1、流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编 6 及答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：6，分数：12.00)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.(武汉科技大学 2008 年考研试题)断面面积相同的圆形和正方形有压管道，圆形和方形管道的水力半径之比为( )。（分数：2.00）A.B.C.2D.13.(武汉科技大学 2008 年考研试题)阻力平方区的紊流的沿程阻力系数( )。（分数：2.00）A.仅与雷诺数有关B.仅与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关D.是常数4.(武汉科技大学 2008 年考研试题)
2、某变径管的雷诺数之比 Re 1 ：Re 2 =1：2，则其管径之比 d 1 ：d 2 为( )（分数：2.00）A.2：1B.1：1C.1：2D.1：45.(武汉科技大学 2008 年考研试题)两沿程阻力系数相同且长度相同的并联圆形管道，已知 d 1 =2d 2 ，则流量之比 Q 1 ：Q 2 为( )。（分数：2.00）A.1：2B.1：2 2.5C.1：2 1/3D.1：2 16/36.(武汉科技大学 2008 年考研试题)层流的沿程阻力系数( )。（分数：2.00）A.仅与雷诺数有关B.仅与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关D.是常数二、填空题(总题数：5，分数：10.00)7.
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）_8.(武汉科技大学 2008 年考研试题)_流中只有沿程阻力系数。（分数：2.00）_9.(武汉科技大学 2008 年考研试题)有一管径 d=4m 的管道，其糙率 n=0025，则谢才系数为_m 0.5 s，沿程阻力系数为_。（分数：2.00）_10.(武汉科技大学 2008 年考研试题)雷诺数的物理意义是表示惯性力和_力之比；而佛汝德数的物理意义是表示惯性力和_力之比。（分数：2.00）_11.(西安建筑科技大学 2010 年考研试题)将圆管有压流的管轴处与管壁处相比，_的流速大，_的流速梯度大，_的粘性切应力大。（分数：
4、2.00）_三、简答题(总题数：7，分数：14.00)12.(中国石油大学 2006 年考研试题)什么是系统、控制体?（分数：2.00）_13.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述压力管路的主要特点。（分数：2.00）_14.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述层流与紊流。（分数：2.00）_15.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述工程流体力学中的缓变流断面及引入的目的。（分数：2.00）_16.(武汉科技大学 2007 年考研试题)水力光滑管与水力粗糙管。（分数：2.00）_17.(武汉科技大学 2007 年考研试题)紊流中剪切应力。（分数：2.00）_18.(西安建筑科
5、技大学 2010 年考研试题)1904 年，普朗特提出的附面层概念指的是什么?它对流体力学的研究有何意义?（分数：2.00）_四、解答题(总题数：9，分数：18.00)19.浙江大学 2003 年考研试题)如图 624 所示，欲用离心泵将江中水送至 10m 高处水塔，输送量 V=30m 3 hr，管路总长 L=150m(包括局部阻力的当量长度)，管子尺寸均为 1144mm，取摩擦因数=002，试问： (1)若选用的离心泵的特性曲线为 H=40 一 0015V 2 ，式中 V 单位为 m 3 h，H 的单位为 m，该泵是否适用? (2)此泵正常运转后，管路实际流量为多少 m 3 hr? (3)为
