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流体力学试题及答案

全国2002年4月高等教育自学考试

工程流体力学试题

课程代码：

02250

一、单项选择题（每小题1分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.若流体的密度仅随（   ）变化而变化，则该流体称为正压性流体。

 A.质量        B.体积

 C.温度        D.压强

2.亚声速流动，是指马赫数（   ）时的流动。

 A.等于1        B.等于临界马赫数

 C.大于1        D.小于1

3.气体温度增加，气体粘度（   ）

 A.增加          B.减小

 C.不变          D.增加或减小

4.混合气体的密度可按各种气体（   ）的百分数来计算。

 A.总体积     B.总质量     C.总比容     D.总压强

5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机（如图一所示），原设计操纵方法是：

从B管进高压油，A管排油时平台上升（图一的左图）；从A管进高压油，B管排油时平台下降。

在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管（图一的右图）。

请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?

你的判断：

（   ）

 A.可以      B.不能动作      C.能升不能降   D.能降不能升

6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计（如图二），当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm（Hg），如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。

则△h应为（   ）

 A.△h=-760mm（Hg）      B.△h=0mm（Hg）

 C.△h=760mm（Hg）       D.△h=1520mm（Hg）

7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为（   ）

 A.定常流       B.非定常流

 C.非均匀流     D.均匀流

8.流体在流动时，根据流体微团（   ）来判断流动是有旋流动还是无旋流动。

 A.运动轨迹是水平的     B.运动轨迹是曲线

 C.运动轨迹是直线       D.是否绕自身轴旋转

9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线（   ）

 A.重合       B.相交    C.相切     D.平行

10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是（忽略活塞重量）（   ）

 A.F1=F2=F3

 B.F1>F2>F3

 C.F1

 D.F1=F3>F2

11.三个容积完全相等的容器，联接如图示，先将阀门a,b关闭，阀门c开启。

压强计p指示为0。

将容器I充入压缩空气，绝对压强为300KPa，容器Ⅲ抽成真空度为30KPa。

先关闭阀门c,再开启阀门a和b。

这时，压强计p的读数应该是（设当地大气压是100KPa）

 A.56.7KPa

 B.76.7KPa

 C.90.0KPa

 D.110.0Kpa

12.下列说法中，正确的说法是（   ）

 A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒

 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒

 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒

 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒

13.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（   ）

 A.+Z=C        B.p=C  

 C.+     D.+Z+

14.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于（   ）

  A.1      B.2   

  C.3     D.2000

15.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为

大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是（   ）

  A.v水>v油

  B.v水

  C.v水=v油

  D.难以确定的

16.粘性流体绕流平板时，边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数Rexcr值为（   ）

  A.2000     B.2000～13800     C.5×105～3×106  D.2×105～3×105

17.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re的增大，其沿程损失

系数λ将（   ）

  A.增大       B.减小     C.不变    D.增大或减小

18.水自水箱经管路流出如图所示，若把管路阀门再关小一些，则在阀门前后的测压管1与2的液面高度变化将是（   ）

  A.h1升高，h2降低

  B.h1降低，h2升高

  C.h1与h2都降低

  D.h1与h2都升高

19.流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的（   ）次方成正比。

  A.1       B.1.75      C.1.75～2    D.2

20.管路水力计算中的所谓长管是指（   ）

  A.长度很长的管路   B.总能量损失很大的管路

  C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路

  D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路

二、名词解释（每小题2分，共10分）

21.流体的密度

22.等压面

23.定常流动

24.水力光滑管与水力粗糙管

25.气体一维定常等熵流动的极限状态

三、简答题（每小题5分，共20分）

26.混合气体密度如何计算，并列出计算公式。

27.对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中的哪些面是等压面?

28.什么是有效截面?

流道中流线互相平行时，有效截面形式如何?

29.什么是紊流的时均速度?

写出紊流时均速度轴向分量的定义式，指出式中各符号的含义。

四、计算题（50分）

30.（6分）飞机在10000m高空（T=223.15K,p=0.264bar）以速度800km/h飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。

（空气的比热容为Cp=1006J/（kg·K），等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/（kg·K））

31.（6分）一截面为圆形风道，风量为10000m3/h，最大允许平均流速为20m/s，

求：

（1）此时风道内径为多少?

（2）若设计内径应取50mm的整倍数，这时设计内径为多少?

（3）核算在设计内径时平均风速为多少?

