1、流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 1及答案解析(总分：60.00，做题时间：90 分钟)一、简答题(总题数：3，分数：6.00)1.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和适用条件。（分数：2.00）_2.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)何谓渐变流?渐变流过流断面具有哪些重要性质?（分数：2.00）_3.(中国农业大学 20072008年度秋季学期期末考试试题)常见的流量的测量方法有哪些?各有何特点?（分数：2.00）_二、单项选择题(总题数：3，分数：6.00)4.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一
2、个是符合题意的。（分数：2.00）_5.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)下列选项中，正确的有( )。（分数：2.00）A.流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性B.恒定流是指运动要素不随时间变化的流动C.水跃是明渠水流从急流过渡到缓流产生的局部水力现象D.渗流是指流体在多孔介质中的流动6.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)下列论述正确的为( )。（分数：2.00）A.液体的粘度随温度的减小而减小B.静水压力属于质量力C.相对平衡液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面D.急变流过水断面上的测压管水头相等三、填空题(总题数：6，分数：12.0
3、0)7.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）_8.(哈尔滨工业大学 2006年秋季学期期末考试试题)动量修正因数(系数)的定义式 0 =_。（分数：2.00）_9.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)实际流体总流伯努利方程(能量方程)的适用条件是_。（分数：2.00）_10.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)动能修正系数的物理意义为_。（分数：2.00）_11.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)某输水安装的文丘里管流量计，当其汞一水压差计上读数h=4cm，通过的流量为 2Ls，分析当汞水
4、压差计读数h=9cm，通过流量为_Ls。（分数：2.00）_12.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)如图 470所示长管中，A 点的相对压强 p A =_m水柱。 （分数：2.00）_四、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)13.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)实际流体内各点的总水头等于常数。（分数：2.00）A.正确B.错误14.(西安理工大学 2005年秋季学期期末考试试题)在直径不变的有压管流中，总水头线和测压管水头线是互相平行的直线。（分数：2.00）A.正确B.错误五、解答题(总题数：16，分数：32.00)
5、15.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)如图 454所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知 z=0处的直径 d(0)=05m，通过的流量 Q=09m 3 s，不计粘性作用，为使管中各断面的压力相同，即 p(z)=p(0)，试求竖管的直径 d(z)与 z的关系式。 （分数：2.00）_16.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)如图 455所示，水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径 d A =200mm，d B =150mm，流量 Q=01m 3 s。断面 AA相对压强 p A =18kNm 2 ，管中心线均在同一水平面上，求固定此管所需的力(不计水头损失)。 （分数：2.00）_17.
6、(哈尔滨工业大学 2007年秋季学期期末考试试题)一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为 v 0 ，流量为 q v ，密度为 ，平板倾角为 。不计重力及流动损失，求射流对平板的作用力及分流流量 q v1 ，q v2 。（分数：2.00）_18.(哈尔滨工业大学 2007年秋季学期期末考试试题)相对密度 d=085 的油流过图 457示圆锥管嘴，其尺寸 d 1 =10cm，d 2 =4cm，当管内流速为 V 1 =6ms 时，求联结螺栓受力为多少? （分数：2.00）_19.(哈尔滨工业大学 2006年秋季学期期末考试试题)如图 458所示，水射流以 20ms 的速度从直径
7、d=100mm的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 =45，求： (1)当叶片不动时射流对叶片的冲击力。(2)当叶片以 12ms 的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 （分数：2.00）_20.(两北工业大学 2005-2006学年第 1学期期末考试试题)如图 459所示，在水平平面上的 45。弯管，入口直径 d 1 =600mm，出口直径 d 2 =300mm，入口压强 p 1 =14 bar，流量 Q=04 25m 3 s。忽略摩擦，试求水对弯管的作用力。(注：1 bar=110 5 Pa) （分数：2.00）_21.(清华大学 2006-2007学年春季学期期中考试试题)A
8、viscous liquid of constant density and viscosity falls due to gravity between two parallel plates a distance 2h apart，as in Fig4-600ne plate is moving at speed w 0 The flow is fully developed，that is，w=w(x) onlyThere are no pressure gradients，only gravity Set up and solve the Navier-Stokes equation
