1、流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编 3 及答案解析(总分：54.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：8，分数：16.00)1.(河海大学 2007 年考研试题)同一种管径和粗糙度的管道，雷诺数不同时，可以在管中形成紊流光滑区、粗糙区或过度粗糙区。（分数：2.00）A.正确B.错误2.河海大学 2007 年考研试题)因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（分数：2.00）A.正确B.错误3.(河海大学 2007 年考研试题)当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。（分数：2.00）A.
2、正确B.错误4.(河海大学 2006 年考研试题)紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（分数：2.00）A.正确B.错误5.(河海大学 2006 年考研试题)液体作层流运动时，相对粗糙度越大，沿程水头损失系数 也越大。（分数：2.00）A.正确B.错误6.(河海大学 2005 年考研试题)层流可以是渐变流也可以是急变流。（分数：2.00）A.正确B.错误7.(河海大学 2005 年考研试题)管壁光滑的管子一定是水力光滑管。（分数：2.00）A.正确B.错误8.(河海大学 2005 年考研试题)在并联管道中，若长管考虑，则支管长的沿程水头损失较大。（分数：2.00）A.正确B.错误二、单项选择题
3、(总题数：9，分数：18.00)9.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）_10.(河海大学 2006 年考研试题)上临界雷诺数是( )。（分数：2.00）A.从紊流转变为层流的判别数B.从层流转变为紊流的判别数C.从缓流转变为急流的判别数D.从缓变流转变为急变流的判别数11.(河海大学 2005 年考研试题)圆管流动的临界雷诺数(下临界雷诺数)( )。（分数：2.00）A.随管径变化B.随液体的密度变化C.随流体的粘度变化D.不随以上变量变化12.(河海大学 2005 年考研试题)圆管层流，实测管轴上流速 04ms，则断面平均流速为( )。（分数：2.00）
4、A.04msB.032 msC.02 msD.01 ms13.(河海大学 2005 年考研试题)紊流附加切应力产生的原因是流体中存在( )。（分数：2.00）A.分子内聚力B.分子运动产生动量变换C.重力D.质点脉动速度引起的动量交换14.(河海大学 2005 年考研试题)圆管流动时过水断面上的切应力分布为( )。（分数：2.00）A.在过水断面上是常数B.管轴处是零，且与半径成正比C.管壁处是零，向管轴线方向增大D.按抛物线变化15.(重庆大学 2007 年考研试题)圆管流动过流断面上切应力为( )。（分数：2.00）A.管轴处为零，且管壁处为最大B.沿径向不变C.管壁处为零，且管轴处为最大
5、D.管轴处为零，管壁处也为零16.(重庆大学 2007 年考研试题)圆管紊流光滑区的沿程阻力系数 ( )。（分数：2.00）A.与雷诺数 Re 有关B.与管壁相对粗糙度 Kd 有关C.与 Re 和 Kd 有关D.与 Re 和管长 Z 有关17.(重庆大学 2007 年考研试题)断面面积相等的圆管和方管，长度、作用水头和管壁相对粗糙度均相同，流动处于阻力平方区，则通过过流断面的流量比 Q 方 Q 圆 为( )。 （分数：2.00）A.B.C.D.三、简答题(总题数：2，分数：4.00)18.(重庆大学 2007 年考研试题)什么是过流断面?在渐变流的过流断面上，压强的分布是什么?（分数：2.00
6、）_19.(重庆大学 2007 年考研试题)形成层流和紊流切应力的主要原因各是什么?（分数：2.00）_四、解答题(总题数：8，分数：16.00)20.(河海大学 2007 年考研试题)一泄洪管递直径 d=40m，长 l=20km，出口中心高程为 50m，上游恒定水位为 30m，沿程水头损失系数 =002，局部水头损失不计。出口用锥形阀控制流量，锥形阀质角=60，如图 617 所示，当锥表阀全开时，求水流对锥形阀的作用力。(取动能与动量校正系数为 1)（分数：2.00）_21.(河海大学 2005 年考研试题)如图 618 所示，有两条矩形断面渡槽，其中一条渠道的 b 1 =5m，h 1 =1
7、m。另一条渠道的 b 2 =25m，h 2 =2m。此外，n 1 =n 2 =0014，底坡 i 1 =i 2 =0004，问这两条渡槽中水流作均匀流时，其通过的流量是否相等?如不等，流量各为多少?并判断两条渠道的水流是急流还是缓流。 （分数：2.00）_22.(河海大学 2005 年考研试题 1)如图 619 所示，用一个 U 形压差计测量一个垂直放置的弯管的局部水头损失系数 。已知弯管的直径 d=025m流量 Q=004m 3 s，U 形压差计的工作流体是四氯化碳，其密度为 1 =1600kgm 3 ，测得 U 形管左右两侧的液面高差为h=70mm，求 。 （分数：2.00）_23.(重庆
