1、流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 3 及答案与解析1 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和适用条件。2 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)何谓渐变流?渐变流过流断面具有哪些重要性质?3 (中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)常见的流量的测量方法有哪些?各有何特点 ?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。4 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)下列选项中，正确的有( )。（A）流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性（
2、B）恒定流是指运动要素不随时间变化的流动（C）水跃是明渠水流从急流过渡到缓流产生的局部水力现象（D）渗流是指流体在多孔介质中的流动5 (扬州大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)下列论述正确的为( )。（A）液体的粘度随温度的减小而减小（B）静水压力属于质量力（C）相对平衡液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面（D）急变流过水断面上的测压管水头相等三、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。6 (哈尔滨工业大学 2006 年秋季学期期末考试试题)动量修正因数(系数)的定义式0=_。7 (中国石油大学20042005 学年第 2 学期期末考试试题 )实际流体总流伯努利方程(
3、能量方程) 的适用条件是_。8 (中国石油大学20042005 学年第 2 学期期末考试试题 )动能修正系数的物理意义为_。9 (中国石油大学20042005 学年第 2 学期期末考试试题 )某输水安装的文丘里管流量计，当其汞一水压差计上读数h=4cm，通过的流量为 2Ls，分析当汞水压差计读数h=9cm，通过流量为_L s。10 (扬州大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)如图 470 所示长管中，A点的相对压强 pA=_m 水柱。11 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)实际流体内各点的总水头等于常数。（A）正确（B）错误12 (西安理
4、工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)在直径不变的有压管流中，总水头线和测压管水头线是互相平行的直线。（A）正确（B）错误13 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)如图 454 所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知 z=0 处的直径 d(0)=05m，通过的流量 Q=09m 3s，不计粘性作用，为使管中各断面的压力相同，即 p(z)=p(0)，试求竖管的直径 d(z)与 z 的关系式。14 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)如图 455 所示，水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径 dA=200mm，d B=150mm，流量 Q=01m 3s。断面 AA 相对压强 pA=18
5、kNm 2，管中心线均在同一水平面上，求固定此管所需的力 (不计水头损失)。15 (哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)一股水平方向上的射流冲击一斜置的光滑平板。已知射流来流速度为 v0，流量为 qv，密度为 ，平板倾角为 。不计重力及流动损失，求射流对平板的作用力及分流流量 qv1，q v2。16 (哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)相对密度 d=085 的油流过图457 示圆锥管嘴，其尺寸 d1=10cm，d 2=4cm，当管内流速为 V1=6ms 时，求联结螺栓受力为多少?17 (哈尔滨工业大学 2006 年秋季学期期末考试试题)如图 458 所示，水射流以
6、20ms 的速度从直径 d=100mm 的喷口射出，冲击一对称叶片，叶片角度 =45，求： (1)当叶片不动时射流对叶片的冲击力。 (2) 当叶片以 12ms 的速度后退而喷口固定不动时，射流对叶片的冲击力。18 (两北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)如图 459 所示，在水平平面上的 45。弯管，入口直径 d1=600mm，出口直径 d2=300mm，入口压强p1=1 4 bar，流量 Q=04 25m 3s。忽略摩擦，试求水对弯管的作用力。( 注：1 bar=1105Pa)19 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)A viscous liq