32.（7分）离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U形管读数h=100mmH2O，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3，ρ空=1.2kg/m3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量qv。

33.（7分）要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：

容器内部的压强值，最高时是表压强pe=1500Pa,最低时是真空值pv=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m，最低水位应在疏水管口上b=0.2m（水密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2）

求：

（1）疏水管长度L。

（2）水封水面到疏水管口的深度H。

34.（12分）有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。

水的密度ρ=1000kg/m3。

35.（12分）用虹吸管输水，如图所示，已知：

水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管内径d=200mm，管长为LAB=3m,LBC=5m,LCD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失系数有：

管路进口滤网（带底阀）一个，ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个，每个ζ弯头=0.5，管路出口ζ出口=1.0，水的密度ρ=1000kg/m3。

试求：

（1）虹吸管的流量qv。

（2）虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。

全国2002年4月高等教育自学考试

工程流体力学试题参考答案

课程代码：

02250

一、单项选择题（每小题1分，共20分）

1.D       2.D       3.A       4.A       5.A

  6.C       7.A       8.D       9.C       10.A

   11.A      12.B      13.A      14.B      15.C

   16.C      17.C      18.A      19.A      20.C

二、名词解释（每小题2分，共10分）

   21.单位体积流体的质量。

   22.在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。

   23.流场中各空间点上所有物理参数均与时间变量t无关，称作定常流动。

   24.流体在管内作紊流流动时，用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当

   δ0>△时，叫此时的管路为水力光滑管。

   δ0<△时，叫此时的管路为水力粗糙管。

   25.在绝热流动的过程中，气流的绝对压强与热力学温度为零，气流的总能量全部转化

为宏观运动的动能的状态。

三、简答题（每小题5分，共20分）

   26.可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。

    ρ=1ρ1+2ρ2+3ρ3+…+nρn=

    i—各组成气体所占混合气体总体积的百分数；

    ρi—各组成气体的密度，kg/m3；

    ρ—混合气体密度，kg/m3

   27.属于等压面的是以下水平面。

（1）自由表面（或气液分界面）。

（2）两种不互溶液体的交界面。

    （3）液体内能互相连通（或不被隔断）的同一种液体内的各水平面。

   28.

（1）在流场中（或流道中）存在这样横截面，穿过该截面的每一条流线均与该截面垂直，这样的横截面称为有效截面（又称过流截面）。

（2）当流线互相平行时，有效截面为平面。

       当流线互相不平行时，有效截面为曲面。

   29.紊流真实速度在一定时间间隔内的统计平均值叫紊流的时均速度。

    式中：

t△—初始时刻 T—时间间隔 u—瞬时速度—时均速度

四、计算题（共50分）

30．T0=T∞+

   =247.69K

  M∞=

 P0=p∞

   =0.264

31.依连续方程（ρ=C）v1A1=v2A2=qv

1.v1 d1==0.42m=420mm

2.设计内径应取450mm为50mm的9倍，且风速低于允许的20m/s

3.在设计内径450mm时，风速为

   32.由伯努利方程

   0+0+0=+0+

   得v=

   由静力学方程p+ρ水gh=0p=-ρ水gh代入

   得v==40.43m/s

   qv=v

 33.根据流体静力学基本方程

    表压强pe=ρgh或h=

     在最高压强时，管内水面应低于O-O面

     h1==

   在最低压强时，管内水面应高于0-0面

   h2==

    故疏水管长度

    L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m

    水封水面到疏水管口深度

     H=h1+b=0.153+0.2=0.353m

    答：

疏水管长度应为0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。

34.

35．

（1）求虹吸管的流量：

列进、出口水池水面的伯努利方程：

     H=

   把已知参数代入：

求得v=1.59m/s

   所以qv=vA=0.05m3/s

（2）求最低压强点及其真空度：

   最低压强应是虹吸管内的C点（见图）

   列进水池水面及C断面的伯努利方程：

   0=h-

   得pvc=28200Pa=28.2KPa?