8、大学 2008 年考研试题)如图 620 所示，长 L=50m、直径 D=021m 的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径 d=02m，管长 l=6m，泵的抽水量 Q=0064m 3 s，滤水网的局部阻力系数 1 = 2 =60，弯头的局部阻力系数 =03，自流管和吸水管的沿程阻力系数 =002。假定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试求： (1)水池水面与吸水井的水面高差 h； (2)水泵的安装高度 H s =2m 时，水泵进口断面的真空度。 （分数：2.00）_24.(重庆大学 2008 年考研试题)如图 621 所示，油在管中以 v=1ms 的速度向下流
9、动，油的密度=920kgm 3 ，管长 l=3m，管径 d=25mm，水银压差计测得 h=9cm。试求： (1)油在管中的流态。 (2)油的运动粘度 。 (3)若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化?(水银密度“=13600kgm 3 ) （分数：2.00）_25.(重庆大学 2007 年考研试题)不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道 1 的管径 d 1 =02m，管道 2 的管径 d 2 =03m。为了测量管 2 的沿程阻力系数 以及截面突然扩大的局部阻力系数，在突扩处前面装一个测压管，在其他地方再装两测压管，如图 622 所示。已知 l 1 =12m，l 2 =3
10、m，测压管水柱高度 h 1 =80mm，h 2 =162mm，h 3 =152mm，水流量 Q=006ms，试求 和 。 （分数：2.00）_26.(湖南大学 2007 年考研试题)直径 D p =12m 的输气管，其三通部件的水头损失为 （分数：2.00）_27.(浙江大学 2004 年考研试题)如图 623 所示的送水系统中，两支管路上各装一个阀门 k 1 和 k 2 ，管段的长度为 10m(包括局部阻力的当量长度在内)，B 点为泵出口处。各管路的内径均为 38mm。阀门 k 1 和 k 2 适当开启时，泵只向槽 1 送水而不向槽 2 送水，槽 2 的水也不向下流，此时泵入口 e 处真空表
11、读数为 234kPa。已知摩擦因数 均为 0025，水的密度为 1000kgm 3 ，两水槽中液位恒定，且与大气相通。忽略 e、B 间高差。试求： (1)管段 BC(包括所有局部阻力)的总长度为多少 m? (2)若要泵同时向槽1、槽 2 输送水，应如何调节两个阀门? （分数：2.00）_流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编 3 答案解析(总分：54.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：8，分数：16.00)1.(河海大学 2007 年考研试题)同一种管径和粗糙度的管道，雷诺数不同时，可以在管中形成紊流光滑区、粗糙区或过度粗糙区。（分数：2.00）A.正确
12、 B.错误解析：2.河海大学 2007 年考研试题)因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：几条管道在同一点分又，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为：各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等；管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。3.(河海大学 2007 年考研试题)当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：在紊流运动中，可划分：为三个区( 为粘滞切应力， Re 为附加切应力)。粘性底层 0 ：紧靠壁面处的极薄液
13、层，由于壁面限制，紊动受到抑制，即 Re 0，粘制切应力占主导；过渡层 1 ：介于粘性底层与紊流核心区之间的过渡层；紊流核心区：紊动占主导， Re 占主导地位。4.(河海大学 2006 年考研试题)紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：5.(河海大学 2006 年考研试题)液体作层流运动时，相对粗糙度越大，沿程水头损失系数 也越大。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：液体作层流运动时，= ，即沿程水头损失 仅仅与 Re 有关，而与相对粗糙度6.(河海大学 2005 年考研试题)层流可以是渐变流也可以是急变流。（分数：2.00）A.正确 B.错
