1、流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 1 及答案与解析1 (北京航空航天大学 2007 年考研试题)一收缩管流如图 410 所示，已知 1、2 处的直径分别为 D1、D 2，2 处的压力 P2pa，1 处的速度为 u1，测压计高差为 h，两种液体的密度分别为 1、 2。求法兰螺栓所受的力。2 (北京航空航天大学 2006 年考研试题)如图 412 所示，水从喷嘴射出冲击到弯管，v=419m s，已知水管内的压强是 110KP。忽略摩擦，流动定常，求： (1)射流的质量流量。 (2)弯管中水柱的高度 H。 水的密度为 =1000kgm 3。3 (北京航空航天大学 2006 年考研试题)如图
2、 413 所示，小车水箱中的水泵将水抽出并以速度 v 水平冲击到弯板后向斜上方射出，已知水射出的体积流量为 Q，水箱中水的体积为 Qm。设流动定常并忽略摩擦，水的密度为 ，求射流在 A、B 两种情况下，保持小车需要的力 F。4 (北京航空航天大学 2005 年考研试题)如图 415 所示，一文丘里管推动控制机构的活塞 A 上升。已知活塞直径为 D，自重为 N，文丘里管直径为 D1，喉部直径为D2，问文丘里管中流体体积流量为多大时，可将活塞托起 ?(忽略流体自重)。5 (东南大学 2004 年考研试题)如图 417 所示，一倒置 U 形管，上部为密度=780kgm 3 的油，用来测定水管中的流速
3、，若读数h=260mm，求管中流速。6 (东南大学 2004 年考研试题)有一沿铅垂直立墙壁敷设的弯管如图 418 所示，弯头转角为 90，起始断面 11 到断面 22 的轴线长度 l=314m，两断面中心高差z=2m。已知断面 11 中心处动水压强 p1=117600Nm 2，两断面之间水头损失hw=01 m H2O，管径 d=02m，流量 Q=006m 3s。试求水流对弯头的作用力F。7 (东南大学 2003 年考研试题)设将一固定平板放在水平射流中，并垂直于射流的轴线，该平板截取射流流量的一部分为 Q1，并引起射流的剩余部分偏转一角度 ，如图 419 所示。已知 v=30ms，Q=361
4、s ，Q 1=121s。若不计能量损失(摩擦阻力)和液体重量的影响，试求作用在固定平板上的冲击力 F。8 (武汉大学 2009 年考研试题)定性绘出如图 4-20 所示短管道的总水头线和测压管水头线。并标出 A 点的位置水头、压强水头、流速水头、测压管水头和总水头。9 (武汉大学 2009 年考研试题)如图 4-22 所示为用虹吸管越堤引水。已知管径d=02m ，h 1=2m，h 2=4m。不计水头损失，取动能修正系数为 1。试求。(1)虹吸管的流量 Q；(2)设允许最大真空值为 7m 水头，B 点的真空压强是否超过最大允许值?10 (武汉大学 2009 年考研试题)混凝土建筑物中的引水分叉管
5、如图 423 所示。各管中心线在同一水平面上，主管直径 D=3m，分叉管直径 d=2m。转弯角 =60，通过的总流量 Q=35m3s，断面 11 的压强水头 p1y=30m 水柱高，如不计水头损失，试求水流对建筑物的作用力。11 (武汉大学 2008 年考研试题)定性绘出如图 425 所示短管道的抽水系统总水头线和测压管水头线(上、下游水库流速近似为零)。12 (武汉大学 2008 年考研试题)如图 427 所示虹吸装置，管径均为 d=200mm，管长 lAC=10m， lCE=15m， A=05， B=D=09， E=18，=003。求：(1)通过虹吸管的恒定的流流量 Q。(2)上下游水位差
6、 z。13 (武汉大学 2008 年考研试题)有一水平放置的管道，如图 428 所示。管径d1=10cm，d 2=5cm。管中流量 Q=10Ls。测管高度 H=2m。不计管道收缩段的水头损失。取动量和动能校正系数均为 1。求水流作用于收缩段管壁上的力。14 (武汉大学 2007 年考研试题)定性绘出如图 4-30 所示短管道的总水头线和测压管水头线。15 (武汉大学 2007 年考研试题)如图 4-32 所示水由水箱 1 经圆滑无摩擦的孔口水平射出，冲击到一平板上，平板刚能封盖住水箱 2 的孔口。已知两孔口中心线重合，且 d2=2d1，试证明两水箱孔口作用水头满足 h1=2h2。16 (天津大
7、学 2002 年考研试题)如图 4-33 所示，为该装置即时的水流状态，若闸门开度减小，阀门前后两根测压管中的水面将如何变化?为什么?17 (中国科学院一中国科技大学 2007 年考研试题)作用于物质微元的力分为表面力与体积力两类。体积力做功会改变流体的内能吗?流体内的内能改变通常由哪些因素决定?三、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。18 (武汉大学 2009 年考研试题)用能量方程或动量方程求解水力学问题时，两过水断面取在渐变流断面上，其目的是_。19 (武汉大学 2008 年考研试题)用能量方程求解水力学问题时，两个过水断面选择在渐变断面上是因为渐变流断面上_。20 (河海