7、uid of constant density and viscosity falls due to gravity between two parallel plates a distance 2h apart， as in Fig4-600ne plate is moving at speed w 0The flow is fully developed，that is，w=w(x) onlyThere are no pressure gradients，only gravity Set up and solve the Navier-Stokes equation for the vel
8、ocity profile w(x)20 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)as in Fig4-62，A liquid jet of velocity Vj and area Aj strikes a single 180bucket on a turbine wheel rotating at angular velocity Find an expression for the power P deliveredAt what ?is the power a maxi mum?How does the analysis differ if there are ma
9、ny buckets，so the jet continually strikes at least one?21 (中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)如图 464 所示，变直径圆管在水平面内以 =30弯曲，直径分别为 d1=02m，d 2=015m ，过水流量若为 Q=01 m 3s ，p 1=1000Nm 2 时，不计损失的情况下，求水流对圆管的作用力及作用力的位置。22 (东北电力大学 2004-2005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 4-66 所示，有一水平喷嘴，D 1=200mm 和 D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为 345kPa，出口为大气，p
10、 a=1034kPa，出口水速为 22ms。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少?假定为不可压缩定常流动，忽略摩擦损失。23 (东北电力大学 2004 一 2005 学年第 2 学期期末考试试题)水流过一段转弯变径管，如图 467 所示，已知小管径 d1=200mm，截面压力 p1=70kPa，大管径d2=400mm，压力 p2=40kPa，流速 v2=1ms。两截面中心高度差 z=1m，求管中流量及水流方向。24 (东北电力大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 468 所示，空气从炉膛入口进入，在炉膛内与燃料燃烧后变成烟气，烟气通过烟道经烟囱排放道大气中，如果烟气密度为
11、06kgm 3，烟道内压力损失为 8v22，烟囱内压力损失为 26v22，求烟囱出口处的烟气速度 v 和烟道与烟囱底部接头处的烟气静压 p。其中，炉膛入口标高为 0m，烟道与烟囱接头处标高为 5m，烟囱出口标高为40m；空气密度为 12kgm。25 (中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 469 所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量 Q1=0012m。s ，并引起射流的剩余部分偏转一角度 。已知射流速度为 30ms ，总流量Q0=0036m。s ，不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力和偏转角度 ?26 (扬州大学 20052006 学
12、年第 2 学期期末考试试题)如图 471 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 6m3s，求： (1)11 和 22 两断面间的水头损失。 (2)水流对坎的冲击力。27 (扬州大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)如图 472 所示一直径d1=0 15m 的钢管，水平放置，其末端用螺栓连接一收缩段，水流通过收缩段流入大气中，出口断面直径 d2=005m，已知管中流速为 V1=3ms，不计水头损失，求螺栓所受作用力。28 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)如图 473 所示，水流由直径dA=20c
13、m 的 A 管经渐缩的弯管流入直径 dB=15cm 的 B 管，管轴中心线在同一水平面内，A 管与 B 管之间的夹角 =60，已知通过的流量 qv=01 m 3s，A 端中心处相对压强 pA=120kPa，若不计水头损失，求水流对弯管的作用力。流体力学（流体动力学基础）历年真题试卷汇编 3 答案与解析1 【正确答案】 z+ =c，其中，z 表示单位重量流体所具有的位能； 表示单位重量流体所具有的压强势能； 表示单位重量流体所具有的动能； 等表示单位重量流体所具有的总势能； 表示单位重量流体所具有的机械能。适用范围：理想流体； 稳定流动；质量力只受重力；不可压流体；沿流线或微小流束。【知识模块】