14、误解析：7.(河海大学 2005 年考研试题)管壁光滑的管子一定是水力光滑管。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：根据粘性底层厚度 0 与绝对粗糙度的对比可将紊流壁面分为以下三类： 0 ，紊流光滑面； 0 0 + 1 ，紊流过渡粗糙面； 0 + 1 ，紊流粗糙面。而光滑管道不一定是水利光滑管。8.(河海大学 2005 年考研试题)在并联管道中，若长管考虑，则支管长的沿程水头损失较大。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等，都等于此时分叉点和汇合点的总水头之差二、单项选择题(总题数：9，分数：18.00)9.单项选择题下列各题的备选
15、答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：10.(河海大学 2006 年考研试题)上临界雷诺数是( )。（分数：2.00）A.从紊流转变为层流的判别数B.从层流转变为紊流的判别数 C.从缓流转变为急流的判别数D.从缓变流转变为急变流的判别数解析：11.(河海大学 2005 年考研试题)圆管流动的临界雷诺数(下临界雷诺数)( )。（分数：2.00）A.随管径变化B.随液体的密度变化C.随流体的粘度变化D.不随以上变量变化 解析：12.(河海大学 2005 年考研试题)圆管层流，实测管轴上流速 04ms，则断面平均流速为( )。（分数：2.00）A.04msB.032 msC.02
16、ms D.01 ms解析：13.(河海大学 2005 年考研试题)紊流附加切应力产生的原因是流体中存在( )。（分数：2.00）A.分子内聚力B.分子运动产生动量变换C.重力D.质点脉动速度引起的动量交换 解析：14.(河海大学 2005 年考研试题)圆管流动时过水断面上的切应力分布为( )。（分数：2.00）A.在过水断面上是常数B.管轴处是零，且与半径成正比 C.管壁处是零，向管轴线方向增大D.按抛物线变化解析：15.(重庆大学 2007 年考研试题)圆管流动过流断面上切应力为( )。（分数：2.00）A.管轴处为零，且管壁处为最大 B.沿径向不变C.管壁处为零，且管轴处为最大D.管轴处为
17、零，管壁处也为零解析：解析：根据16.(重庆大学 2007 年考研试题)圆管紊流光滑区的沿程阻力系数 ( )。（分数：2.00）A.与雷诺数 Re 有关 B.与管壁相对粗糙度 Kd 有关C.与 Re 和 Kd 有关D.与 Re 和管长 Z 有关解析：17.(重庆大学 2007 年考研试题)断面面积相等的圆管和方管，长度、作用水头和管壁相对粗糙度均相同，流动处于阻力平方区，则通过过流断面的流量比 Q 方 Q 圆 为( )。 （分数：2.00）A.B.C. D.解析：解析：设圆管直径为 d 圆 ，方管当量直径为 d 方 。 三、简答题(总题数：2，分数：4.00)18.(重庆大学 2007 年考研
18、试题)什么是过流断面?在渐变流的过流断面上，压强的分布是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：过流断面是指处处与流线垂直的断面。在渐变流的过流断面上，压强分布服从水力学规律。)解析：19.(重庆大学 2007 年考研试题)形成层流和紊流切应力的主要原因各是什么?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：形成层流切应力的主要原因粘滞切应力；形成紊流切应力的主要原因，粘性切应力和惯性切应力。)解析：四、解答题(总题数：8，分数：16.00)20.(河海大学 2007 年考研试题)一泄洪管递直径 d=40m，长 l=20km，出口中心高程为 50m，上游恒定水位为 30m，沿程水头损失系数
19、 =002，局部水头损失不计。出口用锥形阀控制流量，锥形阀质角=60，如图 617 所示，当锥表阀全开时，求水流对锥形阀的作用力。(取动能与动量校正系数为 1)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：分析过水断面 11、2 一 2，列 1 一 1、22 的能量方程： )解析：21.(河海大学 2005 年考研试题)如图 618 所示，有两条矩形断面渡槽，其中一条渠道的 b 1 =5m，h 1 =1m。另一条渠道的 b 2 =25m，h 2 =2m。此外，n 1 =n 2 =0014，底坡 i 1 =i 2 =0004，问这两条渡槽中水流作均匀流时，其通过的流量是否相等?如不等，流量各为多少?
