【考研类试卷】流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编3及答案解析.doc

1、流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 3及答案解析(总分：64.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：1，分数：2.00)1.(河海大学 2006年考研试题)有压管道中水流作均匀流动时，总水头线、测压管水头线和管轴线三者必定平行。（分数：2.00）A.正确B.错误二、单项选择题(总题数：4，分数：8.00)2.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_3.(河海大学 2006年考研试题)当等直径管道的管轴线高程沿流向下降时，管轴线的动水压强沿流向( )。（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不定4.(浙江大学 2004年

2、考研试题)层流与湍流的本质区别是( )。（分数：2.00）A.湍流速度层流速度B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流C.层流的雷诺数层流速度B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流C.层流的雷诺数p A 所以管中水是流动的，其流动方向是由 B流向 A。 (2)A、B 两点的压强差为： p AB =p B p A = 油 h+ 水 )(h 一 h) =09298212+78(6202)=187(kPa)解析：14.(湖南大学 2007年考研试题)如图 442所示，由断面为 02m 2 和 01m 2 的两根管子所组成的水平输水管系从水箱流入大气中。 (1)若不计损失：求断面流速 v 1 和 v 2

3、 ；绘总水头线和测压管水头线；求进口 A点的压强。 (2)计入沿程损失(不计局部损失)：第 1段为339*。(a)求断面流速 v 1 和 v 2 ；(b)绘总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)对液面和出口应用伯努利方程可知： =H。因此可得： v 2 = =885(ms) 又由流体的连续性知 v 1 S 1 =v 2 S 2 ，于是可得： v 1 =443ms 对 A处与液面列伯努利方程得： H+p 0 = +p A 解得：p A =294kNm 2 总水头线和测管水头线如图 4-43所示。)解析：15.(湖南大学 2007年考研试题)如图 445所示，给

4、出均匀流或渐变过流断面的压强分布律，并证明之。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：均匀或渐变流过流断面上，2+p=const，与流体静压强分布规律相同。证明过程从略，关键在于写出法方向上质点受力(质量力与表面力之和)平衡方程。)解析：16.(中国石油大学 2006年考研试题)如图 446所示，溢流坝内外水位高度分别为 h 1 、h 2 ，水的密度为 ，求水流对坝体的作用力。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在坝体上、下游取 11和 22截面，这两个截面都处于缓变流，水压强分布服从静力学规律。水流对坝体的合力指向下游。坝体对控制体内的流体的合力 F指向上游。 根据动量方程，有：

5、)解析：17.(中国石油大学 2004年考研试题)如图 447所示，密度为 的不可压缩流体以均匀速度 进入半径为 R的水平圆直管，出口处速度分布为：u=u max (1一 )，R 为管半径，进出口压力分别为 p 1 、p 2 。求： (1)最大流速 u max 。 (2)流过圆管的流量。 (3)管壁对流体的作用力。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：18.(中国石油大学 2006年考研试题)(1)节流式流量计的工作原理? (2)某输水管路上安装丁孔板流量计，当气一水压差计读数为h=4cm 时，通过流量为 4Ls；当气一水压差计读数为h=9cm 时，则通过流量为多少 Ls?（分

6、数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)节流式流量计的工作原理是，液流经过节流装置时，断面面积减小，流速增加，压力则降低，使得在节流装置前后产生压差，流量越大，压差越大，通过测量压差就可以计算流量：)解析：19.(中国石油大学 2006年考研试题)写出直角坐标下动量方程解析式，方程中作用力一般有哪几种?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：直角坐标下动量方程解析式： )解析：20.(中国石油大学 2006年考研试题)如图 448所示，流动自上而下，已知该装置中水的流量为Q=002m 3 s，AB 两断面之间的压强差为 p B p A =11772Nm 2 ，AB 两断面直径分别为 d

7、A =15cm、d B =75cm，AB 之间高差 a=24m。 (1)如果 AB之间的水头损失表示为 ，试求 的值。 (2)试求水银差压计中的读数 h。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)列 A、B 两断面的伯努利方程： (2)设 B断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为 b 1 ，从 p B 开始，用逐段加减方法推演到 p A 为止，可得： p B +b+“h 一(h+b+a)=p A 可得： p A 一 p B =“h 一 h 一 a 所以有：h= )解析：21.(中国石油大学 2005年考研试题)有一稳压水箱下面接有矩形水嘴，宽 01m，高 005m，通过水嘴的射流

8、冲击在边长为 12m 的的光滑平扳 AB上，射流沿平板表面分成两股，平板 B端为铰点，若不计损失，流动在水平面上，其他条件如图 449所示，求： (1)Q 1 和 Q 2 。 (2)平板自重不计，若射流作用点在平板 AB的形心，求拉力 T为多少才能使 AB平板保持平衡? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)由题意可知： v= )解析：22.(中国石油大学 2005年考研试题)水自下而上流动，如图 450所示。已知：d 1 =30cm、d 2 =15cm，U 形管中装有水银，a=80cm、b=10cm、流动损失不计，试求流量。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设锥形管下端开

