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流体力学试题及答案


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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( A.质量 C.温度 B.体积 D.压强 )时的流动。 )变化而变化,则该流体称为正压性流体。

2.亚声速流动,是指马赫数( A.等于 1 C.大于 1

B.等于临界马赫数 D.小于 1 )

3.气体温度增加,气体粘度( A.增加 C.不变 B.减小 D.增加或减小

4.混合气体的密度可按各种气体( A.总体积 B.总质量

)的百分数来计算。 D.总压强

C.总比容

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 第 1 页

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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) C.△h=760mm(Hg) B.△h=0mm(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 C.非均匀流 B.非定常流 D.均匀流 )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。

8.流体在流动时,根据流体微团( A.运动轨迹是水平的 C.运动轨迹是直线

B.运动轨迹是曲线 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, 2, F F3 的大小关系是(忽略活塞重量)( )

A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1<F2<F3 D.F1=F3>F2

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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 第 3 页

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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 C. + B.p=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 C.3 B.2 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<v 油 C.v 水=v 油 D.难以确定的

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

)次方成正比。

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)

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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。

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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 6.C 11.A 16.C 2.D 7.A 12.B 17.C 3.A 8.D 13.A 18.A 4.A 9.C 14.B 19.A 5.A 10.A 15.C 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 第 7 页

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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= 第 8 页

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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?

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月自学考试流体力学试题 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<0 B.J=0 C.J>0 D.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.1/4 B.1/2 C.3/4 D.1 7.棱柱形渠道发生 M2 型水面曲线时,水流的特性为( ) A.Fr<l h>hc B.Fr>l h>hc C.Fr<l h<hc D.Fr>l h<hc 8.宽顶堰的淹没系数 σ s 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 第 10 页

)

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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 δ =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=5.0m /s,底宽 b=4m,水深 h=2m,问此渠道底坡应为多少?
3

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 k ) 五、计算题(本大题共 3 小题,每小题 10 分,共 30
29.如题 29 图所示, 在蓄水容器垂直壁的下面有一 1/4 第 11 页

分)
圆柱面的部件 AB,该部件

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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

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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 α =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=20 1/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 λ =0.042,局部水头损失系数为:进口 ξ e=5.0, 弯头 ξ 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

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2011 年 1 月全国自考流体力学参考答案

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月自学考试流体力学试题 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 C.向心加速度为零 ) B.迁移加速度为零 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 C.最大压强 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 B.平均压强 D.最小压强 )

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

)

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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( cv 2v l A. 0 B. 0 g gTz
C. ρcv0 T Tz D. ρcv0 )

)

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 C.弗劳德数

B.临界底坡

D.临界水深 p 9.矩形修圆进口宽顶堰在 > 3.0 的条件下,其流量系数( H A.m<0.32 C.m=0.36 B.m=0.32 D.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 C.井的半径 B.浸润面高度 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. p 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。 ρg 14.在紊流光滑区, λ =

0.3164 Re 0.25

,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。 第 18 页

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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 4 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 πR 3 ) 3

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 θ = 30° ,不计水头损失,试求水流对分岔管的作用力。

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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.

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2010 年 10 月全国自考流体力学参考答案

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高等流体力学复习题及答案1214
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流体力学试题及答案
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2010自考流体力学试题及答案
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流体力学试题及答案
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