20、并判断两条渠道的水流是急流还是缓流。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由题意可知，水力半径为： )解析：22.(河海大学 2005 年考研试题 1)如图 619 所示，用一个 U 形压差计测量一个垂直放置的弯管的局部水头损失系数 。已知弯管的直径 d=025m流量 Q=004m 3 s，U 形压差计的工作流体是四氯化碳，其密度为 1 =1600kgm 3 ，测得 U 形管左右两侧的液面高差为h=70mm，求 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：对于 1，2 断面静水压强平衡，有： p 1 +g(x+y)+gh=p 2 +gy+“gh+h m p 1 +g(x+h)一 “gh
21、=p 2 因此有： p 2 =p 1 +gx+gh 一 16gh 则 p 2 =p 1 +gx 一 06g007，因此有： p 1 一 p 2 =(0042 一 x)g 列 1 一 122 能量方程： )解析：23.(重庆大学 2008 年考研试题)如图 620 所示，长 L=50m、直径 D=021m 的自流管，将水自水池引至吸水井中，然后用水泵送至水塔。已知泵的吸水管直径 d=02m，管长 l=6m，泵的抽水量 Q=0064m 3 s，滤水网的局部阻力系数 1 = 2 =60，弯头的局部阻力系数 =03，自流管和吸水管的沿程阻力系数 =002。假定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试求：
22、(1)水池水面与吸水井的水面高差 h； (2)水泵的安装高度 H s =2m 时，水泵进口断面的真空度。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：24.(重庆大学 2008 年考研试题)如图 621 所示，油在管中以 v=1ms 的速度向下流动，油的密度=920kgm 3 ，管长 l=3m，管径 d=25mm，水银压差计测得 h=9cm。试求： (1)油在管中的流态。 (2)油的运动粘度 。 (3)若保持相同的平均速度反方向运动时，压差计的读数有何变化?(水银密度“=13600kgm 3 ) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)p 1 、p 2 的压强关系： p 2 =
23、p 1 +r 水 (l+h+h)-r Hg h-r 水 h p 2 =p 1 =r 水 (l+h)一 r Hg h 列 11 至 22 截面的能量方程： (3)若以相同流速反向时，由于延迟损失的方向发牛改变，则压善计液面府该是左低右高，p 1 、p 2 的压强关系为： p 2 =p 1 +r 水 (l+h+h)+r Hg h“-r 水 (h“+h) p 2 -p 1 =r 水 (l-h“)+r Hg h“ 列 22 至 11 截面的能量方程： )解析：25.(重庆大学 2007 年考研试题)不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道 1 的管径 d 1 =02m，管道 2 的管径 d 2
24、=03m。为了测量管 2 的沿程阻力系数 以及截面突然扩大的局部阻力系数，在突扩处前面装一个测压管，在其他地方再装两测压管，如图 622 所示。已知 l 1 =12m，l 2 =3m，测压管水柱高度 h 1 =80mm，h 2 =162mm，h 3 =152mm，水流量 Q=006ms，试求 和 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：26.(湖南大学 2007 年考研试题)直径 D p =12m 的输气管，其三通部件的水头损失为 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：27.(浙江大学 2004 年考研试题)如图 623 所示的送水系统中，两支管路上各装一个阀门
25、k 1 和 k 2 ，管段的长度为 10m(包括局部阻力的当量长度在内)，B 点为泵出口处。各管路的内径均为 38mm。阀门 k 1 和 k 2 适当开启时，泵只向槽 1 送水而不向槽 2 送水，槽 2 的水也不向下流，此时泵入口 e 处真空表读数为 234kPa。已知摩擦因数 均为 0025，水的密度为 1000kgm 3 ，两水槽中液位恒定，且与大气相通。忽略 e、B 间高差。试求： (1)管段 BC(包括所有局部阻力)的总长度为多少 m? (2)若要泵同时向槽1、槽 2 输送水，应如何调节两个阀门? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)在 e 点与 AA 处列伯努利方程： )解析：