9、口到 U形管左支管的水银液面间的距离为 c，则对锥形管上下两断面可列伯努利方程为： )解析：23.(武汉科技大学 2008年考研试题)如图 4-51所示一矩形断面渠道，底宽为 3m，渠底在某处抬高03m，水深原来是 2m，抬高后水面降低 01m，流量为 6m。s。 (1)求 11和 22两断面间的水头损失。 (2)求水流对坎的冲击力。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： (2)取 11和 22断面间水体受力分析，取水流方向为 x方向，列 x方向动量方程： p 1 一 p 2 一 R=Q( 2 V 2 一 1 V 1 ) 由题意可知： p 1 = gH 2 2 b=05982 2 3=5

10、88(kN) p 1 = )解析：24.(武汉科技大学 2007年考研试题)如图 4-52所示圆管段突然扩大，其直径从 d 1 突然扩大到 d 2 ，液流从小断面 d 1 流入大断面 d 2 时，流股向断面 22扩散，流速由 v 1 降为 v 2 。假设流动为定常紊流，管段水平放置，忽略断面高度的重力影响。试用动量方程等证明其流动损失为： （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 4-52所示，当液流从小断面 d 1 流入大断面 d 2 时，流股向断面 22扩散，流速降为 v 2 。直径为 d 1 的流股进入断面。11 后，原贴近 d 1 壁面的流体质点与 d 1 的边界分离，由于流线不

11、能转折且流股在扩散，致使断面 11在 d 2 一 d 1 的环形面积区域存在旋涡。流股与旋涡两种流动存在一界面(图中虚线)，界面上存在频繁的质能交换，质能交换的结果是能量的丧失。假设流动为恒定紊流，管段水平放置，列伯努利方程： 式中，h m 为断面 11到 22间的突然扩大能量损失。上式可写成： p m =p 1 一 p 2 + 断面。11 上环形面积的压强可近似认为是时均不变的，压强按静压强规律分布，断面的尺寸高差不大。于是，整个断面 11上的压强为同一压强 p 1 ，由总流动量定理可列方程： (p 1 一 p 2 )A 2 =Q( 2 v 2 一 1 v 1 ) 又由连续性方程知： Q=A

12、 1 v 1 =A 2 v 2 (p 1 一 p 2 )=v 2 ( 2 v 2 一 1 v 1 ) 由假设，令 1 = 2 1， 1 = 2 1，将式代入式，整理得： )解析：25.(武汉科技大学 2007年：考研试题)一水平放置的直角渐缩弯管，如图 453所示，已知弯管入口 1处直径 d 1 =150mm，出口 2处直径 d 2 =70mm，管中液体相对压力 p 1 =206kPa，流量 Q=2010 -3 m 3 s，液体密度 =1000kgm 3 ，弯管的流动损失为 015V 2 2gm(g 为重力加速度，V 2 为出口断面平均速度)；动量修正系数 1 = 2 =1。试求： (1)液流

13、对弯管壁的作用力 F。 (2)方向角 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：取渐缩弯管的内壁面、断面 1一 1和断面 22为控制体。外界对流体的作用力为一 F，则有： 1 = 2 1，由动量方程有： p 1 A 1 一(-F x )=Q(v 2 cos90一 v 1 )，一F y 一 p 2 A 2 =Q(v 2 -0) -F x =p 1 A 1 -Q(0-v 1 )=20610 3 015 2 4+10 3 2010 -3 1132=3663(N) -F y =Qv 2 +p 2 A 2 =10 3 2010 -3 5197+1911110 3 (007) 2 4=8394(N)

14、)解析：四、填空题(总题数：4，分数：8.00)26.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：27.(重庆大学 2008年考研试题)只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的_大小，就能判别出流动方向。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：总机械能)解析：28.(重庆大学 2008年考研试题)在流束中与_正交的横断面称为过流断面。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流线)解析：29.(西安建筑科技大学 2010年考研试题)渐变流过流断面上压强的分布为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：z+p=c)解析：五、简答题(总题数：3，分数：6.

15、00)30.(中国石油大学 2006年考研试题)简述雷诺数的物理意义。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：雷诺数的物理意义为惯性力和粘性力的比值。)解析：31.(中国海洋大学 2005年考研试题)什么叫雷诺应力?它与一般的粘性应力有什么不同?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：雷诺应力产生于湍流的脉动，它代表脉动对于平均流动的作用。一般的粘性应力则是产生于流体微团之间的相对运动，是一种真实的力，而雷诺应力不是真实存在的。)解析：32.(西安建筑科技大学 2010年考研试题)静止及渐变流中 z+p=c 对吗?为什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：不对，因为渐变流中 z+p=c 是有条件的，条件必须是在同一过流断面下，压力分布为 z+p=c。)解析：