体力学试卷及答案 .pdf

中南大学考试试卷及答案2008 - 2009 学年 2 学期时间 110 分钟流体力学课程 56 学时 3.5 学分 考试形式：闭 卷专业年级：消防 07 级 01，02 班总分 100分，占总评成绩70 % 注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、是非题 （每题 1 分，共 10 分）1. 静止的液体和气体接触的自由面，它既是等压面，也是水平面。（）2. 水总是由高向低流的。（）3. 虽然流体的旋转角速度不可能无穷大，但是涡量有可能无穷大。（）4. 流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。（）5. 气体的动力粘性系数随温度的升高而减小，原因是分子间动量交换减少。（）6. 如果某流动区域中的流线是直线,则流动不可能是有旋运动。（）7. 进行模型设计时，在几何相似的前提下，应保证原型和模型所有的相似准数都相同即完全相似。( ) 8. 引起局部阻力的原因是由于旋涡区的产生，而不是速度方向和大小的变化。（）9. 自模区内流体的流动是由雷诺相似准数控制着的流动。（）10. 在原条件保持不变的情况下，增加并联支管的条数，可以增大输水总流量。（）二、单选题 （每题 2 分，共 20 分）1. 连续介质假设意味着。(A) 流体分子互相紧连(B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分子间有空隙(D) 流体不可压缩2. 已知外界大气压强p0 =1.02 个工程大气压，如果某点的真空度为5mH2O 柱，则该点的绝对压强为N/m2。(A) 51103(B) 149103(C) 1.5105(D) 1.051053. 管径不变的流道内粘性流体总水头线沿流程的变化是，测压管水头线沿流程的变化是。（A）上升；下降(B) 不变；可能上升，可能下降（C）下降；下降(D) 下降；可能上升，可能下降4. 应用总流的伯努利方程时，两截面之间。(A) 必须都是急变流(B) 必须都是缓变流(C) 不能出现急变流(D) 可以出现急变流5. 溢水堰模型设计比例为20，若在模型上测得模型流量为Qm=300L/s ，则实际流量Qn为m3/s 。(A) 537 (B) 6 (C) 600(D) 5.376. 恒定平面势流中，组成流网的流线与等势线的关系是。(A) 相交(B) 正交(C)共轭(D) 斜交7. 对于并联长管道，每根管道的。(A) 流量相等(B) 切应力相等(C) 沿程水头损失相等(D) 水力坡度相等8. 流体质点的运动包括。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页AB2hh1(A) 平移和旋转(B)平移，旋转和变形(C) 平移，旋转和线变形(D) 旋转，线变形和角变形9. 下列命题中正确的命题是。(A) 壁面粗糙度较大的管道，流动阻力一定较大(B) 雷诺数相同的两根圆管水头损失相同(C) 雷诺数表征压力与粘性力之比(D) 两根不同管径的圆管，通过不同粘性的液体，它们的判别流态的临界雷诺数相同10. 公式hl d vgf()()22不能用于。(A) 均匀流(B) 急变流(C) 紊流(D) 层流三、填空题 （共 14 分）1. 某液体的动力粘性系数0.005kg/ms，相对密度为0.85，则其运动粘性系数值m2/s。 （本题 2分）2. 图示容器内有一放水孔，孔口设有面积为A 的阀门 ab，容器内水深为h，则阀门所受的静水总压力为。 （本题 2 分）3. 运动粘性系数0.4cm2/s 的流体在直径d10cm 的管道内以v0.4m/s 的速度运动， 则管内流态为，沿程损失系数为，单位管长上的沿程损失为。 （本题4 分）4. 水位恒定的上、下游水箱，如图，箱内水深为H 和 h。三个直径相等的薄壁孔口1,2,3 位于隔板上的不同位置，均为完全收缩。则三孔口的流量关系为。若下游水箱无水则：。（本题4 分）第 2 题图第 4 题图5. 无环量椭圆柱绕流是由叠加而成的。 （本题 2 分）四、作图题 （共 8 分）绘出图中圆柱曲面上的压力体图及左侧AB 部分的静压强分布图，标明静压强的大小和方向及压力体的方向。五、计算题 （本大题有4 小题，共43 分）1. 已知某流动：322222,3,0 xyzux yy uxy xu，请判别： （1）该流动是否存在； （2）是否是无旋流场； （ 3）是否存在流函数和势函数，为什么？（本题8 分）2. 两台水泵同时从水井抽水，水井通过自流管与河流相通，水井水面恒定不变，已知自流管为铸铁管，长ml401，管径mmd2001。水泵吸水管长ml0.122，管径mmd1502，沿程阻力系数03.021，局部阻力系数：自流管进口3进口，水泵底阀6底阀，90abH精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页弯管2弯。水泵安装高度mhs5.3，真空表读数为kPapM1 .44。求：（1）泵的抽水量； （2）当泵轴标高为55m 时，推算河流水面高程？（15 分）第 2 题图第 3 题图3. 将一平板探入水的自由射流内并垂直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分Q1，并引起射流的剩余部分偏转角，如射流流速v = 30m/s，全部流量Q = 36L/s，平板截去的流量 Q1 = 12L/s，忽略液体的重量及摩擦损失，试确定射流施于平板的作用力和射流偏转转角 。（ 10 分）4. 试用 定理推导紊流达西公式。相关影响因素有压差 p，管长 L，管径 d，管壁粗糙度K，动力粘度 ，密度 ，平均流速v。（ 10 分）六、实验问答题（共 5 分）通过演示实验流动现象演示，试述卡门涡街在工程中的不利和有利之处，并阐明理由。