1、流体力学（流体静力学）历年真题试卷汇编 2 及答案解析(总分：62.00，做题时间：90 分钟)一、多项选择题(总题数：2，分数：4.00)1.多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。（分数：2.00）_2.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)下列关于压力体的说法中，正确的有( )。（分数：2.00）A.当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，P z 方向向下B.当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，P z 方向向上C.当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，P z 方向向下D.当压力体和液体在曲面的异侧
2、时，为虚压力体，P z 方向向上二、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)3.(中国农业大学 2007 一 2008 年度秋季学期期末考试试题)判断题：基准面可以任意选取。（分数：2.00）A.正确B.错误4.(西南交通大学 2003-2004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)判断题：在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位重量流体上的质量力。（分数：2.00）A.正确B.错误三、简答题(总题数：3，分数：6.00)5.(哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)推求流体静平衡微分方程。（分数：2.00）_6.(哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)
3、说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法。（分数：2.00）_7.(南京大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)质量力和面力的区别是什么?（分数：2.00）_四、单项选择题(总题数：4，分数：8.00)8.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）_9.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)平衡流体的等压面方程为( )。（分数：2.00）A.f x 一 f y 一 f z =0B.f x +f y +f z =0C.f x dx 一 f y dy 一 f z dz=0D.f x dx+f y dy+f z dz=010
4、.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力 P x =p c A x =gh c A x ，式中的( )。（分数：2.00）A.p c 为受压面形心处的绝对压强B.p c 为压力中心处的相对压强C.A x 为受压曲面的面积D.A x 为受压曲面在铅垂面上的投影面积11.(中国石油大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)作用在流体的力有两大类，一类是表面力，另一类是( )。（分数：2.00）A.质量力B.万有引力C.分子引力D.粘性力五、填空题(总题数：8，分数：16.00)12.填空题请完成下列各题，在各
5、题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_13.(西北工业大学 20062007 学年第 1 学期期末考试试题)某潜艇在海面下 20m 深处以 16kmh 的速度航行，设海水的密度为 1026kgm 3 ，则潜艇前驻点处的压强为_。（分数：2.00）_14.(西北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)某潜艇在海面下 30m 深处以 16kmh 的速度航行，设海水的密度为 1026kgm 3 ，则潜艇前驻点处的压强为_。（分数：2.00）_15.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)边长为 1m 的封闭立方形箱子，一半充水，另一半充油，油的比重为
6、 075，当箱子竖直向上被加速 4903ms 2 ，底部与顶部的压强差为_Pa。（分数：2.00）_16.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)拖曳一个几何比尺为 50 的船舶模型，以48kmh 的速度航行所需的力为 9N，如果原型船舶航行主要受密度和重力的作用，则原型船舶的相应速度和所需的力为_、_。（分数：2.00）_17.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)静水压强的特性为_、_。（分数：2.00）_18.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)描述液体运动的两种方法分别为_、_。（分数：2.00）_19.(西安理
7、工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)理想液体在同一点上各方向的动水压强数值是_的。实际液体中的动水压强为在同一点上沿三个正交方向的动水压强的_。（分数：2.00）_六、解答题(总题数：12，分数：24.00)20.(西南交通大学 20032004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)如图 260 所示半径为 R 的球形压力容器系由两个半球用 n 个高强螺栓栓接而成，内盛重度为 的液体，试求每个螺栓所受的拉力 T。 （分数：2.00）_21.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)如图 261 所示为绕铰链 C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为
8、 =60，宽度为 b=5m，闸门两侧水深分别为 H=4m 和 h=2m，为避免闸门自动开启，试求转轴 C 至闸门下端 B 的距离 x。 （分数：2.00）_22.(西北工业大学 20062007 学年第 1 学期期末考试试题)为了测定有粘性不可压流体绕流圆柱体时的阻力系数，将一个直径为 d、单位长度的圆柱体放在一个水平的低速水槽中进行速度的测量，测得结果如图263 所示。在前方 1 截面上来流均匀，在后面 2 截面上由于圆柱尾流影响不再是均匀分布，在 4d 宽度上近似为直线性分布。且在 1、2 截面上压力都为 p 1 。请计算出圆柱体所受阻力。（分数：2.00）_23.(西北工业大学 2005
