工程流体力学试题.docx
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工程流体力学试题
、选择题：
从给出的四个选项中选择出一个正确的选项
（本大题60分，每小题3分）
1、温度的升高时液体粘度（）。
Pas。
4、1mmH2O等于（）
5、压强与液标高度的关系是
流。
8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。
A、动量守恒B、牛顿摩擦C、能量守恒D、质量守恒。
9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。
A、最大值的一半B、面积平均值C、统计平均值D、体积平均值
10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。
A、功率B、排量；C、扬程D、效率
11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。
A、总水头B、总能量C、轴线位置D、测压管水头
12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。
A、压力的头B、位置水头C、流速水头D、位置水头。
13、雷诺数Re反映的是流体流动过程中（）之比。
A、惯性力与粘性力B、粘性力与惯性力
C、重力与惯性力D、惯性力与重力
14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（）
A、2dB、dC、d/2;D、d/4。
15、过流断面的水力要素不包括（）。
A、断面面积B、断面湿周C、管壁粗糙度D、速度梯度
16、圆管层流中的速度剖面是（）。
A、双曲线B、抛物线C、等值线D、三角形
17、局部水头损失和流速水头很小，计算中可以忽略的压力管路称为（）。
A、长管B、短管C、有压管D、多相管
18、并联管路的水力特点是（）。
A、2Qi=0,hf=2hfiB、Q=2Qi,hfj=hfi
C、SQi=0,Shfi=0D、Q=2Qi,,hf=2hfi；
19、无旋流动是指（）的流动。
A、流体质旋转角速度为0B、速度的旋度为0
C、流体质的点运动轨迹为直线D、流体微团运动轨迹为直线
20、层流区水头损失公式hf=42mumUD5-m中的系数侨口m分别为（）。
A、0.0246和1B、4.15和1C、0.0246和0.25D、0.0826入和0.25。
二、利用下图推导欧拉平衡微分方程f工p0,再由此推导出
流体静力学基本方程。
（本大题20分）
、图示的油罐装有相对密度为0.7的汽油，为测定油面高度，
利用连通器原理，把U形管装上相对密度为1.26的甘油，一
端接通油罐顶部空间，一端接压气管。
同时，压气管的另一支
引入油罐底以上的0.4m处，压气后，当液面有气逸出时U
形管油面高度差△h=0.7m,试计算油罐的油深H=?
（本大题
20分）
四、为了在直径D=160mm的管线上自动掺入另一种油品，安装
了如图所示的装置：
自锥管喉道处引出一个小支管通入油池。
若压力表读数为2.3x15Pa,吼道直径为40mm,主管道的
流量为30L/s,油品的相对密度为0.9。
欲掺入的油品的相对
密度为0.8,油池油面距喉道高度为1.5m,如果掺入油量约
为原输量的10%左右，B管水头损失设为0.5m，试确定B管
的管径。
（本大题20分）
五、试由牛顿相似准则Ne=高建立粘性力相识准则，并说明粘dv
性力相似准数的含义（本大题10分）
六、往车间送水的输水管路由两管段串联而成，第一管段的管径
为150mm,长度为800m,第二管段的直径为125mm,长
度为600m,设压力水塔具有的水头H=20m,局部阻力忽略
不计，求流量Q,并绘制水头线。
（入1=0.,M=0.027,本大
题10分）
H
Lld11L2d22,1
二・一,一•一•1
题7-4图
七、儒科夫斯基疑题：
给人感觉图中的圆柱体会在浮力的作用下
会绕其转轴一一图中圆柱中心出的黑点转动起来，由此便可以
一、选择题：
从给出的四个选项中选择出一个正确的选项
（本大题60分，每小题3分）
1、压力的升高时液体的粘度（）。
A、不变B、减小C、变化不大D、增大
2、密度为1000kg/m3,动力粘度为103Pas的流体的运动粘度为（）m2/s。
A、102B、104C、106D、108
3、做铅直等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。