6、了使流量满足设计要求，需用出口阀进行流量调节。则消耗在该阀门上的阻力损失增加多少 Jkg? （分数：2.00）_20.(中国石油大学 2005 年考研试题)如图 625 所示，有一串并联智路，连接两个水池，两水池的水面差为 6m，管路直径 d 1 =100cm，d 2 =d 3 =50cm，每段管长均为 200m，沿程阻力系数为： 1 =0016， 2 =001， 3 =002。忽略局部阻力，求 l 1 管段的流量 Q。 （分数：2.00）_21.(中国石油大学 2004 年考研试题)如图 626 所示，设有一具有自由表面的薄层粘性流体的稳定层流，流体密度为 ，粘度为 ，求： (1)流动的速度
7、分布。 (2)在自由界面下具有与平均流速相同速度的流体层的深度。 （分数：2.00）_22.(中国石油大学 2004 年考研试题)如图 627 所示，已知 H=40m，l 1 =150m，l 2 =100m，l 3 =120m，l 4 =800m，d 1 =100mm，d 2 =120mm，d 3 =90mm，d 4 =150mm，=0025，求管路系统的水流量 Q 及 Q 2 、Q 3 。 （分数：2.00）_23.(中国石油大学 2006 年考研试题)如图 628 所示，输水管道直径 d=50mm，流量 Q=33410 -3 m 3 s，水银压差计读值h=150mm 汞柱，沿程损失不计。试
8、求阀门 k 的局部阻力系数多大? （分数：2.00）_24.(中国石油大学 2006 年考研试题)如图 629 所示，二联水箱上装有三个处于同一高度并且面积相同为3cm 2 ，流量系数同为 06 的孔口，进水量为 Q=3Ls，在稳定(定常)流动的情况下。试求 Q 1 、Q 2 、Q 3 、H 1 、H 2 。 （分数：2.00）_25.(中国海洋大学 2005 年考研试题)匀速地将水注入直立的圆柱形盆内，注入流量为 q=15cm 3 s。盆底有一极小的孔，其截面积为 s=05cm 2 ，问盆中水面保持多大的高度。（分数：2.00）_26.(武汉科技大学 2007 年考研试题)一润滑泵从地下室向
9、地面设备供油的管路如图 6-31 所示。已知泵出口至润滑点的高差为 20m；管路总长为 100m，管内径 d=50mm；润滑油粘度的最大值为 50mm 2 s，密度为 890kgm 3 ；管路元件的总局部阻力系数=32；图中坐标 z 为负铅锤方向，供油流量 Q=310 -3 m 3 s，泵的总效率为 =076。试求： (1)泵出口压强 p 1 。 (2)泵的输入功率 N。 （分数：2.00）_27.(西安建筑科技大学 2010 年考研试题)管道系统如图 632 所示，管长 l 1 =l 2 =40m，直径 d 1 =40mm，d 2 =80mm，两水箱水面高差 H=20m，沿程阻力系数 1 =
10、004， 2 =0035，局部阻力系统 1 =05， 2 =02，其他阻力系数自定，试求流量。 （分数：2.00）_五、名词解释题(总题数：1，分数：2.00)28.(西安建筑科技大学 2009 年考研试题)层流。（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 6 答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：6，分数：12.00)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.(武汉科技大学 2008 年考研试题)断面面积相同的圆形和正方形有压管道，圆形和方形管道的水力半径之比为( )。（分数：2.00）
11、A.B. C.2D.1解析：3.(武汉科技大学 2008 年考研试题)阻力平方区的紊流的沿程阻力系数( )。（分数：2.00）A.仅与雷诺数有关B.仅与相对粗糙度有关 C.与雷诺数及相对粗糙度有关D.是常数解析：4.(武汉科技大学 2008 年考研试题)某变径管的雷诺数之比 Re 1 ：Re 2 =1：2，则其管径之比 d 1 ：d 2 为( )（分数：2.00）A.2：1 B.1：1C.1：2D.1：4解析：5.(武汉科技大学 2008 年考研试题)两沿程阻力系数相同且长度相同的并联圆形管道，已知 d 1 =2d 2 ，则流量之比 Q 1 ：Q 2 为( )。（分数：2.00）A.1：2B.