9、-2006 学年第 1 学期期末考试试题)如图 265 所示，有一弧形闸门 AB，宽度b=4m，a=45，半径 R=2m。试求作用在闸门 AB 上合力的大小及方向。 （分数：2.00）_24.(清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)On a sea-level standard day，a pressure gage，moored below the surface of the ocean(SG=1025)，reads an absolute pressure of 15 MPaHow deep is the instrument?（分数：2.00）_25.(中国农业大学
10、20072008 年度秋季学期期末考试试题)如图 266 所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=25m，BC 及 AD 为半个圆柱体，半径 R=1 m，自由表面处压强为一个大气压，高度 H=3m，试分别计算作用在单位长度上 AB 面、BC 面和 CD 面所受到的静水总压力。 （分数：2.00）_26.(东北电力大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 267 所示，p 表示绝对压强，p a 表示大气压强，试在图中括号内填写所表示的压强。 （分数：2.00）_27.(东北电力大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 269 所示，有一直径 d=12cm 的圆柱体
11、，其质量 m=5kg，在力 F=100N 的作用下，当淹深 h=05m 时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度 H。（分数：2.00）_28.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 2-70 所示，有一压力贮油箱其宽度(垂直于纸面方向)b=2m，箱内油深 h 1 =19m，相对密度为 08，油下面水的深度 h 2 =04m，箱底有一 U 型管水银测压计，其读数h=05m，试求作用在半径 R=1m 的圆柱面 AB 上的总压力的大小和方向。 （分数：2.00）_29.(扬州大学 2005-2006 学年第 2 学期期末考试试题)如图 272 所示，某半圆柱面挡水建筑物
12、，半径R=2m，宽度 b=2m，距自由液面 h=2m 的上端 A 与一挡水板相连，求： (1)求曲面下端 B 的绝对压强和相对压强。 (2)试计算曲面 AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。 （分数：2.00）_30.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 273 所示，一个封闭水箱，下面有一 14圆柱曲面 AB，宽为 2m(垂直于纸面方向)，半径 R=1m，h 1 =2m，h 2 =3m，计算曲面 AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。 （分数：2.00）_31.(西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)绘出如图 274 所示曲面上的压力体图，并标
13、出力的方向。 （分数：2.00）_流体力学（流体静力学）历年真题试卷汇编 2 答案解析(总分：62.00，做题时间：90 分钟)一、多项选择题(总题数：2，分数：4.00)1.多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。（分数：2.00）_解析：2.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)下列关于压力体的说法中，正确的有( )。（分数：2.00）A.当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，P z 方向向下 B.当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，P z 方向向上C.当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，P z
14、 方向向下D.当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，P z 方向向上 解析：二、判断题请判断下列各题正误(总题数：2，分数：4.00)3.(中国农业大学 2007 一 2008 年度秋季学期期末考试试题)判断题：基准面可以任意选取。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：4.(西南交通大学 2003-2004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)判断题：在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位重量流体上的质量力。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位质量流体上的质量力。三、简答题(总题数：3，分数：6.00)5.(哈尔滨工业大学 2
15、007 年秋季学期期末考试试题)推求流体静平衡微分方程。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在静止流体中取如图 262 所示微小六面体。 设其中心点 A(x，y，z)的密度为 ，压强为 p，所受质量力为 f。 由于压强分布是空间坐标的连续函数，即 p=p(x，y，z)，那么b、c 点上的静压强分别为： p b =p 一 (按泰勒级数展开，略去小项) 以 x 方向为例，列力平衡方程式： 表面力： p b dydz 一 p c dydz=一 dxdydz 质量力： f x .dxdydz )解析：6.(哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)说明静止流体对曲面壁总作用力的计算方法。
16、（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：作用在微分面积 dA 上的压力：dF p =dA=ghdA。因作用在曲面上的总压力为空间力系问题，为便于分析，拟采用理论力学中的分解概念将其分解为水平分力和垂直分力求解。 (1)水平分力。因为 dAcos=dA x ，则： dF px =dF p .cos=ghdAcos=ghdA x F px = =gh C A x =(p C p 0 )A x 结论：作用在曲面上的水平分力等于受压面形心处的相对压强(p C 一 p 0 )与其在垂直坐标面 oyz 的投影面积 A x 的乘积。 (2)垂直分力。由 dAsin=dA z ，可得： dF pz =dF