A、水平面B、垂直面C、斜面D、曲面
4、1mmHg等于（）。
A、133280PaB、13328PaC、1332.8PaD、133.28Pa
5、压力水头的计算公式为（）。
A、h=p/gB、p=pgC、h=p/pgD、h=p/p
6、流体静力学基本方程式z+p/pg=C中，p/p则几何意义是（）
A、位置水头B、压力水头C、总水头D、速度水头
7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为稳定流和非稳
定流。
8、理想流体伯努利方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。
A、动量守恒B、牛顿第一'C、质量守恒D、能量守恒
9、由连续性divu=0可以判断出流动为（）流动
A、稳定B、可压缩C、不可压缩D、均匀
10、
泵的排量是指单位时间流过泵的流体所具有的（）。
A、质量B、机械能C、体积D、重量
11、水头损失是指单位重量液体在流动过程中所损失的（）
A、势能B、热能C、压能D、机械能
12、测压管水头线与位置水头线的铅直高差反映的是（）的大小。
A、压力水头B、位置水头C、流速水头D、总水头。
13、弗劳德Fr反映的是流体流动过程中（）之比。
A、惯性力与粘性力B、粘性力与惯性力
C、重力与惯性力D、惯性力与重力
14、边长为a的形截面管道的水力半径为（）
A、2aB、aC、a/2；D、a/4。
15、过流断面的水力要素包括了以下四项中的（）项。
A、速度梯度B、速度分布C、温度D、管壁粗糙度
16、圆管流动中的粘性应力与半径呈（）关系。
A、线性B、正比仞C、二次方；D、无；
17、局部水头损失或流速水头较大，不可忽略的压力管路称为（）。
A、长管B、短管C、有压管D、多相管
18、串联管路的水力特点是（）。
A、Qi=Qj,hf=2hfiB、Q=2Qi,hfj=hfi
C、SQi=0,2hfi=0D、Q=2Qi,,hf=2hfi；
19、有旋流动是指（）的流动。
A、流体质旋转角速度不为0B、速度的旋度不为0
C、流体质点运动轨迹为曲线D、流体微团运动轨迹为曲线
20、水利光滑区水头损失公式hf二42mJmL/D5-m中的系数B和m分别为
（）。
A、0.0246和1B、4.15和1C、0.0246和0.25D、0.0826入
和0.25。
2
二、利用下图推导包达公式hj■（v^-,再计算图中管道锐缘出
2g
口处的局部阻力系数。
（本大题20分）
2
图1突扩管示意图
图2管道锐缘出口示意图
三、图示的油罐装相对密度为0.8的油品，装置如图2—11所示
的U形测压管。
求油面的高度H=?
及液面压力p0=?
。
（本大
题20分）
油
H
1.6m
四、由断面为0.2m2和0.1m2的两根管子组成的水平输水管系从
水箱流入大气中，假设不考虑局部水头损失，第一段的水头损
失为流速水头的4倍，第二段为3倍。
（a）求断面流速V1及
V2；（b）绘制水头线；（c）求进口A点的压力（本大题20分）。
▽
H=4m
I32
fA1=0.2mA2=0.1m2
A■~|―
viV2
五、试由牛顿相似准则Ne=T2建立重力相识准则，并说明重力dv
相似准数的含义（本大题10分）
六、有一中等直径钢管并联管路，流过的总水量为0.08m31s,钢
管的直径di=150mm,d2=200mm,长度li=500m,
l2=800m。
试并联管中的流量Qi、Q2及A、B两点间的水头
损失（设并联管路沿程阻力系数均为人=0.039。
本大题10分）。
Q2L2d2
题7-5图
七、试结合图中给出的机翼周边的流谱解释机翼为什么能够获得
升力（本大题10分）
机翼周边的流谱
A卷答案
、选择题:
二、解：
在静止流体中任取出图示的微元正六面体。
首先，我们分析作用在这个微元六面体流体上的力在x方向上的分量。
微元体以外的流体作用于其上的表面力均与作用面相垂直。
因此，只有与x方向相垂直的前后两个面上的总压力在x轴上的分量不为零。
设六面体中心点A处的静压力为p（x,y,
z）,则作用在A1和A2点的压力可以表示为
_Pdxo
x2所以作用在A1和A2点所在面上的总压力分别为
1p1p
（p—^dx）dydz、（p—Ldx）dydzo
2x2x
微元体流体所受质量力在x方向的分力为Xpdxdydz,由于流体处于平衡状态，则
1p1p
（pdx）dydz（p+dx）dydz+Xpdxdydz=0。
2x2x
用pdxdydz除上式，简化后得X--=0,同理，在y、z方向,px
可得Y1_p=0和Z1_p=0,其矢量形式可写为
pypz
