1、2007年上海交通大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷及答案解析(总分：34.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：11，分数：22.00)1.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）_2.在压强低于大气压时，液体的表面力只能分解为( )。（分数：2.00）A.压力B.拉力C.压力和剪切应为D.拉力和剪切应力3.在重力场中，相对于坐标系静止的所有液体的等压面必是( )。（分数：2.00）A.水平面B.铅锤面C.与总质量力平行的面D.与总质量力垂直的面4.气体在( )情况下，可以作为不可压缩流体处理。（分数：2.00）A.所有B.没有C.高速D.低
2、速5.在运动流体中，方程 （分数：2.00）A.完全不适用B.只适用于渐变流的垂直断面C.只适用于沿流线D.只适用于急变流的垂直断面6.流线与流线( )。（分数：2.00）A.可以相交，也可以相切B.可以相交，但不可以相切C.可以相切，但不可以相交D.不可以相交，也不可以相切7.理想不可压缩流体在重力场中定常流动，则伯努利方程 （分数：2.00）A.无旋流动B.有旋流动C.缓变流动D.急变流动8.速度势函数(p 存在的条件是( )。（分数：2.00）A.定常流动B.不可压缩流体C.无旋流动D.二维流动9.佛洛德数 Fr的物理意义是( )之比。（分数：2.00）A.惯性力与粘性力B.粘性力与压力
3、C.惯性力与重力D.粘性力与重力10.在平板湍流边界层内，流动( )。（分数：2.00）A.都是层流B.都是湍流C.有层流，也有湍流D.没有层流，也没有湍流11.在大雷诺数流动中，曲面附面层的流动分离发生于( )。（分数：2.00）A.驻点B.奇点C.顺压梯度区D.逆压梯度区二、解答题(总题数：6，分数：12.00)12.如图附录 61所示，一根直径 d=80mm的轴在直径 D=802mm、长 L=80mm的轴承中旋转。轴与轴承之间的环状空间中充满了动力粘性系数 =01kg(m.s)的油。求当轴的转速为 w=1800rmin，克服粘性阻力所需的功率。 （分数：2.00）_13.如图附录 62所
4、示为一液面压强 p 0 =1510 5 Nm 2 (超压)的压容器，其右下方有一半径R=03m、宽 b=02m 的 14 圆形阀门 OA，阀门可绕转轴 O逆时针转动，试确定在水位 h=5m时，阀门所受到的合力的大小及关闭阀门所需的力矩的大小。(不考虑闸门的重量) （分数：2.00）_14.如图附录 6-4所示，一水平放置的变直径弯管的转角 =60，直径 d A =200mm，d B =150mm，Q=01m。s，压强 p A =18kNm。(超压)，试求此时水流对弯管 AB的作用力。(忽略流体的粘性影响) （分数：2.00）_15.如图附录 65所示，在一来流速度 V 0 =5ms 的均匀流场
5、中，分别在点(一 a，0)、(a，0)处布置强度 Q=0785m 2 s 的点源和点汇，己知 a=0078，试确定： (1)该流场中的驻点位置。 (2)点(0，005m)处的流体速度。 (3)该流场的流函数。 (4)试画出通过驻点的流线的示意图。 （分数：2.00）_16.已知平直圆管的沿程流动阻力 h f 与圆管的直径 d、圆管内壁绝对粗糙度 及管内流体的密度 、动力粘性系数 、平均速度 V有关，试用量纲分析法推出其流动阻力计算公式。如用直径 d m =10cm的圆直管做试验，在平均速度 V m =2ms 时，测得润滑油流过 l m =10m后的压力降p m =60cm，则该润滑油在直径 d
6、 p =50cm平直圆管中流过 L=1000m后的压力降p 为多少?与试验所对应的实际平均流速 V p 为多少?（分数：2.00）_17.如图附录 67所示，根据纳维一斯托克斯(Navier-Stokes)方程和连续性方程，运用量级分析的方法，推导出不可压缩流体绕二维平板定常流动时的层流附面层(或称边界层)的运动微分方程，并给出边界条件。（分数：2.00）_2007年上海交通大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷答案解析(总分：34.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：11，分数：22.00)1.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）_解析：2
7、.在压强低于大气压时，液体的表面力只能分解为( )。（分数：2.00）A.压力B.拉力C.压力和剪切应为 D.拉力和剪切应力解析：3.在重力场中，相对于坐标系静止的所有液体的等压面必是( )。（分数：2.00）A.水平面B.铅锤面C.与总质量力平行的面D.与总质量力垂直的面 解析：4.气体在( )情况下，可以作为不可压缩流体处理。（分数：2.00）A.所有B.没有C.高速D.低速 解析：5.在运动流体中，方程 （分数：2.00）A.完全不适用B.只适用于渐变流的垂直断面 C.只适用于沿流线D.只适用于急变流的垂直断面解析：6.流线与流线( )。（分数：2.00）A.可以相交，也可以相切B.可以