17、p .sin=ghdAsin=ghdA z F pz = =gV p 式中，V p = )解析：7.(南京大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)质量力和面力的区别是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)质量力和面力的含义。 1)质量力(体力)是作用于所有流点上的力，它与周围流点无关。常见的质量力有重力、万有引力、电磁力等。在大气动力学中指重力，是非接触力。 质量力可以看成是力的分布密度，用空间中分布密度函数 。如质量力是重力，则 F 就是重力加速度 g。 2)面力(表面力)是与流体表面 S 相接触的流体(或固体)作用于流体表面 S 上的力，记作 p，如压力、粘性
18、力、摩擦力。 以流体表面上力的分布密度来表示，计算式为： 是作用于某个流体面积 上的表面力，面力 又称为应力矢，则作用于流体面元上的面力(应力)为： 。 (2)质量力和面力的区别。 1)质量力 是力的分布密度，是非接触力，是空间和时间的函数，即 (x，y，z，t)是一个矢量场。流点所受的质量力由质量函数 (x，y，z，t)完全描述。 2)面力 是应力矢，它不但是空间和时间的函数，而且还随着受力面元取向的不同而变化，即 是该点某一个受力面元的法向单位矢。 也就是说，流体中有各个位置的点，不同点用 ，过这一点可以做无数个不同方向的面元，这些面元用一般来说是不同的。因此， 的函数，另外还随时间的变化
19、而变化。 那么，要描写某一点的应力就需要知道所有通过该点的面上所受的应力。过同一点不同面上所受到的应力并不是处处相互独立，事实上，只要知道三个与坐标面平行面上的应力，则任一以 为法向的面上的应力都可以通过它们及)解析：四、单项选择题(总题数：4，分数：8.00)8.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：9.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)平衡流体的等压面方程为( )。（分数：2.00）A.f x 一 f y 一 f z =0B.f x +f y +f z =0C.f x dx 一 f y dy 一 f z dz=
20、0D.f x dx+f y dy+f z dz=0 解析：10.(西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力 P x =p c A x =gh c A x ，式中的( )。（分数：2.00）A.p c 为受压面形心处的绝对压强B.p c 为压力中心处的相对压强C.A x 为受压曲面的面积D.A x 为受压曲面在铅垂面上的投影面积 解析：11.(中国石油大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)作用在流体的力有两大类，一类是表面力，另一类是( )。（分数：2.00）A.质量力 B.万有引力C.分子引力D.粘性力解
21、析：五、填空题(总题数：8，分数：16.00)12.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：13.(西北工业大学 20062007 学年第 1 学期期末考试试题)某潜艇在海面下 20m 深处以 16kmh 的速度航行，设海水的密度为 1026kgm 3 ，则潜艇前驻点处的压强为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：2112kPa)解析：14.(西北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)某潜艇在海面下 30m 深处以 16kmh 的速度航行，设海水的密度为 1026kgm 3 ，则潜艇前驻点处的压强为_。（分数：2.00）_正确答
22、案：(正确答案：312kPa)解析：15.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)边长为 1m 的封闭立方形箱子，一半充水，另一半充油，油的比重为 075，当箱子竖直向上被加速 4903ms 2 ，底部与顶部的压强差为_Pa。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：12865125)解析：16.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)拖曳一个几何比尺为 50 的船舶模型，以48kmh 的速度航行所需的力为 9N，如果原型船舶航行主要受密度和重力的作用，则原型船舶的相应速度和所需的力为_、_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：3394km
23、h 1125kN)解析：17.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)静水压强的特性为_、_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：静水压强的方向垂直指向作用面 同一点不同方向上的静水压强大小相等)解析：18.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)描述液体运动的两种方法分别为_、_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：拉格朗日法 欧拉法)解析：19.(西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)理想液体在同一点上各方向的动水压强数值是_的。实际液体中的动水压强为在同一点上沿三个正交方向的动水压强的_。（分数：2.00）_正确答案：(正
24、确答案：相等 算术平均值，即 p= )解析：六、解答题(总题数：12，分数：24.00)20.(西南交通大学 20032004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)如图 260 所示半径为 R 的球形压力容器系由两个半球用 n 个高强螺栓栓接而成，内盛重度为 的液体，试求每个螺栓所受的拉力 T。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：取上半球为隔离体，由F z =0，得：T= 。式中，P z 为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由压力体计算得： P z =V P =R 2 (H+R3) 故每个螺栓所受的拉力为： T= )解析：21.(西南交通大学 20032004 学年第 1
25、学期期末考试试题 A 卷)如图 261 所示为绕铰链 C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为 =60，宽度为 b=5m，闸门两侧水深分别为 H=4m 和 h=2m，为避免闸门自动开启，试求转轴 C 至闸门下端 B 的距离 x。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：为避免闸门自动打开，由理论力学知必存在如下关系： )解析：22.(西北工业大学 20062007 学年第 1 学期期末考试试题)为了测定有粘性不可压流体绕流圆柱体时的阻力系数，将一个直径为 d、单位长度的圆柱体放在一个水平的低速水槽中进行速度的测量，测得结果如图263 所示。在前方 1 截面上来流均匀，在后面 2 截面