全国2011年1月自学考试流体力学试题

课程代码：

03347

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1.不可压缩流体是指（）

A.平衡流体B.运动流体

C.无粘性流体D.忽略密度变化的流体

2.如题2图所示，用U形水银压差计测量水管A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm，pA-pB为（）

A.13.33kPa

B.12.35kPa

C.9.8kPa

D.6.4kPa

3.关于水流流向的正确说法是（）

A.水一定是从高处往低处流题2图

B.水一定是从流速大处往流速小处流

C.水一定是从机械能大处往机械能小处流

D.水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流

4.实际液体的水力坡度J为（）

A.J<0B.J=0

C.J>0D.J=Jp

5.如题5图所示，排水管的断面平均流速v=2.0m/s，则管道出口的局部水头损失为（）

A.0.102m

B.0.204m

C.0.306m

D.0.408m

题5图

6.欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等，则渠道的边坡系数m应为（）

A.1／4B.1／2

C.3／4D.1

7.棱柱形渠道发生M2型水面曲线时，水流的特性为（）

A.FrhcB.Fr>lh>hc

C.Frlh

8.宽顶堰的淹没系数

随淹没程度hg／H的增大而（）

A.减小B.增大

C.先减小后增大D.先增大后减小

9.地下水渐变渗流的浸润线，沿程变化为（）

A.下降B.保持水平

C.上升D.前述情况都可能

10.桥墩绕流的模型设计应采用（）

A.雷诺准则B.马赫准则

C.欧拉准则D.弗劳德准则

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

请在每小题的空格中填上正确答案。

错填、不填均无分。

11.已知某流体的粘性切应力为5.0N／m2，动力粘度为0.1Pa·s，则其剪切变形速率为

__________。

12.在平衡流体中，等压面恒与质量力__________。

13.在恒定流中，__________与迹线重合。

14.直径100mm的圆管长1000米，水头损失lm，则管壁处的切应力为__________Pa。

15.水流处于紊流粗糙区时，沿程摩阻系数与__________有关。

16.圆柱形外管嘴作用水头为4.5m，管嘴直径为20mm，则从管嘴流出的流量为__________

__________l／s。

17.底宽b=5m的长直矩形断面渠道，通过的流量为Q=40m3／s，若渠道内某断面水深

h=2m，则该断面水流的流动状态为__________。

（填急流或缓流或临界流）

18.明渠水流由急流过渡到缓流时发生__________。

（填水跃或水跌）

19.根据堰的分类可知，堰顶厚度

=0.8m，堰上水头H=1.5m的堰属于__________堰。

20.雷诺数表征惯性力与______________之比。

三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

21.均匀流

22.层流

23.简单管道

24.临界水深

25.渗透系数

四、简单计算题（本大题共3小题，每小题5分，共15分）

26.如题26图所示，用真空计B测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kPa，若敞口油箱的液面低于水箱液面的高度H=1.5m，油柱高h1=5.6m，水银柱高h2=0.2m，求油的密度。

题26图

27.某矩形断面渠道，粗糙系数n=0.025，通过流量Q=5.0m3／s，底宽b=4m，水深h=2m，问此渠道底坡应为多少?

28.有一普通完全井，其半径r0=0.36m，含水层厚度H=7m，岩土渗透系数k=0.0016m/s，井中水深h=4m，试计算井的出水量。

（影响半径R=3000s

）

五、计算题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）

29.如题29图所示，在蓄水容器垂直壁的下面有一1／4圆柱面的部件AB，该部件的长度l=1.0m，半径R=0.4m，水深h=1.2m，试求作用在部件AB上的静水总压力，要求绘制水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图。

