流體力學(xué)試題及參考答案

流體力學(xué)試題及參考答案流體力學(xué)試題及參考答案流體力學(xué)試題及參考答案資料僅供參考文件編號：2022年4月流體力學(xué)試題及參考答案版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：總分一二三四五六七八九十 考試試卷（AB卷）學(xué)年第二學(xué)期課程名稱：流體力學(xué)一、判斷題（20分）物理方程等式兩邊的量綱或因次一定相等。（T）為了減小壓差阻力，就應(yīng)該設(shè)法推遲邊界層分離現(xiàn)象的發(fā)生。（T）壓力體的體積表示一個數(shù)學(xué)積分，與壓力體內(nèi)是否有氣體無關(guān)。（T）流體靜止時，切應(yīng)力為零。（T）溫度升高液體的表面張力系數(shù)增大。（F）液滴內(nèi)的壓強比大氣壓小。（F）聲音傳播過程是一個等熵過程。（T）氣體的粘性隨溫度的升高而增大。（T）應(yīng)用總流伯努利方程解題時，兩個斷面間一定是緩變流，方程才成立。（F）雷諾數(shù)是表征重力與慣性力的比值。（F）不可壓縮流體只有在有勢力的作用下才能保持平衡。（T）對流程是指海拔11km以上的高空。（F）靜止的流體中任意一點的各個方向上的壓強值均相等。（T）在拉格朗日法中，流體質(zhì)點軌跡給定，因此加速度很容易求得。（T）對于定常流動的總流，任意兩個截面上的流量都是相等的。（T）紊流水力粗糙管的沿程水頭損失系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)。（T）在研究水擊現(xiàn)象時，一定要考慮流體的壓縮性。（T）雷諾數(shù)是一個無量綱數(shù)，它反映流動的粘性力與重力的關(guān)系。（F）線當馬赫數(shù)小于一時，在收縮截面管道中作加速流動。（T）對于冷卻流動dq小于0，亞音速流作減速運動，超音速流作加速運動。（T）二、填空題（10分）流動相似指的是兩個流動系統(tǒng)所有對應(yīng)點的對應(yīng)物理量之比相等，具體地說，就是要滿足，幾何相似、運動相似和動力相似。自由面上的壓強的任何變化，都會等值地傳遞到液體中的任何一點，這就是由斯卡定律。流動相似的主導(dǎo)因素是動力相似，只有滿足了這一點才能保證運動相似。從海平面到11km處是對流層，該層內(nèi)溫度隨高度線性地降低。馬赫準則要求兩種流動的慣性力與由于壓縮性引起的彈性力成比例。水頭損失可分為兩種類型：沿層損失和局部損失。在工程實踐中，通常認為，當管流的雷諾數(shù)超過2320，流態(tài)屬于紊流。在工程實際中，如果管道比較長，沿程損失遠大于局部損失，局部損失可以忽略，這種管在水力學(xué)中稱為長管。紊流區(qū)的時均速度分布具有對數(shù)函數(shù)的形式，比旋轉(zhuǎn)拋物面要均勻得多，這主要是因為脈動速度使流體質(zhì)點之間發(fā)生強烈的動量交換，使速度分布趨于均勻。流體在運動中如果遇到因邊界發(fā)生急劇變化的局部障礙（如閥門，截面積突變），流線會發(fā)生變形，并出現(xiàn)許多大小小的旋渦，耗散一部分機械能，這種在局部區(qū)域被耗散掉的機械能稱為局部水頭損失。三、選擇題（單選題，請正確的答案前字母下打“∨”）流體的粘性與流體的____無關(guān)。(A)分子內(nèi)聚力(B)分子動量交換(C)溫度(D)∨速度梯度表面張力系數(shù)的量綱是____。(A)∨(B)(C)(D)下列四種液體中，接觸角的液體不潤濕固體。(A)∨120o(B)20o(C)10o(D)0o毛細液柱高度h與____成反比。(A)表面張力系數(shù)(B)接觸角(C)∨管徑(D)粘性系數(shù)

用一塊平板擋水，平板形心的淹深為

，壓力中心的淹深為，當增大時，。(A)增大(B)不變(C)∨減小液體隨容器作等角速度旋轉(zhuǎn)時，重力和慣性力的合力總是與液體自由面____。(A)∨正交(B)斜交(C)相切在____流動中，流線和跡線重合。(A)∨定常(B)非定常(C)不可壓縮(D)無粘控制體是____。(A)

包含一定質(zhì)量的系統(tǒng)(B)位置、形狀都變化的空間體(C)∨固定的空間體(D)形狀不變，位置移動的空間體連續(xù)性方程表示控制體的____守恒。(A)能量(B)動量(C)流量(D)∨質(zhì)量流體微團的變形速度包括。（A）線變形（B）角變形（C）旋轉(zhuǎn)角速度（D）∨前三者之和三、簡答題(20分，每小題5分):簡述先擇循環(huán)量的一般原則。答：循環(huán)量選取的一般原則是：為了保證幾何相似，應(yīng)選取一個長變變量；為了保證運動相似，應(yīng)選一個速度變量；為了保證動力相似，應(yīng)選一個與質(zhì)量有關(guān)的物理量，如密度。通常這m個循環(huán)量中包含了L,M,T這三個基本量綱。 說明哪些情況可以近似為平面流動。答：當物體一個方向的尺度比別兩個方面尺度大得多時，可以近似地看作是截面形狀不變的柱體，對于垂直于這個柱體母線的流動，除柱體邊緣的區(qū)域外可以看作是平面流動。 簡述復(fù)位勢的性質(zhì)答：兩點的復(fù)位勢之差是個復(fù)數(shù)，其實部是兩點連線上的速度環(huán)量，虛部是通過兩點連線的流量；復(fù)位勢允許加任一復(fù)常數(shù)而不改變所代表的流動；兩個不可壓縮平面勢流疊加仍得到一個平面勢流，其復(fù)位勢是原來兩個復(fù)位勢之和。五、(40分，每小題10分):若作用在圓球上的阻力F與球在流體中的運動速度V、球的直徑D及流體的密度和動力粘度有關(guān)，試利用布金漢定理求無量綱數(shù)。（10分）解：本問題的物理量共有5個，n=5,基本量綱為[M]、[L]、[T]，即m=3(2)寫出5個物理量的量綱（2分）正確選取循環(huán)量（2分）組合并求出無量綱數(shù)1（2分）組合并求出無量綱數(shù)2（2分）解：（2分）冬季：（4分）夏季：（1分）因為：所以應(yīng)用勃拉修斯公式（2分）（1分）長，直徑的水平管道，出口壓強為大氣壓，入口的表壓強為，管內(nèi)石油的密度為，其運動粘度，試求體積流量。解：（4分）假定流動為層流（4分）故為層流，與假定相符，于是流量為（2分）如圖所示，矩形平板將渠道上、下游的水隔開，平板為單位寬度，水平傾角為。此平板可繞一個固定鉸軸轉(zhuǎn)動。上、下游水深為和，設(shè)鉸軸至板底邊之距為，求證：為保證平板在上下游水壓力作用下不會自動開啟，應(yīng)使解：作用點在距板底：（3分）作用點在距板底：（3分）板不會自動開啟應(yīng)滿足：（2分）整理得（2分）水泵裝置如圖。水泵安裝高度h＝，高低水池液面（面積足夠大）高差Z＝20m，吸水管管徑D1＝，長度l1＝5m，沿程阻力系數(shù)為，總局部水