12、1：2 2.5 C.1：2 1/3D.1：2 16/3解析：6.(武汉科技大学 2008 年考研试题)层流的沿程阻力系数( )。（分数：2.00）A.仅与雷诺数有关 B.仅与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关D.是常数解析：二、填空题(总题数：5，分数：10.00)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.(武汉科技大学 2008 年考研试题)_流中只有沿程阻力系数。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：均匀)解析：9.(武汉科技大学 2008 年考研试题)有一管径 d=4m 的管道，其糙率 n=0025，则谢才系数为_m 0.5 s，沿程
13、阻力系数为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：40 0049)解析：10.(武汉科技大学 2008 年考研试题)雷诺数的物理意义是表示惯性力和_力之比；而佛汝德数的物理意义是表示惯性力和_力之比。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：粘滞重)解析：11.(西安建筑科技大学 2010 年考研试题)将圆管有压流的管轴处与管壁处相比，_的流速大，_的流速梯度大，_的粘性切应力大。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：管轴处管壁处 管壁处)解析：三、简答题(总题数：7，分数：14.00)12.(中国石油大学 2006 年考研试题)什么是系统、控制体?（分数：2.00）_正确答案：(正
14、确答案：系统是一团流体质点的集合，它始终包含着相同的流体质点，而且具有确定的质量。控制体是指流场中某一确定的空间区域，这个区域的周界称为控制面。控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系统是固定不变的，它所包含的流体的量可能时刻改变。)解析：13.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述压力管路的主要特点。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：液流充满全管、在一定压力下流动。)解析：14.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述层流与紊流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)层流：流体质点平行向前推进，各层之间无掺混。主要以粘性力为主，表现为质点的摩擦和变形。 (2)紊流：单个
15、流体质点无规则的运动，不断掺混、碰撞，整体以平均速度向前推进。主要以惯性力为主，表现为质点的撞击和混掺。)解析：15.(中国石油大学 2005 年考研试题)简述工程流体力学中的缓变流断面及引入的目的。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在缓变流断面，流线间夹角很小，近似平行。流线曲率半径很大，近似直线的流动。引入缓变流断面的目的是忽略由于 )解析：16.(武汉科技大学 2007 年考研试题)水力光滑管与水力粗糙管。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流动状态为紊流时，其边界层存在层流底层，该层的厚度 极小，只有毫米级的尺度。实际管道内壁面的峰与谷间的平均距离称为管壁绝对粗糙度(即实
16、际粗糙度)。 若 ，管壁绝对粗糙度 完全淹没在层流底层 中，因此， 对紊流核心的影响很小，即 对能量损失的影响很小，如图 630(a)所示。管道中的这种流动称为水力光滑。 若 ，管壁绝对粗糙度 完全暴露在层流底层 之外。具有一定速度的流体质点对壁面凸出部位产撞击，该部分的流体因此产生激烈的速度改变，导致局部涡旋，其影响同时传递到紊流核心区，如图 630(b)所示。因此， 对能量损失的影响极大。管道中的这种流动称为水力粗糙。 )解析：17.(武汉科技大学 2007 年考研试题)紊流中剪切应力。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在紊流核心区及过渡层，流体的脉动使流体质点间存在交换或掺混，质
17、点的交换或掺混实质上是动量的改变，这个改变附加了流体运动的剪切应力。这个剪切应力是紊流流动的附加阻力。普朗特(LPrandtl)认为这个附加阻力为 t = ，式中， t 为紊动剪切应力； 为流体密度；)解析：18.(西安建筑科技大学 2010 年考研试题)1904 年，普朗特提出的附面层概念指的是什么?它对流体力学的研究有何意义?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在大雷诺数下，紧靠物体表面流速从零急剧增加到与来流速度相同数量级的流体薄层为附面层，也称为边界层。 附面层概念的意义在于合理地推翻并解释了达朗贝尔佯谬，奠定了流体力学后续研究的基础，使得对非理想流体流动的研究成为可能。)解析：
