1、流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 2 及答案与解析1 (河海大学 2006 年考研试题)有压管道中水流作均匀流动时，总水头线、测压管水头线和管轴线三者必定平行。（A）正确（B）错误二、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。2 (河海大学 2006 年考研试题)当等直径管道的管轴线高程沿流向下降时，管轴线的动水压强沿流向( ) 。（A）增大（B）减小（C）不变（D）不定3 (浙江大学 2004 年考研试题)层流与湍流的本质区别是( )。（A）湍流速度层流速度（B）流道截面大的为湍流，截面小的为层流（C）层流的雷诺数2006 年考研试题)(1)节流式流量计的工作原理 ?(
2、2)某输水管路上安装丁孔板流量计，当气一水压差计读数为h=4cm 时，通过流量为 4Ls；当气一水压差计读数为h=9cm 时，则通过流量为多少 Ls?18 (中国石油大学2006 年考研试题)写出直角坐标下动量方程解析式，方程中作用力一般有哪几种?19 (中国石油大学 2006 年考研试题)如图 448 所示，流动自上而下，已知该装置中水的流量为 Q=002m 3s，AB 两断面之间的压强差为 pBpA=11772Nm 2，AB 两断面直径分别为 dA=15cm、d B=75cm，AB 之间高差a=24m。 (1)如果 AB 之间的水头损失表示为 ，试求 的值。 (2)试求水银差压计中的读数
3、h。20 (中国石油大学 2005 年考研试题)有一稳压水箱下面接有矩形水嘴，宽 01m，高 005m，通过水嘴的射流冲击在边长为 12m 的的光滑平扳 AB 上，射流沿平板表面分成两股，平板 B 端为铰点，若不计损失，流动在水平面上，其他条件如图 449 所示，求： (1)Q 1 和 Q2。 (2) 平板自重不计，若射流作用点在平板 AB 的形心，求拉力 T 为多少才能使 AB 平板保持平衡? 21 (中国石油大学 2005 年考研试题)水自下而上流动，如图 450 所示。已知：d1=30cm、d 2=15cm，U 形管中装有水银，a=80cm、b=10cm、流动损失不计，试求流量。22 (
4、武汉科技大学 2008 年考研试题)如图 4-51 所示一矩形断面渠道，底宽为 3m，渠底在某处抬高 03m，水深原来是 2m，抬高后水面降低 01m，流量为6m。s 。 (1)求 11 和 22 两断面间的水头损失。 (2)求水流对坎的冲击力。23 (武汉科技大学 2007 年考研试题)如图 4-52 所示圆管段突然扩大，其直径从 d1 突然扩大到 d2，液流从小断面 d1 流入大断面 d2 时，流股向断面 22 扩散，流速由v1 降为 v2。假设流动为定常紊流，管段水平放置，忽略断面高度的重力影响。试用动量方程等证明其流动损失为：24 (武汉科技大学 2007 年：考研试题)一水平放置的直
5、角渐缩弯管，如图 453 所示，已知弯管入口 1 处直径 d1=150mm，出口 2 处直径 d2=70mm，管中液体相对压力 p1=206kPa，流量 Q=2010-3m3s，液体密度 =1000kgm 3，弯管的流动损失为 015V 22gm(g 为重力加速度，V 2 为出口断面平均速度)；动量修正系数1=2=1。试求： (1)液流对弯管壁的作用力 F。 (2)方向角 。四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。25 (重庆大学 2008 年考研试题)只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的_大小，就能判别出流动方向。26 (重庆大学 2008 年考研试题)在流束中与_正交
6、的横断面称为过流断面。27 (西安建筑科技大学 2010 年考研试题)渐变流过流断面上压强的分布为_。28 (中国石油大学2006 年考研试题)简述雷诺数的物理意义。29 (中国海洋大学 2005 年考研试题)什么叫雷诺应力?它与一般的粘性应力有什么不同?30 (西安建筑科技大学 2010 年考研试题)静止及渐变流中 z+p=c 对吗? 为什么?流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 2 答案与解析1 【正确答案】 B【试题解析】 有压管道中水流作均匀流，即速度水头不变，故总水头线、测压管水头线必定平行，而“管轴线”是否平行是无必然联系的。【知识模块】 流体动力学基础二、单项选择题下列各题