8、相交，但不可以相切C.可以相切，但不可以相交 D.不可以相交，也不可以相切解析：7.理想不可压缩流体在重力场中定常流动，则伯努利方程 （分数：2.00）A.无旋流动 B.有旋流动C.缓变流动D.急变流动解析：8.速度势函数(p 存在的条件是( )。（分数：2.00）A.定常流动B.不可压缩流体C.无旋流动 D.二维流动解析：9.佛洛德数 Fr的物理意义是( )之比。（分数：2.00）A.惯性力与粘性力B.粘性力与压力C.惯性力与重力 D.粘性力与重力解析：10.在平板湍流边界层内，流动( )。（分数：2.00）A.都是层流B.都是湍流C.有层流，也有湍流 D.没有层流，也没有湍流解析：11.在
9、大雷诺数流动中，曲面附面层的流动分离发生于( )。（分数：2.00）A.驻点B.奇点C.顺压梯度区D.逆压梯度区 解析：二、解答题(总题数：6，分数：12.00)12.如图附录 61所示，一根直径 d=80mm的轴在直径 D=802mm、长 L=80mm的轴承中旋转。轴与轴承之间的环状空间中充满了动力粘性系数 =01kg(m.s)的油。求当轴的转速为 w=1800rmin，克服粘性阻力所需的功率。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：滴层与轴承接触面上速度为零，与轴接触面上的速度等于轴面上的线速度，有： )解析：13.如图附录 62所示为一液面压强 p 0 =1510 5 Nm 2 (超
10、压)的压容器，其右下方有一半径R=03m、宽 b=02m 的 14 圆形阀门 OA，阀门可绕转轴 O逆时针转动，试确定在水位 h=5m时，阀门所受到的合力的大小及关闭阀门所需的力矩的大小。(不考虑闸门的重量) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：建立如图附录 63所示参考系，可知总压力水平分力 F px =(gh cx +p 0 )A x ，其中，h cx 为投影面积形心深度，A x 为阀门水平投影面积，代入数据得： F px =1000981(5一 )+1510 5 0203=118610 4 (N) 垂直分力 F pz =gV p +p 0 A z ，其中 V p 为压力体，即曲面上
11、垂直液柱的体积，A z 为阀门垂直投影面积，则： )解析：14.如图附录 6-4所示，一水平放置的变直径弯管的转角 =60，直径 d A =200mm，d B =150mm，Q=01m。s，压强 p A =18kNm。(超压)，试求此时水流对弯管 AB的作用力。(忽略流体的粘性影响) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： p 2 =0810 4 (Nm 2 ) 取整体为控制体，由动量定理可知，作用在弯管上的力 F的水平分力和垂直分力分别有： Q(cos60V 2 一 V 1 )=F x +p 1 S A 一 p 2 2S B cos60 Q(sin60V 2 0)=F y 一 p 2 S
12、 B sin60 解得： F x =一 5296N，F y =6126N 所以： F= )解析：15.如图附录 65所示，在一来流速度 V 0 =5ms 的均匀流场中，分别在点(一 a，0)、(a，0)处布置强度 Q=0785m 2 s 的点源和点汇，己知 a=0078，试确定： (1)该流场中的驻点位置。 (2)点(0，005m)处的流体速度。 (3)该流场的流函数。 (4)试画出通过驻点的流线的示意图。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1) 而驻点处 V=0，所以含 V x =0可得：当 y=0或 x=0 当 y=0时，x=01处 V x =0，当 x=0时，V x 0，故而该
13、场驻点为(01，0)点。 (2)将(0，005)代入可得 V x =5021ms，V x =0，所以： V=5021(ms) (3)d=一 V，dx+V x dy )解析：16.已知平直圆管的沿程流动阻力 h f 与圆管的直径 d、圆管内壁绝对粗糙度 及管内流体的密度 、动力粘性系数 、平均速度 V有关，试用量纲分析法推出其流动阻力计算公式。如用直径 d m =10cm的圆直管做试验，在平均速度 V m =2ms 时，测得润滑油流过 l m =10m后的压力降p m =60cm，则该润滑油在直径 d p =50cm平直圆管中流过 L=1000m后的压力降p 为多少?与试验所对应的实际平均流速
14、V p 为多少?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流动阻力 h f = ，故可知p 与直径 d、绝对粗糙度 及管内流体 1 动力粘性系数 、平均速度 v有关，又可知其与长度 L有关。 对 L：一 1=a 1 + 2 +a 3 +a 4 一 3a 5 一 a 6 对 T：一 2=一 a 4 一 a 6 对 M：1=a 5 +a 6 所以；a 4 =2一 a 6 ，a 5 =1一 a 6 ，a 2 =一 a 1 一 a 3 6 可知压强降随管长线性增长，所以 a 1 =1，则： )解析：17.如图附录 67所示，根据纳维一斯托克斯(Navier-Stokes)方程和连续性方程，运用量级分析的方法，推导出不可压缩流体绕二维平板定常流动时的层流附面层(或称边界层)的运动微分方程，并给出边界条件。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由图坐标系可得，连续方程和 N-S方程： )解析：