26、上由于圆柱尾流影响不再是均匀分布，在 4d 宽度上近似为直线性分布。且在 1、2 截面上压力都为 p 1 。请计算出圆柱体所受阻力。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 264 所示，取控制体由 1 一 1、22 截面与滑流边界所围成。设 11 截面的宽度为 a，根据质量守恒可得： aV 1 =2 a=2d 设圆柱体施加在控制体上的力为 F，因为控制体边界上的压强均为 p 1 ，故压力的作用可相互抵消，列出动量方程，有： )解析：23.(西北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)如图 265 所示，有一弧形闸门 AB，宽度b=4m，a=45，半径 R=2m。试求
27、作用在闸门 AB 上合力的大小及方向。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由于闸门右侧受大气压的作用，左侧液面大气压也通过液体传递到闸门上，闸门两侧所受的大气压相互抵消，因此可假设 P 0 =0，则水平方向合力 P x 为： P x =gh c A x =g RsinabRsina=39200(N) 垂直方向的合力 P z 为： P z =g 式中 为压力体的体积，压力体为弧面起向上至液面所围的柱体体积，此时压力体中实际没有液体，称为虚压力体，P z 方向向上。由于=( R 2 sincos)b，则： )解析：24.(清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)On a s
28、ea-level standard day，a pressure gage，moored below the surface of the ocean(SG=1025)，reads an absolute pressure of 15 MPaHow deep is the instrument?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题意可知：p gage =p absclute 一 p a =150101140(MPa)。 又叫 w h =p gage ，则深度为：h= )解析：25.(中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)如图 266 所示一盛水容器，已知平壁AB=
29、CD=25m，BC 及 AD 为半个圆柱体，半径 R=1 m，自由表面处压强为一个大气压，高度 H=3m，试分别计算作用在单位长度上 AB 面、BC 面和 CD 面所受到的静水总压力。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题意可知，AB 面所受到的静水总压力竖直向上： p AB =gh c .A AB =g(H一 2R).A AB =9800(32)251=24500(N) CD 面所受到的静水总压力竖直向下： P CD =gh c .A CD =gH.A CD =98003251=73500(N) BC 面所受到的静水总压力的水平分力，方向向左： p BCx =gh c .A BCx
30、 =g(HR)2R1=9800(31)21=39200(N) BC 面所受到的静水总压力的垂直分力，方向向上： )解析：26.(东北电力大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 267 所示，p 表示绝对压强，p a 表示大气压强，试在图中括号内填写所表示的压强。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 268 所示。 )解析：27.(东北电力大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 269 所示，有一直径 d=12cm 的圆柱体，其质量 m=5kg，在力 F=100N 的作用下，当淹深 h=05m 时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度 H。（分数
31、：2.00）_正确答案：(正确答案：由题意可知，圆柱体底面上各点所受的表压力为： p g = =131843Pa 由测压管可得，p g =g(H+h)，则可得高度为： H= )解析：28.(中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 2-70 所示，有一压力贮油箱其宽度(垂直于纸面方向)b=2m，箱内油深 h 1 =19m，相对密度为 08，油下面水的深度 h 2 =04m，箱底有一 U 型管水银测压计，其读数h=05m，试求作用在半径 R=1m 的圆柱面 AB 上的总压力的大小和方向。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 2-71 所示，将 B 点压力 p
32、 B 折算成油柱高度： )解析：29.(扬州大学 2005-2006 学年第 2 学期期末考试试题)如图 272 所示，某半圆柱面挡水建筑物，半径R=2m，宽度 b=2m，距自由液面 h=2m 的上端 A 与一挡水板相连，求： (1)求曲面下端 B 的绝对压强和相对压强。 (2)试计算曲面 AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)B 点绝对压强： p“ B =p a +g(h+2R)=98+98(2+22)=1568(kNm 2 ) B 点相对压强：p B =p“ B 一 P a =156898=588(kNm 2 ) (2)曲面 AB 所受
33、水平分力： P x =gh cx A x =g(h+R)2Rb=98(2+2)42=31 36(kN) )解析：30.(扬州大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 273 所示，一个封闭水箱，下面有一 14圆柱曲面 AB，宽为 2m(垂直于纸面方向)，半径 R=1m，h 1 =2m，h 2 =3m，计算曲面 AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题意可知，水平分力： P x =gh cx A x =1000981521=29400(N)=294(kN) 垂直分力： )解析：31.(西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)绘出如图 274 所示曲面上的压力体图，并标出力的方向。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 275 所示。 )解析：