1
fp0
这便是流体平衡微分方程式。
质量力仅有重力时，单位质量流体所受到的质量力可表示为X=Y=0;Z=g,将其代入上式可得
dp=pgdz或d（p+fgz）=0
积分可得
p+pgz=c
两端同除以pg则有
p
z+—=c
pg
这便是流体静力学基本方程。
三、解:
选取U形管中甘油最低液面为等压面，由气体各点压力相等,
h
—0.4
1.260.70.41.66m
0.7
四、解:
列1-1和2-2断面的伯努利方程，则
22
0也10E至
ig2g田2g
D2
Q
V223.885m/s
12
—d
4
22
V1V2
P2p1---125718.9Pa
列4-4自由液面和3-3断面的伯努利方程，以4-4自由液面为基准面，则
2
P3V3
000H--hw43
2g2g
其中p3p2、v3
-y^Q-,代入上式，得dB0.028m
12
4dB
五、解:
当作用在流体上的合外力中粘性力起主导作用时，则有F=T=
Aaduldy,牛顿数可表示为
引入雷诺数Re=plv/则牛顿数相等这一相似准则就转化为
RepRem
由此可见，粘性力相似准数就是雷诺数，粘性力相似准则就是原
型与模型的雷诺数相等。
对于圆管的流动，可取管径d作为特征
尺度，这时的雷诺数可表示为
cvdvdRe==一
au
雷诺数的物理含义是惯性力与粘性力的比值。
六、解：
列自由液面和出口断面的伯努利方程
Q2LiQ2L2
H0.0826i—510.08262—51
di5d5
则流量-3
Q0.0155m/s
位置水头线
七、答：
由于流体静压力的特性一可知，流体静压力的作用方向永远
沿着作用面的法线方向，所以流体对圆柱体表面的作用力的方向
也永远垂直于作用面，所以圆柱体表面上的压力的作用线必然要
通过圆柱体的轴线，这些力对O点的力矩为零。
因此，圆柱体并
不会绕。
点转动，也就不能由此制造出永动机来。
、选择题:
15、D
16、B17、A18、B19、B20、B
二、解：
在图中取管道壁、漩涡区起始端和末端断面围成空间为控制
体，在1、2两个断面间应用伯努利方程，有
22
P1v1P2v2
z1%z2牝hw12。
g2gg2g
因两断面间的距离很短，忽略沿程阻力，取如=如=0,则
22
hj
P1P2必V2
g2g
再对控制体应用动量方程：
忽略控制体侧面上的摩擦力后控制
突扩管局部阻力
体的流体在流动方向上所受
的合力为
FA2（PlP2）0
则动量方程为
A2（P1P2）Q（V2V1）,
两端同时除以pgA得
将其代入式
（1）可得:
整理后可得
即包达公式。
它表明圆管液流突然扩大的局部水头损失等于损失流速（V1-V2）折算成的水头。
由连续性方程可得
A
V2Vi—
A2
则包达公式可以写成
所以管道锐缘出口处的局部阻力系数为91
三、解：
A点的压力可用自由液面的压力po及罐外两个液柱的压
力来表示，即
Po+ftgH+0.4pwg=Pa=Po+1.6即g
可得
H=1.2pw/o=1.5mo
为了计算液面压力po取B
—B为等压面，B点的压力可表
示为
Po+（1.6+0.3+0.5）Mg=PB=0.5爆g
所以，
P0=0.5底g2.4即g=43120Pa。
四、解：
列自由液面和管子出口断面的伯努利方程,
22
/VlQV2
4—3—
2g2g
由AviA2V2得
v23.96m/s、v11.98m/s
细管断中点的压力为：
2
g3V■）1.29.810311.76kPa
粗管断中点的压力为：
2
2vl3_
（2v2一）33.321033.32kPa
2
五、解：
当作用在流体上的合外力中重力起主导作用时，则有
F=G=pgVp显则牛顿数可表示为
引入弗劳德数Fr=v/gl,则牛顿数相等这一相似准则就转化为
FrpFrm
由此可见，重力相似准数就是弗劳德数，重力相似准则就是原型与模型的弗劳德数相等。
Fr的物理含义是惯性力与重力的比值。
六、解：
由并联管路的特点hfi=hf2,有
一2一2
QLiQL2
"dT-dT
又有
QiQ2Q
联立上两式，代入已知数据可解得
A、B两点间的水头损失
_2
QiLi
hf（AB）hfihf20.0826
19.09m
di5七、解：
由于流谱中流线的疏密反映了速度的大小，所以从图中可以看出，机翼上部的流线要比下部的流线密，所以机翼上表面的流速要大于下表面的，再由伯努利方程可知流速大的地方压力小，反之亦然。
因此可以判断：
机翼上表面的压力要小于下表面的压力，这一压差使机翼获得了升力。
机翼周边的流谱
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