9、for the velocity profile w(x) （分数：2.00）_22.(清华大学 2006-2007学年春季学期期中考试试题)as in Fig4-62，A liquid jet of velocity V j and area A j strikes a single 180bucket on a turbine wheel rotating at angular velocity Find an expression for the power P deliveredAt what ?is the power a maxi mum?How does the analysis
10、 differ if there are many buckets，so the jet continually strikes at least one? （分数：2.00）_23.(中国农业大学 20072008年度秋季学期期末考试试题)如图 464所示，变直径圆管在水平面内以=30弯曲，直径分别为 d 1 =02m，d 2 =015m，过水流量若为 Q=01 m 3 s，p 1 =1000Nm 2 时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用力及作用力的位置。 （分数：2.00）_24.(东北电力大学 2004-2005学年第 2学期期末考试试题)如图 4-66所示，有一水平喷嘴，D 1 =
11、200mm和 D 2 =100mm，喷嘴进口水的绝对压强为 345kPa，出口为大气，p a =1034kPa，出口水速为 22ms。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少?假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。 （分数：2.00）_25.(东北电力大学 2004一 2005学年第 2学期期末考试试题)水流过一段转弯变径管，如图 467所示，已知小管径 d 1 =200mm，截面压力 p 1 =70kPa，大管径 d 2 =400mm，压力 p 2 =40kPa，流速 v 2 =1ms。两截面中心高度差 z=1m，求管中流量及水流方向。 （分数：2.00）_26.(东北电力大学 20042005学
12、年第 2学期期末考试试题)如图 468所示，空气从炉膛入口进入，在炉膛内与燃料燃烧后变成烟气，烟气通过烟道经烟囱排放道大气中，如果烟气密度为 06kgm 3 ，烟道内压力损失为 8v 2 2，烟囱内压力损失为 26v 2 2，求烟囱出口处的烟气速度 v和烟道与烟囱底部接头处的烟气静压 p。其中，炉膛入口标高为 0m，烟道与烟囱接头处标高为 5m，烟囱出口标高为 40m；空气密度为 12kgm。 （分数：2.00）_27.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)如图 469所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量 Q 1 =0012m。s，并引起射流的剩
13、余部分偏转一角度 。已知射流速度为 30ms，总流量 Q 0 =0036m。s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力和偏转角度? （分数：2.00）_28.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)如图 471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 3 s，求： (1)11 和 22两断面间的水头损失。 (2)水流对坎的冲击力。 （分数：2.00）_29.(扬州大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)如图 472所示一直径 d 1 =015m 的钢管，水平放置，其末端用螺栓连接一收缩段，水流通
14、过收缩段流入大气中，出口断面直径 d 2 =005m，已知管中流速为 V 1 =3ms，不计水头损失，求螺栓所受作用力。 （分数：2.00）_30.(西安理工大学 2005年秋季学期期末考试试题)如图 473所示，水流由直径 d A =20cm的 A管经渐缩的弯管流入直径 d B =15cm的 B管，管轴中心线在同一水平面内，A 管与 B管之间的夹角 =60，已知通过的流量 q v =01 m 3 s，A 端中心处相对压强 p A =120kPa，若不计水头损失，求水流对弯管的作用力。 （分数：2.00）_流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 1答案解析(总分：60.00，做题时间：90
15、 分钟)一、简答题(总题数：3，分数：6.00)1.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和适用条件。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：z+ =c，其中，z 表示单位重量流体所具有的位能； 表示单位重量流体所具有的压强势能； 表示单位重量流体所具有的动能； 等表示单位重量流体所具有的总势能；)解析：2.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)何谓渐变流?渐变流过流断面具有哪些重要性质?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流线近似为平行直线的流动称为渐变流。其性质：过流断面近似为平面，过流断面上的动压强近似按静
16、压强分布，即 z+pC。)解析：3.(中国农业大学 20072008年度秋季学期期末考试试题)常见的流量的测量方法有哪些?各有何特点?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流量测量方法多种，常见的有： (1)量法或容积法，优点为直接、准确，但不能实时测量。 (2)节流式流量计，如文丘里流量计、孔板流量计、喷嘴流量计等。其优点为可实时测量，测量方法简单，使用方便，但流量计的标定十分麻烦。 (3)其他常用流量计，如转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计等。其中转子流量计的原理仍属于节流式流量计。涡轮流量计的测量精度较高，但需定期拆洗和重新标定。电磁流量计的优点为无节流元件，能量损失小，可用于腐蚀、
17、磨损严重、工作条件恶劣、大流量场合，但要求被测流体具有一定的电导率，并且流速范围受到限制。)解析：二、单项选择题(总题数：3，分数：6.00)4.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：5.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)下列选项中，正确的有( )。（分数：2.00）A.流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 B.恒定流是指运动要素不随时间变化的流动 C.水跃是明渠水流从急流过渡到缓流产生的局部水力现象 D.渗流是指流体在多孔介质中的流动 解析：6.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)下列论述正确