l1,d1hsQ河流水井自流管水泵pM精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页中南大学考试试卷2008 - 2009 学年 2 学期时间 110 分钟流体力学课程 56 学时 3.5 学分 考试形式：闭 卷专业年级：消防 07 级 01，02 班总分 100分，占总评成绩70 % 一、是非题 （每题 1 分，共 10 分）1. ；2. ； 3. ； 4. ； 5. ；6. ； 7. ； 8. ；9. ； 10. 。二、单选题 （每题 2 分，共 20 分）1. B； 2. A ；3. C； 4. D； 5. A； 6. B； 7. C； 8. B； 9. D； 10. B 。三、填空题 （共 14 分）1、5.88*10-6（本题 2 分） ；2、 ghA（本题 2 分）3、层流； 0.064；0.0052m（本题 4 分）4.Q1=Q2Q3 ；Q1Q2Q3 （本题 4 分）5. 直线均匀流动 + 一定距离的等强度的源和汇（本题2 分）四、作图题 （共 8 分）压力体图和压强分布图各占4 分五、计算题 （本大题有4 小题，共43 分）1. 已知某流动：322222,3,0 xyzux yy uxy xu，请判别： （1）该流动是否存在； （2）是否是无旋流场； （ 3）是否存在流函数和势函数，为什么？（本题8 分）解： （1）226( 6)0yxuux yyxxy流动是存在的。 （2 分）（2）322xuxyy；226yuxy xx，0 xy，0yxzuuyx，所以是有旋流动。 （2 分）（3）有旋，所以不存在势函数。因为0zu，是平面问题，又为不可压缩流体，所以存在流函数。 （2 分）322223332233233()(2)(3)12()333xyu dyu dxx yydyxy xdxyxx yy xx yyx（2 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页2. 两台水泵同时从水井抽水，水井通过自流管与河流相通，水井水面恒定不变，已知自流管为铸铁管，长ml401，管径mmd2001。水泵吸水管长ml0.122，管径mmd1502，沿程阻力系数03.021，局部阻力系数：自流管进口3进口，水泵底阀6底阀，90弯管2弯。水泵安装高度mhs5.3，真空表读数为kPapM1 .44。求：（1）泵的抽水量； （2）当泵轴标高为55m 时，推算河流水面高程？（15 分）解： （1）对水井液面和吸水管末端列能量方程222232000()()22Mplvvhsggdg（2 分）244.1120003.5()(10.0362)9.80.152vg（3分）得 v = 1.31m/s，则 Q =23.2 l/s（ 2 分）（2）对自流管前后液面列能量方程：24000553.500(0.0331)0.22vHg（3 分）224/1.48m/svQd（3 分）所以5 2. 6 2 mH（2 分）3. 将一平板探入水的自由射流内并垂直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分Q1，并引起射流的剩余部分偏转角，如射流流速v = 30m/s，全部流量Q = 36L/s，平板截去的流量 Q1 = 12L/s，忽略液体的重量及摩擦损失，试确定射流施于平板的作用力和射流偏转转角 。（ 10 分）解：对 3 个断面列能量方程得（2 分）列 y 向动量方程（4 分）列 x 向动量方程（3 分）方向向右（ 1 分）4. 试用 定理推导紊流达西公式。相关影响因素有压差 p，管长 L，管径 d，管壁粗糙度K，动力粘度 ，密度 ，平均流速v。（ 10 分）解：一般函数关系式为(, , )0fp L d Kv（1 分）l1,d1hsQ河流水井自流管水泵pM222001122012222pvpvpvzzzgggggg12030m/svvvv1 122sin0yFQvQ v12sin/12 / 240.5QQ3022cosxFQ vQvF100030(0.0360.024cos30 )456NF456NF精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页选，v，d 为三个基本量，则有4 个：（ 1 分）1211113111122223212211333333133244443,11, 12, 10 ,20, 20, 21 ,31, 31, 31 abcabcabcabcabcabcabcpML Tabcv dMLLTLLLabcv dMLLTLML Tabcv dMLLTLKMTv dML414440, 40, 41 abcabcLTL（4 分）所以12342,Re,pLKvdvdd（1 分）则函数变为1234(,)0f，即2(,)0pLKfvdv dd（1 分）整理得2(Re,)pKLfvdd，222(Re,)22pKL vL vfgddgdg（1 分）得证明22fL vhdg，其中2(Re,)Kfd（1 分）六、实验问答题（共 4 分）通过演示实验流动现象演示，试述卡门涡街在工程中的不利和有利之处，并阐明理由。每当一个旋涡脱离开柱体时，在柱体的两侧交替地产生着旋转方向相反的旋涡，使绕流体产生横向力，即升力。横向力的方向交替地变化，使柱体产生了一定频率的横向振动。若该频率接近柱体的自振频率，就可能产生共振，象桥梁，高层建筑等，一旦共振就容易垮塌，造成严重安全事故。（2 分）但也有有利之处，如其共振频率很高，可充分用于热工中的传热系统的 “ 冷凝器 ” 及其他工业管道的热交换器等，流体流经圆柱时，边界层内的流体和柱体发生热交换，柱体后的旋涡则起混掺作用，然后流经下一柱体，再交换再混掺，换热效果较佳。（2 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页