7、的备选答案中，只有一个是符合题意的。2 【正确答案】 D【知识模块】 流体动力学基础3 【正确答案】 D【试题解析】 就层流而言，流体质点很有秩序地分层顺着轴线平行流动，流速层间没有质点扩散现象，流体内部没有漩涡；就湍流而言，流体在流动过程中流体质点有不规则的脉动，并产生大大小小的旋涡。二者本质区别是：层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。【知识模块】 流体动力学基础4 【正确答案】 B【知识模块】 流体动力学基础5 【正确答案】 测压管水头线和总水头线如图 4-35 所示。【知识模块】 流体动力学基础6 【正确答案】 【知识模块】 流体动力学基础7 【正确答案】 首先对 1122 列能量方程：【
8、知识模块】 流体动力学基础8 【正确答案】 分析过水断面 00、11、22。对 0 一 011，列能量方程： 从而有： v 0=v1 同理可得： v 0=v2 因此有： v0=v1=v2 取垂直于界面的方向为 x 方向，沿着界面的方向为 y 方向。 x 方向的流体的初速度为 v0sin，末速度为 0。于是在 x 方向，有： 一 Rx=一 Qv0sin 即： Rx=Qv0sin 在 y 方向，Q 1 的速度为 v0，Q 2 的速度为一 v0，于是在 y 方向，有：0=Q1v0 一 Q2v0 一 Qv0cos=一 Q1v0Q2v010(Q1+Q2)v0cos由上述分析易知： R=Qv0sin【知识
9、模块】 流体动力学基础9 【正确答案】 由题意与定义知：取 11 截面至 22、33 截面之间的空间为控制体，设支座对水流的作用为R，列动量方程如下：【知识模块】 流体动力学基础10 【正确答案】 对 00 至 11 截面和 33 至 22 截面列能量方程(不计损失)：由于上下水面均保持不变，由连续性方程 v1A1=v2A2，可得： v 1d12=v2d22 联立、式解得：v 1=71 ms，v 2=102m s，h 2=0207m 所以有： Q=v1A1=71 314003 2=0005(m 3s)【知识模块】 流体动力学基础11 【正确答案】 适用条件有：不可压缩流体； 恒定流动；断面选在
10、渐变流段；两断面没有能量的输入或输出。【知识模块】 流体动力学基础12 【正确答案】 (1)由题意可知： p B=pA 一 水 (h+h)+)+1h+r 水 (h+z)=pA+ 油 h+水 (h 一 h)p A 所以管中水是流动的，其流动方向是由 B 流向 A。 (2)A 、B 两点的压强差为： p AB=pBpA= 油 h+ 水 )(h 一 h) =09298212+7 8(6202)=187(kPa)【知识模块】 流体动力学基础13 【正确答案】 (1)对液面和出口应用伯努利方程可知： =H。因此可得： v 2=885(ms) 又由流体的连续性知 v1S1=v2S2，于是可得： v1=4
11、43m s 对 A 处与液面列伯努利方程得： H+p 0= +pA 解得：pA=294kNm 2 总水头线和测管水头线如图 4-43 所示。【知识模块】 流体动力学基础14 【正确答案】 均匀或渐变流过流断面上，2+p=const，与流体静压强分布规律相同。证明过程从略，关键在于写出法方向上质点受力(质量力与表面力之和)平衡方程。【知识模块】 流体动力学基础15 【正确答案】 在坝体上、下游取 11 和 22 截面，这两个截面都处于缓变流，水压强分布服从静力学规律。水流对坝体的合力指向下游。坝体对控制体内的流体的合力 F 指向上游。 根据动量方程，有：【知识模块】 流体动力学基础16 【正确答
12、案】 【知识模块】 流体动力学基础17 【正确答案】 (1)节流式流量计的工作原理是，液流经过节流装置时，断面面积减小，流速增加，压力则降低，使得在节流装置前后产生压差，流量越大，压差越大，通过测量压差就可以计算流量： (2)代入公式，可得通过流量为 6Ls【知识模块】 流体动力学基础18 【正确答案】 直角坐标下动量方程解析式： 方程中作用力包括：压力，重力，固体边界反力。【知识模块】 流体动力学基础19 【正确答案】 (1)列 A、 B 两断面的伯努利方程：(2)设 B 断面到水银测压计左支管水银交界面的垂直距离为 b1，从 pB 开始，用逐段加减方法推演到 pA 为止，可得： pB+b+