18、的为( )。（分数：2.00）A.液体的粘度随温度的减小而减小B.静水压力属于质量力C.相对平衡液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面 D.急变流过水断面上的测压管水头相等解析：三、填空题(总题数：6，分数：12.00)7.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：8.(哈尔滨工业大学 2006年秋季学期期末考试试题)动量修正因数(系数)的定义式 0 =_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：9.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)实际流体总流伯努利方程(能量方程)的适用条件是_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：稳
19、定流；不可压缩流体；质量力只受重力；缓变流断面；具有共同流线)解析：10.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)动能修正系数的物理意义为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：总流有效断面的实际动能与按平均流速算出的假想动能的比值)解析：11.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)某输水安装的文丘里管流量计，当其汞一水压差计上读数h=4cm，通过的流量为 2Ls，分析当汞水压差计读数h=9cm，通过流量为_Ls。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：3)解析：12.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)如图 470所示长管
20、中，A 点的相对压强 p A =_m水柱。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：2)解析：四、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)13.(西南交通大学 2003-2004学年第 2学期期末考试试题 B卷)实际流体内各点的总水头等于常数。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：理想流体内各点的总水头等于常数。14.(西安理工大学 2005年秋季学期期末考试试题)在直径不变的有压管流中，总水头线和测压管水头线是互相平行的直线。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：五、解答题(总题数：16，分数：32.00)15.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)如图 45
21、4所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知 z=0处的直径 d(0)=05m，通过的流量 Q=09m 3 s，不计粘性作用，为使管中各断面的压力相同，即 p(z)=p(0)，试求竖管的直径 d(z)与 z的关系式。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设 Z=0断面为 0一 0断面，Z=z 断面为 11断面，则对 00断面与 11断面列伯努利方程： )解析：16.(西安建筑科技大学 2008年考研试题)如图 455所示，水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径 d A =200mm，d B =150mm，流量 Q=01m 3 s。断面 AA相对压强 p A =18kNm 2 ，管中心线均在同一
22、水平面上，求固定此管所需的力(不计水头损失)。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： 联立、两式可求出 v A 、v B 及 p B 。 所选的控制体如图 455所示(AA 与 BB之间的流体)。 列 x轴方程： p A A A +R X =p B A B cos 列 y轴方程： R X =p B A B sin 由、式可求出 R X 、R y 。 由作用力与反作用力原理可得所需力 F= )解析：17.(哈尔滨工业大学 2007年秋季学期期末考试试题)一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为 v 0 ，流量为 q v ，密度为 ，平板倾角为 。不计重力及流动损失，求射
23、流对平板的作用力及分流流量 q v1 ，q v2 。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：取控制体如图 4-56所示，设平板对液流的作用力为 F“ S ，因忽略流动损失，即液流与平板间的摩擦力略去不计，则 F“ S 必垂直于板面。 又由于不计重力和流动损失，由液流的能量关系式可知 v 1 =v 2 =v 0 。列平板法线方向上的动量方程可得： F n =F“ S =q v 0(一 v 0 sin)=q v v 0 sin 平板受液流作用力 F S 垂直指向平板，其大小为 F“ S =q v v 0 sin 沿平板方向列动量方程，可得： )解析：18.(哈尔滨工业大学 2007年秋季学期期末
24、考试试题)相对密度 d=085 的油流过图 457示圆锥管嘴，其尺寸 d 1 =10cm，d 2 =4cm，当管内流速为 V 1 =6ms 时，求联结螺栓受力为多少? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由连续性方程得： q v =d 1 2 V 0 4=d 2 2 V 2 4 所以： V 1 =(d 2 d 1 ) 2 V 2 对缓变过流断面列伯努利方程，不计损失，且取 2 = 1 =1，有： 用动量方程求受力。取控制体，则控制体内流体在 x方向受压力 p 1 d 1 2 ，方向沿 x轴正向，喷嘴对控制体内流体的作用力 F“，方向逆沿 x轴方向。因此有： F x =p 1 d 1 2
25、一 F“ 沿 x方向列动量方程，且取 01 = 02 =1，有： p 1 )解析：19.(哈尔滨工业大学 2006年秋季学期期末考试试题)如图 458所示，水射流以 20ms 的速度从直径d=100mm的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 =45，求： (1)当叶片不动时射流对叶片的冲击力。(2)当叶片以 12ms 的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)列 x方向动量方程：一 F x =q v (一 vcos-v)。整理并代入数据可得： F x = =536kN 即射流对叶片冲击力为 536kN，方向向右。 (2)选动坐标系，列 x方