18、四、解答题(总题数：9，分数：18.00)19.浙江大学 2003 年考研试题)如图 624 所示，欲用离心泵将江中水送至 10m 高处水塔，输送量 V=30m 3 hr，管路总长 L=150m(包括局部阻力的当量长度)，管子尺寸均为 1144mm，取摩擦因数=002，试问： (1)若选用的离心泵的特性曲线为 H=40 一 0015V 2 ，式中 V 单位为 m 3 h，H 的单位为 m，该泵是否适用? (2)此泵正常运转后，管路实际流量为多少 m 3 hr? (3)为了使流量满足设计要求，需用出口阀进行流量调节。则消耗在该阀门上的阻力损失增加多少 Jkg? （分数：2.00）_正确答案：(正
19、确答案： 已知 V=30m 3 h，代入上式解得： h e =1129(m) 又根据本题所给的离心泵的特性曲线方程：H=400015V 2 将 V=30(m 2 h)代入上式，可得：H=265(m)。 因为H=265m1129m，即离心泵的扬程大于管内流动总机械能，故此泵适用。 (2)正常运转后，根据管路的特性曲线： 代入数据化简，得： h e =10+0001436V 2 又知泵的特性曲线方程： H=400015V 2 因为泵正常运转后 h e =H，所以有： 10+0001436V 2 =400015V 2 解得： V=427(m 3 s) (3)为了使流量满足设计要求应使阀门减小，流量增
20、大，分析整个管路，增加的阻力损失 h t 为： )解析：20.(中国石油大学 2005 年考研试题)如图 625 所示，有一串并联智路，连接两个水池，两水池的水面差为 6m，管路直径 d 1 =100cm，d 2 =d 3 =50cm，每段管长均为 200m，沿程阻力系数为： 1 =0016， 2 =001， 3 =002。忽略局部阻力，求 l 1 管段的流量 Q。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：因为总水头 H= )解析：21.(中国石油大学 2004 年考研试题)如图 626 所示，设有一具有自由表面的薄层粘性流体的稳定层流，流体密度为 ，粘度为 ，求： (1)流动的速度分布。
21、(2)在自由界面下具有与平均流速相同速度的流体层的深度。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：22.(中国石油大学 2004 年考研试题)如图 627 所示，已知 H=40m，l 1 =150m，l 2 =100m，l 3 =120m，l 4 =800m，d 1 =100mm，d 2 =120mm，d 3 =90mm，d 4 =150mm，=0025，求管路系统的水流量 Q 及 Q 2 、Q 3 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：23.(中国石油大学 2006 年考研试题)如图 628 所示，输水管道直径 d=50mm，流量 Q=33410 -3 m 3
22、s，水银压差计读值h=150mm 汞柱，沿程损失不计。试求阀门 k 的局部阻力系数多大? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：阀门 k 的局部阻力系数为 128。)解析：24.(中国石油大学 2006 年考研试题)如图 629 所示，二联水箱上装有三个处于同一高度并且面积相同为3cm 2 ，流量系数同为 06 的孔口，进水量为 Q=3Ls，在稳定(定常)流动的情况下。试求 Q 1 、Q 2 、Q 3 、H 1 、H 2 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：定常流动时，有： Q=Q 1 +Q 2 Q 2 =Q 3 )解析：25.(中国海洋大学 2005 年考研试题)匀速地将水注入
23、直立的圆柱形盆内，注入流量为 q=15cm 3 s。盆底有一极小的孔，其截面积为 s=05cm 2 ，问盆中水面保持多大的高度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：由伯努利方程知，小孔出流速度：v= )解析：26.(武汉科技大学 2007 年考研试题)一润滑泵从地下室向地面设备供油的管路如图 6-31 所示。已知泵出口至润滑点的高差为 20m；管路总长为 100m，管内径 d=50mm；润滑油粘度的最大值为 50mm 2 s，密度为 890kgm 3 ；管路元件的总局部阻力系数=32；图中坐标 z 为负铅锤方向，供油流量 Q=310 -3 m 3 s，泵的总效率为 =076。试求： (1
24、)泵出口压强 p 1 。 (2)泵的输入功率 N。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：27.(西安建筑科技大学 2010 年考研试题)管道系统如图 632 所示，管长 l 1 =l 2 =40m，直径 d 1 =40mm，d 2 =80mm，两水箱水面高差 H=20m，沿程阻力系数 1 =004， 2 =0035，局部阻力系统 1 =05， 2 =02，其他阻力系数自定，试求流量。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：五、名词解释题(总题数：1，分数：2.00)28.(西安建筑科技大学 2009 年考研试题)层流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流体呈层状流动，各流层互不掺混，流层间服从牛顿内摩擦定律。)解析：