13、h 一 (h+b+a)=pA 可得： p A 一 pB=h 一h 一 a 所以有：h= =0095(m)=95(cm)【知识模块】 流体动力学基础20 【正确答案】 (1)由题意可知： v= =18(ms) Q=vbh=1801005=009(m 3S) 取 x 轴垂直于平面板，设平板对水流的作用力为 R，沿 y 轴写动量方程： (Q 1v1 一 Q2v2)-Qvcos30=0 因为： v 1=v2=v 由连续性方程： Q 1+Q2=Q 联立、 、式，解得： Q1=0933Q，Q 1=0067Q (2)沿 x 轴写动量方程：一 R=0-Qvsin30，可得： R=10000050118 205
14、=810(N) 水对平板的冲击力 F 与 R 大小相等，方向相反。 对 B 取矩得： F0 6=T1 2 解得：T=05F=405N【知识模块】 流体动力学基础21 【正确答案】 设锥形管下端开口到 U 形管左支管的水银液面间的距离为 c，则对锥形管上下两断面可列伯努利方程为：【知识模块】 流体动力学基础22 【正确答案】 (2)取 11 和 22 断面间水体受力分析，取水流方向为 x 方向，列 x 方向动量方程：p 1 一 p2 一 R=Q(2V2 一 1V1) 由题意可知： p1= gH22b=05982 23=588(kN) p 1= gh22b=0598(2-01-03)23=3763
15、2(kN)因此可得：R=p 1 一 p2 一 G(2V2 一 1V1)=588-37632-6(125 1)=19668(kN) 水流对坎的冲击力与 R 大小相等，方向相反。【知识模块】 流体动力学基础23 【正确答案】 如图 4-52 所示，当液流从小断面 d1 流入大断面 d2 时，流股向断面 22 扩散，流速降为 v2。直径为 d1 的流股进入断面。11 后，原贴近 d1 壁面的流体质点与 d1 的边界分离，由于流线不能转折且流股在扩散，致使断面 11 在d2 一 d1 的环形面积区域存在旋涡。流股与旋涡两种流动存在一界面(图中虚线)，界面上存在频繁的质能交换，质能交换的结果是能量的丧失
16、。假设流动为恒定紊流，管段水平放置，列伯努利方程： 式中，h m 为断面 11到 22 间的突然扩大能量损失。上式可写成： p m=p1 一 p2+ 断面。11 上环形面积的压强可近似认为是时均不变的，压强按静压强规律分布，断面的尺寸高差不大。于是，整个断面 11 上的压强为同一压强 p1，由总流动量定理可列方程： (p 1 一 p2)A2=Q(2v2 一 1v1) 又由连续性方程知： Q=A1v1=A2v2 (p1一 p2)=v2(2v2 一 1v1) 由假设，令 1=21， 1=21，将式代入式，整理得： 上式即为是管段突然扩大的局部损失计算的理论式，在水利学中称之为波尔达-卡诺特(Bor
17、da-Carnot) 公式。【知识模块】 流体动力学基础24 【正确答案】 取渐缩弯管的内壁面、断面 1 一 1 和断面 22 为控制体。外界对流体的作用力为一 F，则有：1=21，由动量方程有： p 1A1 一(-F x)=Q(v2cos90一 v1)，一 Fy 一 p2A2=Q(v2-0) -Fx=p1A1-Q(0-v1)=206103015 24+10 32010-31132=3663(N) -Fy=Qv2+p2A2=1032010-35197+1911110 3(007) 24=8394(N)【知识模块】 流体动力学基础四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。25 【正确答案】 总机械能【知识模块】 流体动力学基础26 【正确答案】 流线【知识模块】 流体动力学基础27 【正确答案】 z+p=c【知识模块】 流体动力学基础28 【正确答案】 雷诺数的物理意义为惯性力和粘性力的比值。【知识模块】 流体动力学基础29 【正确答案】 雷诺应力产生于湍流的脉动，它代表脉动对于平均流动的作用。一般的粘性应力则是产生于流体微团之间的相对运动，是一种真实的力，而雷诺应力不是真实存在的。【知识模块】 流体动力学基础30 【正确答案】 不对，因为渐变流中 z+p=c 是有条件的，条件必须是在同一过流断面下，压力分布为 z+p=c。【知识模块】 流体动力学基础