8、大学 2006 年考研试题)有限管道的流速 v=3ms，由于突然关闭阀门，形成直接水量。如波速 c=980ms ，则水头上升_m。21 (武汉大学 2007 年考研试题)在实验时，对空气压差计进行排气的目的是保证压差计液面上的气压为当地大气压强。（A）正确（B）错误22 (武汉大学 2007 年考研试题)水流过流断面上平均压强的大小和正负与基准面的选择无关。（A）正确（B）错误23 (天津大学 2004 年考研试题)用能量方程推导文丘里流量计的流量公式 Q=K时，管道水平放置与倾斜放置其结果不同。（A）正确（B）错误24 (河海大学 2006 年考研试题)均匀流是过水断面流速均匀分布的水流。（
9、A）正确（B）错误五、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。25 (武汉大学 2009 年考研试题)恒定总流的能量方程 z1 +hw1-2，式中各项代表 ( )。（A）单位体积液体所具有的能量（B）单位质量液体所具有的能量（C）单位重量液体所具有的能量（D）以上答案都不对26 (武汉大学 2007 年考研试题)均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是( )。（A）互相平行的直线（B）互相平行的曲线（C）互不平行的直线（D）互不平行的曲线27 (武汉大学 2007 年考研试题)恒定总流的能量方程 z1+ +hw1-2 式中各项代表( ) 。（A）单位体积液体所具有的能量（B）单位质
10、量液体所具有的能量（C）单位重量液体所具有的能量（D）以上答案都不对28 (武汉大学 2007 年考研试题)毕托管可以用来测( )。（A）瞬时流速（B）时均流速（C）脉动流速（D）脉动压强29 (天津大学 2004 年考研试题)有压管道的总水头线与测压管水头线的基本规律是( )。（A）总水头线是沿程下降的（B）测压管水头线是沿程下降的（C）总水头线和测压管水头线沿程可升可降（D）测压管水头线沿程有可升可降30 (河海大学 2006 年考研试题)有压管道的测管水头线( )。（A）只能沿流上升（B）只能沿流下降（C）可以沿流上升，也可以沿流下降（D）只能沿流不变流体力学（流体动力学基础）历年真题试
11、卷汇编 1 答案与解析1 【正确答案】 选取如图 411 所示的控制体，由流量连续可得：A 1u1=A2u2 于是得： 又因为 pa=pa，则： p=( 2 一 1)gh 通过列 1、2 间流体的动量方程整理得到有： F=mv 2+p2A2+pa(A1 一 A2)：一 (my1+p1A1)=1A1v1(v2 一 v1)+(p2A1 一 p1A1)【知识模块】 流体动力学基础2 【正确答案】 (1)射流的质量流量应该为密度与体积流量的乘积，因为体积流量Q=Aoutvout，所以有： =Aoutvout=1000002 2417=5365(kgs)(2)喷嘴出口处静压是大气压 pa，列两处的能量方
12、程得：【知识模块】 流体动力学基础3 【正确答案】 A 情况下。取所有物体为控制体，流入、流出的 V 均为 0 且定常，即系统不受任何外力，所以 F=0。 B 情况下。设一个量 h，控制体如图 4 一 14 所示。 水平方向流入( v)in=0，所以只有在将流体抽出时受到的力的水平分力，所以 F 为 ( v)out 在 x 方向的投影。 对 a 截面和 b 截面列伯努利方程，a 为喷嘴出口截面，b 为出控制体截面。列两边的能量方程有：【知识模块】 流体动力学基础4 【正确答案】 如图 416 所示，由质量守恒，得：v 1A1=v2A2 【知识模块】 流体动力学基础5 【正确答案】 用 p表示静
13、压，p 表示总压。设水的密度为 水 。 因为 B 点为壁上一点速度为零，所以有：p B=pB。 A 到 B 由测压原理有：p A 水 g(zBzA)一 水gh+gh=pB【知识模块】 流体动力学基础6 【正确答案】 取 1 一 1 断面、22 断面和水流与管壁相接触的表面为控制体，则： v= =191(m s)，p 2=1362(Pa) 对 x 轴：(117610 3). d2+Fx=一1010 30 06191。解得： F x=3807(N) 对 y 轴： F=一p2A+G=1010 3006191 G=gV=1010 398 d2314 解得： Fy=342578(N) 因此有： F= =