题题29图

30.如题30图所示的分岔管水流射入大气，干管及分岔管的轴线处于同一水平面上。

已知

=30°，v2=v3=12m／s，d1=200mm，d2=d3=100mm，不计水头损失，求水流对分岔管的作用力。

题30图

31.如题3l图所示为离心式水泵抽水装置。

已知流量Q=201/s，几何给水高度Hg=18m。

吸水管长度l1，=8m，管径d1=150mm；压水管长度l2=20m，管径d2=100mm。

沿程摩阻系数

=0.042，局部水头损失系数为：

进口

e=5.0，弯头

b=0.17。

水泵的安装高度Hs=5.45m，水泵进口的允许真空度[hv]=7mH2O。

（1）试校核水泵进口的真空度hv；

（2）试求水泵的扬程H。

题31图

2011年1月全国自考流体力学参考答案

全国2010年10月自学考试流体力学试题

课程代码：

03347

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．流体在静止时（　　　）

A．既可以承受压力，也可以承受剪切力

B．既不能承受压力，也不能承受剪切力

C．不能承受压力，可以承受剪切力

D．可以承受压力，不能承受剪切力

2．如图所示，密闭容器上装有U型水银测压计。

在同一水平面上1、2、3点上的压强关系为（　　　）

A．p1=p2=p3

B．p1＜p2＜p3

C．p1＞p2＞p3

D．p1＞p2=p3

3．恒定流一定是（　　　）

A．当地加速度为零B．迁移加速度为零

C．向心加速度为零D．质点加速度为零

4．在总流伯努利方程中，压强P是渐变流过流断面上的（　　　）

A．某点压强B．平均压强

C．最大压强D．最小压强

5．圆管均匀流过流断面上切应力符合（　　　）

A．均匀分布

B．抛物线分布

C．管轴处为零、管壁处最大的线性分布

D．管壁处为零、管轴处最大的线性分布

6．如图所示，安装高度不同、其他条件完全相同的三根长管道的流量关系为（　　　）

A．Q1=Q2=Q3

B．Ql＜Q2＜Q3

C．Ql＞Q2＞Q3

D．Ql＜Q2=Q3

7．有压管流中，阀门瞬时完全关闭，最大水击压强

p的计算公式为（　　　）

A．

B．

C．

D．

8．只适用于明渠均匀流流动状态的判别标准是（　　　）

A．微波波速B．临界底坡

C．弗劳德数D．临界水深

9．矩形修圆进口宽顶堰在

3.0的条件下，其流量系数（　　　）

A．m＜0.32B．m=0.32

C．m=0.36D．m＞0.36

10．用裘皮依公式分析普通完全井浸润线方程时的变量是（　　　）

A．含水层厚度B．浸润面高度

C．井的半径D．渗透系数

二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

请在每小题的空格中填上正确答案。

错填、不填均无分。

11．动力粘度

与运动粘度v的关系为

=__________。

12．水的体积模量（体积弹性模量）K=2.1×109N/m2，压强增加196kPa后，8m3水的体积减小量为__________m3．

13．液体静力学基本方程z+

=C的物理意义是静止液体中各点单位重量液体具有的__________相等。

14．在紊流光滑区，

，则沿程水头损失hf与流速v的__________次方成正比。

15．绕流阻力包括摩擦阻力和__________阻力。

16．孔口外接短管，成为管嘴出流，增加了阻力，但流量不减，反而增加，这是由于_______的作用。

17．共轭水深中跃前水深和跃后水深具有相同的__________。

18．宽顶堰发生侧收缩时，局部水头损失增加，__________降低。

19．渗透系数的确定方法有实验室测定法、__________和经验方法三种。

20．采用国际单位制进行量纲分析时，对于不可压缩流体，三个基本量纲分别是__________。

三、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

21．不可压缩流体

22．流线

23．当量粗糙

24．短管

25．自流井

四、简答题（本大题共3小题，每小题5分，共15分）

26．图示一有压管道，小管直径dA=0.2m，大管直径dB=0.4m，A点压强水头为7mH2O，B点压强水头为4mH2O，已知大管断面平均流速vB=1m/s，B点比A点高1m．求管中水流的方向。

27．如图所示一密闭水箱，箱壁上连接一圆柱形外管嘴。

已知液面压强p0=14.7kPa，管嘴内径d=50mm，管嘴中心线到液面的高度H=1.5m，管嘴流量系数

=0.82，试求管嘴出流量Q．

28．已知图示渠段下游为无穷远，上游水深小于正常水深。

试对其进行分区，定性画出水面曲线并标出曲线名称。

五、计算题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）

29．如图所示开口盛水容器，容器壁上设有半径R=0.4m的半球盖AB．已知球形盖中心点的水深h=1.6m，不计半球盖自重，试求半球盖连接螺栓所受的总拉力和总切力。

（球体体积公式为

）

30．如图所示，管道内水流经水平对称分岔管道流入大气。

已知流量Q=0.2m3/s，干管直径dl=300mm，支管直径d2=d3=100mm，分岔角

，不计水头损失，试求水流对分岔管的作用力。

31．如图所示溢流坝泄流模型剖面。

已知溢流坝最大下泄流量为Qp=850m3/s，若采用长度比尺λl=50的模型进行实验，试求模型的最大泄流量Qm．如测得模型坝脚处收缩断面流速vm=2.65m/s，模型的堰上水头Hm=10.8cm，试求原型相应的流速vp和堰上水头Hp．

2010年10月全国自考流体力学参考答案