1、2007 年华中科技大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷及答案与解析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 hf 与速度 v 有何躲?2 简述定常流动和非定常流动的区别，结合工程实例说明。二、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。3 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。4 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。5 在重力场中，定常不可压缩流体的伯努利方程为 2+ =C，
2、式中，z 表示单位重量流体的_； 表示单位重量流体的_； 表示压力对单位重量流体的功。6 湍流时的切应力有_作用在_处和_作用在_处。7 力学相似包括_、_和_。8 雷诺数的物理意义是_，其表达式为_。9 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”)。10 作用在流体上的力分为_和_两种。11 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。12 如
3、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) 13 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 3s 。求支持叶片所需力的大小及方向。14 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 h1=15m 和 h2=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。15 如图附录 15 所示，用一个 U 形压差计
4、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 3s，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 )。16 已知流场的速度分布为 u=x2 一 y2+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 x2+y2=1 的速度环量。2007 年华中科技大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷答案与解析1 【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
5、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 hf=2 【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。二、填空题请完成下列各题，在各
6、题的空处填入恰当的答案。3 【正确答案】 拉格朗日 欧拉4 【正确答案】 非定常性不均匀性5 【正确答案】 位能 动能6 【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7 【正确答案】 流场的几何相似 运动相似 动力相似8 【正确答案】 反映了流体质点的惯性力与粘性力之比 Re=9 【正确答案】 相等10 【正确答案】 质量力 表面力11 【正确答案】 物体匀速下滑，受力分析如图附录 11 所示。12 【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hc=R+h=015+06=075m，其所受作用力为： F=rh cA=ghcR2=51
7、98(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，总压力的水平分力为： F x=ghcAx=ghcnR2=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：13 【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 pa，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 m2V2 一 qm1V1 且 x，y 方向的分力为： V 1x=一V，V 2x=sin30.V，V 1y=0，V 2y=cos30.V14 【正确答案】 设水渠宽为单位长 l，则上游 A1=h1，下游 A2=h2。由质量守恒可得 A1V1=A2V2，所以：由上式可得： Fx=一 24525(N) ，Q m=.A1V1=4200(kgs) 所以，水平冲击力为 24525N 。15 【正确答案】 对入口截面及出口截面列能量方程：16 【正确答案】 因其无旋，故速度环量为 0。