14、51214(N)【知识模块】 流体动力学基础7 【正确答案】 由于不计能量损失，由伯努力方程可知：v 2=v2=30(ms) 再取两边位置的动量方程：y 方向： Q 2v2sin-Q1v1-Fy=0x 方向： Q 2hv2cos 一 Dv=Fx 因为档板竖直放置，故 Fy=0，则： sin= =30 于是 Fx=Q2v2cos 一Qv，代入数据得： F x=一 4565(N) 由牛顿第三定律知，挡板受到的力水平向右且大小为 4565N【知识模块】 流体动力学基础8 【正确答案】 总水头线和测压管水头线及相关指标值如图 4-21 所示。【知识模块】 流体动力学基础9 【正确答案】 所以没有超过真
15、空度的要求。【知识模块】 流体动力学基础10 【正确答案】 取如图 424 所示的控制体。【知识模块】 流体动力学基础11 【正确答案】 抽水系统总水头线和测压管水头线如图 426 所示。【知识模块】 流体动力学基础12 【正确答案】 (1)以下游水面为基准面，建立 C 断面及下游水库的伯努利方程式：【知识模块】 流体动力学基础13 【正确答案】 分析题如图 429 所示，列 11、22 能量方程：因此有：p2=0755=74kNm 2 列 x 方向动量方程：一 Rx 一 p2A2+p1A2=Q(v2 一 v1) 又 =1，整理并代入数据得： -R x=p2A2 一 p1A1+Q(v2 一 v
16、1)=一 10131 N 由牛顿第三定律知，水流作用于收缩管壁上的力为： R=一 Rx=10131N【知识模块】 流体动力学基础14 【正确答案】 总水头线和测压管水头线如图 431 所示。【知识模块】 流体动力学基础15 【正确答案】 当平板刚能封盖住水箱 2 的孔口时，平板右侧所受的力为静水压力 px，又易知 px=h2 d22，方向向左。 平板左侧所受的力为水的冲力 Fx 与平板对水流的力 Rx 大小相等，方向相反。以右侧水箱出口后的水流为对象，列 x 方向的动量方程： 一 Rx=Q(vzx 一 v1x)=Q(0 一 v1)=v12 d12 水流的末速度 vzx=0，初速度 v1x=v1
17、。 以孔口中心为基准面，列水箱与出口断面能量方程： 当平板刚能封盖住水箱2 的孔口时，则有： p x=Fx=Rx 综合以上各式可得： h 1= =2h2 证毕。【知识模块】 流体动力学基础16 【正确答案】 左边测压管水面上升，右边测压管水面下降。当阀门开度减小，流量逐渐减小，阀门左段管中水流的动能将部分转化为压能，使测压管水面上升。右端管由于出口水流不断流出，总量愈来愈小，测压管水面也随之下降。也可以认为阀门开度减小增大了水头损失，使两测压管高差增大。【知识模块】 流体动力学基础17 【正确答案】 体积力不会改变流体的内能。改变内能的因素有体积应变率(可压缩性)，粘性力做功，热传导，辐射和化
18、学反应等。【知识模块】 流体动力学基础三、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。18 【正确答案】 利用渐变流断面测压管水头为常数的特性计算动水压强和动水总压力【知识模块】 流体动力学基础19 【正确答案】 测压管水头为常数(z+ =C)【知识模块】 流体动力学基础20 【正确答案】 300【知识模块】 流体动力学基础21 【正确答案】 B【试题解析】 压差计液面上的气压可以是当地大气压强，也可以不等于当地大气压强，对空气压差计进行排气的真正目的是保证排去压差计中的气泡，因为有气泡会影响测量的准确度和计算结果。【知识模块】 流体动力学基础22 【正确答案】 A【试题解析】 压强的大
19、小和正负与基准面(位置高低)的选择无关，压强的大小和正负与压强的基准(相对压强、绝对压强)有关。【知识模块】 流体动力学基础23 【正确答案】 B【试题解析】 结果是相同的。【知识模块】 流体动力学基础24 【正确答案】 B【试题解析】 均匀流是指流速的大小和方向不沿流线变化，均匀流的一个重要特征：流线是相互平行的直线，所以过水断面是平面，且面积不变； 抛物线分布、矩形分布的断面流速也是均匀分布的，但都并不是均匀流。【知识模块】 流体动力学基础五、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。25 【正确答案】 C【知识模块】 流体动力学基础26 【正确答案】 A【知识模块】 流体动力学基础27 【正确答案】 C【知识模块】 流体动力学基础28 【正确答案】 B【知识模块】 流体动力学基础29 【正确答案】 A,D【知识模块】 流体动力学基础30 【正确答案】 C【知识模块】 流体动力学基础