26、向动量方程，采用相对速度，相对流量： 一 F x =q“ v (一 v“cos-v“) 代入数据可得： F x = )解析：20.(两北工业大学 2005-2006学年第 1学期期末考试试题)如图 459所示，在水平平面上的 45。弯管，入口直径 d 1 =600mm，出口直径 d 2 =300mm，入口压强 p 1 =14 bar，流量 Q=04 25m 3 s。忽略摩擦，试求水对弯管的作用力。(注：1 bar=110 5 Pa) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设水流对弯管的作用力为 R，其 x、y 轴上的分力为 R x 、R y ，则弯管对管中水流的作用力 F必大小相等、方向相
27、反，有 F x =一 R x ，F y =一 R y 取管中水流为控制体，分析作用在水流控制体上的外力及进出控制体的动量变化。在 x方向(坐标轴向右为正)，根据F x =Q(v 2x 一 v 1x )，可得： )解析：21.(清华大学 2006-2007学年春季学期期中考试试题)A viscous liquid of constant density and viscosity falls due to gravity between two parallel plates a distance 2h apart，as in Fig4-600ne plate is moving at spee
28、d w 0 The flow is fully developed，that is，w=w(x) onlyThere are no pressure gradients，only gravity Set up and solve the Navier-Stokes equation for the velocity profile w(x) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 461所示，仅在 x方向上满足 NS方程： )解析：22.(清华大学 2006-2007学年春季学期期中考试试题)as in Fig4-62，A liquid jet of velocity V j and
29、area A j strikes a single 180bucket on a turbine wheel rotating at angular velocity Find an expression for the power P deliveredAt what ?is the power a maxi mum?How does the analysis differ if there are many buckets，so the jet continually strikes at least one? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 463所示，取半圆附近的流体研
30、究，流体向右流动并被反射向左流动，且V=R，则入射流体的速度为 V j -R，因此有： )解析：23.(中国农业大学 20072008年度秋季学期期末考试试题)如图 464所示，变直径圆管在水平面内以=30弯曲，直径分别为 d 1 =02m，d 2 =015m，过水流量若为 Q=01 m 3 s，p 1 =1000Nm 2 时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用力及作用力的位置。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)由连续方程求速度： (3)由动量方程求作用力。建立如图 4-65所示的坐标系，假定弯管对水流反作用力 R x 、R y 的方向，分别列 x轴和 y轴方向上的动量方程：
31、 )解析：24.(东北电力大学 2004-2005学年第 2学期期末考试试题)如图 4-66所示，有一水平喷嘴，D 1 =200mm和 D 2 =100mm，喷嘴进口水的绝对压强为 345kPa，出口为大气，p a =1034kPa，出口水速为 22ms。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少?假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力，与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反。设喷嘴对水的作用力为 R，取喷嘴入口、出口和喷嘴壁面为控制面，列控制体内水的动量方程： q v (v 2 一 v 1 )=p 1 A 1 -p 2 A 2
32、 +R 又由连续性方程： q v =v 1 A 1 =v 2 A 2 联立、两式，解得：R=一 717176N 则螺栓上所受得力为 717176N。)解析：25.(东北电力大学 2004一 2005学年第 2学期期末考试试题)水流过一段转弯变径管，如图 467所示，已知小管径 d 1 =200mm，截面压力 p 1 =70kPa，大管径 d 2 =400mm，压力 p 2 =40kPa，流速 v 2 =1ms。两截面中心高度差 z=1m，求管中流量及水流方向。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：26.(东北电力大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)如图 468所示
33、，空气从炉膛入口进入，在炉膛内与燃料燃烧后变成烟气，烟气通过烟道经烟囱排放道大气中，如果烟气密度为 06kgm 3 ，烟道内压力损失为 8v 2 2，烟囱内压力损失为 26v 2 2，求烟囱出口处的烟气速度 v和烟道与烟囱底部接头处的烟气静压 p。其中，炉膛入口标高为 0m，烟道与烟囱接头处标高为 5m，烟囱出口标高为 40m；空气密度为 12kgm。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)列炉膛入口截面 1和烟囱出口截面 2的伯努利方程： )解析：27.(中国石油大学 20042005学年第 2学期期末考试试题)如图 469所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分
34、流量 Q 1 =0012m。s，并引起射流的剩余部分偏转一角度 。已知射流速度为 30ms，总流量 Q 0 =0036m。s，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力和偏转角度? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图所示，建坐标 xoy，控制体为 0一 0、1 一 1、22 断面所围成的部分。 y 方向动量方程为： 0=Q 2 Vsin+Q 1 (一 V)一 0 所以 Q 2 Vsin=Q 1 V，则： sin= 又 Q 2 =QQ 1 =3612=24Ls，因此有： sin= =30 设 R“为平板对液流的作用力，在 x方向有： 一 R“=Q 2 V“cos 一 QV 因此得： R“=V(QQ 2 cos)=100030 )解析：28.(扬州大学 20052006学年第 2学期期末考试试题)如图 471所示一矩形断
