1、2007年华中科技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、简答题(总题数：2，分数：4.00)1.简述管道中流动阻力的类型及多发生的位置，说明管道沿层阻力系数 在层流区、光滑管至粗糙管区与哪些因素有关?在这两区中沿层阻力损失 h f 与速度 v有何躲?（分数：2.00）_2.简述定常流动和非定常流动的区别，结合工程实例说明。（分数：2.00）_二、填空题(总题数：9，分数：18.00)3.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）_4.描述流体运动的方法有两种：一是以流体质为对象的_法；二是以流动参数的时空分布为对
2、象的_法。（分数：2.00）_5.质点加速度=当地加速度+迁移加速度，其中的当地加速度是由于流场的引起的；迁移加速度是由于流场的_引起的。（分数：2.00）_6.在重力场中，定常不可压缩流体的伯努利方程为 2+ =C，式中，z 表示单位重量流体的_； 表示单位重量流体的_； （分数：2.00）_7.湍流时的切应力有_作用在_处和_作用在_处。（分数：2.00）_8.力学相似包括_、_和_。（分数：2.00）_9.雷诺数的物理意义是_，其表达式为_。（分数：2.00）_10.一球体放在静止水中，其处于较深或较浅位置时，受到水的铅垂方向的作用力_(“相等”或“不相等”)。（分数：2.00）_11.
3、作用在流体上的力分为_和_两种。（分数：2.00）_三、计算题(总题数：6，分数：12.00)12.一质量 M=30kg，底面积 A=10cm10cm的滑块在重力的作用下沿一倾斜平面等速下滑，滑块与倾斜平面之间有一层厚度 =01mm 的油膜，倾斜平面与水平面之间的夹角 =30。假设油膜中油的动力粘度=14709Pa.s，求滑块的滑动速度。（分数：2.00）_13.如图附录 1-2所示一水箱，左端为一半球形端盖，右端为一平板端盖。水箱上部有一注水管，已知h=600mm，R=150mm，求两端盖所受的总压力及其方向。(g=981 ms 2 ，水的密度 =1000kgm 3 ) （分数：2.00）_
4、14.如图附录 13所示，一股水射流射向静止叶片后转角 =120，射流的来流速度 V=15ms，流量Q=01m 3 s。求支持叶片所需力的大小及方向。 （分数：2.00）_15.如图附录 14所示，矩形断面渠道上有一圆柱形挡水结构。圆柱上、下游水流平缓处的水深分别为 h 1 =15m 和 h 2 =1m。不计损失，求水流对单位长度圆柱产生的水平冲击力和水流流量。 （分数：2.00）_16.如图附录 15所示，用一个 U形压差计测量一个垂直放置弯管的局部损失系数 ，已知弯管的管径为 d=025m，水流量 Q=004m 3 s，U 形压差计的工作液体是四氯化碳，其密度为 =1600kgm 3 ，测
5、得 U形管左右两侧管内的液面高度差为h=70mm，求 (不计沿程损失)。 （分数：2.00）_17.已知流场的速度分布为 u=x 2 一 y 2 +x，v=一 2xyy，求： (1)是否为不可压缩流体的流动? (2)是否为无旋流动?若是，求出它的势函数。 (3)求出沿圆 x 2 +y 2 =1的速度环量。（分数：2.00）_2007年华中科技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、简答题(总题数：2，分数：4.00)1.简述管道中流动阻力的类型及多发生的位置，说明管道沿层阻力系数 在层流区、光滑管至粗糙管区与哪些因素有关?在这两区中沿层阻力损
6、失 h f 与速度 v有何躲?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：粘性流体在通道中流动时的能量损失有两类，一是沿程损失，是发生在缓变流整个流程中的能量损失。二是局部能量损失，是发生在流动状态急剧变化的急变流中的能量损失。在层流区， 只与 Re有关；在光滑管区， 也只是 Re的涵数，在光滑管至粗糙管的过渡区， 既与 Re有关，又与相对粗糙度 有关，与 Re无关。在这两区中 h f = )解析：2.简述定常流动和非定常流动的区别，结合工程实例说明。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流场中流动参数不随时间变化的流动称为定常流动，否则为非定常流动，并且与参考坐标系的选择有关。例如船在静止
7、的水流中缓慢等速直线行驶，在岸上的人看来(坐标系选在岸上)，船周周围的水流是非定常的。但在船上的人看来(坐标系选在船上)，船周围的水流则是定常的，这相当于船不动，水以与船同样大小的速度从远处向船流过来。)解析：二、填空题(总题数：9，分数：18.00)3.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：4.描述流体运动的方法有两种：一是以流体质为对象的_法；二是以流动参数的时空分布为对象的_法。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：拉格朗日 欧拉)解析：5.质点加速度=当地加速度+迁移加速度，其中的当地加速度是由于流场的引起的；迁移加速度是由于流场的_引起的。（
8、分数：2.00）_正确答案：(正确答案：非定常性不均匀性)解析：6.在重力场中，定常不可压缩流体的伯努利方程为 2+ =C，式中，z 表示单位重量流体的_； 表示单位重量流体的_； （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：位能 动能)解析：7.湍流时的切应力有_作用在_处和_作用在_处。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：摩擦切向应力 v 流层之间相对滑移 脉动切向应力 t 流层之间进行动量交换)解析：8.力学相似包括_、_和_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流场的几何相似 运动相似 动力相似)解析：9.雷诺数的物理意义是_，其表达式为_。（分数：2.00）_正确答案：(正
9、确答案：反映了流体质点的惯性力与粘性力之比 Re= )解析：10.一球体放在静止水中，其处于较深或较浅位置时，受到水的铅垂方向的作用力_(“相等”或“不相等”)。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：相等)解析：11.作用在流体上的力分为_和_两种。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：质量力 表面力)解析：三、计算题(总题数：6，分数：12.00)12.一质量 M=30kg，底面积 A=10cm10cm的滑块在重力的作用下沿一倾斜平面等速下滑，滑块与倾斜平面之间有一层厚度 =01mm 的油膜，倾斜平面与水平面之间的夹角 =30。假设油膜中油的动力粘度=14709Pa.s，求滑块的滑动
10、速度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：物体匀速下滑，受力分析如图附录 11所示。 )解析：13.如图附录 1-2所示一水箱，左端为一半球形端盖，右端为一平板端盖。水箱上部有一注水管，已知h=600mm，R=150mm，求两端盖所受的总压力及其方向。(g=981 ms 2 ，水的密度 =1000kgm 3 ) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由于水箱侧面平板端盖的几何中心在自由液面下的深度为 h c =R+h=015+06=075m，其所受作用力为： F=rh c A=gh c R 2 =5198(N)(方向为水平向右) 对于左侧的半球形端盖，其受力分为垂直与水平两部分，此时
11、，总压力的水平分力为： F x =gh c A x =gh c nR 2 =5198(N) 其垂直分力应为作用在半球上半部分和下半部分垂直分力的合力，即为半球体积水质量： )解析：14.如图附录 13所示，一股水射流射向静止叶片后转角 =120，射流的来流速度 V=15ms，流量Q=01m 3 s。求支持叶片所需力的大小及方向。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：将整体选为控制体，如忽略流体和叶片自重，而且控制面上压强处处为 p a ，所以对整个封闭的控制面其合力为零，则控制体所受的外力只有弯板支撑处的 F，根据动量方程有： F=q m2 V 2 一 q m1 V 1 且 x，y 方向
12、的分力为： V 1x =一 V，V 2x =sin30.V，V 1y =0，V 2y =cos30.V )解析：15.如图附录 14所示，矩形断面渠道上有一圆柱形挡水结构。圆柱上、下游水流平缓处的水深分别为 h 1 =15m 和 h 2 =1m。不计损失，求水流对单位长度圆柱产生的水平冲击力和水流流量。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设水渠宽为单位长 l，则上游 A 1 =h 1 ，下游 A 2 =h 2 。由质量守恒可得 A 1 V 1 =A 2 V 2 ， 所以： )解析：16.如图附录 15所示，用一个 U形压差计测量一个垂直放置弯管的局部损失系数 ，已知弯管的管径为 d=025m，水流量 Q=004m 3 s，U 形压差计的工作液体是四氯化碳，其密度为 =1600kgm 3 ，测得 U形管左右两侧管内的液面高度差为h=70mm，求 (不计沿程损失)。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：对入口截面及出口截面列能量方程： )解析：17.已知流场的速度分布为 u=x 2 一 y 2 +x，v=一 2xyy，求： (1)是否为不可压缩流体的流动? (2)是否为无旋流动?若是，求出它的势函数。 (3)求出沿圆 x 2 +y 2 =1的速度环量。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：