14、 流体动力学基础2 【正确答案】 流线近似为平行直线的流动称为渐变流。其性质：过流断面近似为平面，过流断面上的动压强近似按静压强分布，即 z+pC。【知识模块】 流体动力学基础3 【正确答案】 流量测量方法多种，常见的有：(1)量法或容积法，优点为直接、准确，但不能实时测量。(2)节流式流量计，如文丘里流量计、孔板流量计、喷嘴流量计等。其优点为可实时测量，测量方法简单，使用方便，但流量计的标定十分麻烦。(3)其他常用流量计，如转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计等。其中转子流量计的原理仍属于节流式流量计。涡轮流量计的测量精度较高，但需定期拆洗和重新标定。电磁流量计的优点为无节流元件，能量损失小，
15、可用于腐蚀、磨损严重、工作条件恶劣、大流量场合，但要求被测流体具有一定的电导率，并且流速范围受到限制。【知识模块】 流体动力学基础二、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。4 【正确答案】 A,B,C,D【知识模块】 流体动力学基础5 【正确答案】 C【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。6 【正确答案】 【知识模块】 流体动力学基础7 【正确答案】 稳定流；不可压缩流体；质量力只受重力；缓变流断面；具有共同流线【知识模块】 流体动力学基础8 【正确答案】 总流有效断面的实际动能与按平均流速算出的假想动能的比值【知识模块】 流体动力学
16、基础9 【正确答案】 3【知识模块】 流体动力学基础10 【正确答案】 2【知识模块】 流体动力学基础11 【正确答案】 B【试题解析】 理想流体内各点的总水头等于常数。【知识模块】 流体动力学基础12 【正确答案】 A【知识模块】 流体动力学基础13 【正确答案】 设 Z=0 断面为 0 一 0 断面，Z=z 断面为 11 断面，则对 00 断面与 11 断面列伯努利方程：【知识模块】 流体动力学基础14 【正确答案】 联立、两式可求出 vA、v B 及 pB。 所选的控制体如图 455 所示(AA 与BB 之间的流体 )。 列 x 轴方程： p AAA+RX=pBABcos 列 y 轴方程
17、： RX=pBABsin 由 、式可求出 RX、R y。 由作用力与反作用力原理可得所需力 F= 。【知识模块】 流体动力学基础15 【正确答案】 取控制体如图 4-56 所示，设平板对液流的作用力为 FS，因忽略流动损失，即液流与平板间的摩擦力略去不计，则 FS 必垂直于板面。又由于不计重力和流动损失，由液流的能量关系式可知 v1=v2=v0。列平板法线方向上的动量方程可得： F n=FS=qv0(一 v0sin)=qvv0sin 平板受液流作用力 FS 垂直指向平板，其大小为 FS=qvv0sin 沿平板方向列动量方程，可得： 【知识模块】 流体动力学基础16 【正确答案】 由连续性方程得
18、： q v=d12V04=d 22V24 所以： V1=(d2d 1)2V2 对缓变过流断面列伯努利方程，不计损失，且取 2=1=1，有：用动量方程求受力。取控制体，则控制体内流体在 x 方向受压力 p1 d12，方向沿x 轴正向，喷嘴对控制体内流体的作用力 F，方向逆沿 x 轴方向。因此有： F x=p1d12 一 F 沿 x 方向列动量方程，且取 01=02=1，有： p1 d12 一 F=qv(V2 一 V1)整理并将、 、式代入，得： F=497N 由牛顿第三定律，可得螺栓组受力为：F=一 F=一 497N 其中负号表示 F 与 F方向相反，即 F 沿 x 轴正向。【知识模块】 流体动
19、力学基础17 【正确答案】 (1)列 x 方向动量方程：一 Fx=qv(一 vcos-v)。整理并代入数据可得： F x= =536kN 即射流对叶片冲击力为 536kN，方向向右。 (2)选动坐标系，列 x 方向动量方程，采用相对速度，相对流量： 一 Fx=qv(一 vcos-v)代入数据可得： F x=086(kN) 即射流对叶片冲击力为 086kN，方向向右。【知识模块】 流体动力学基础18 【正确答案】 设水流对弯管的作用力为 R，其 x、y 轴上的分力为 Rx、R y，则弯管对管中水流的作用力 F 必大小相等、方向相反，有 Fx=一 Rx，F y=一 Ry 取管中水流为控制体，分析作
20、用在水流控制体上的外力及进出控制体的动量变化。在 x 方向(坐标轴向右为正) ，根据F x=Q(v2x 一 v1x)，可得：【知识模块】 流体动力学基础19 【正确答案】 如图 461 所示，仅在 x 方向上满足 NS 方程：【知识模块】 流体动力学基础20 【正确答案】 如图 463 所示，取半圆附近的流体研究，流体向右流动并被反射向左流动，且 V=R，则入射流体的速度为 Vj-R，因此有：【知识模块】 流体动力学基础21 【正确答案】 (1)由连续方程求速度：(3)由动量方程求作用力。建立如图 4-65 所示的坐标系，假定弯管对水流反作用力Rx、R y 的方向，分别列 x 轴和 y 轴方向
21、上的动量方程：代入数据，得： R x=一116(N)，R y=195(N)【知识模块】 流体动力学基础22 【正确答案】 螺栓上所受的力等于水对喷嘴的作用力，与喷嘴对水的作用力大小相等方向相反。设喷嘴对水的作用力为 R，取喷嘴入口、出口和喷嘴壁面为控制面，列控制体内水的动量方程： q v(v2 一 v1)=p1A1-p2A2+R 又由连续性方程： qv=v1A1=v2A2 联立、 两式，解得： R= 一 717176N 则螺栓上所受得力为717176N。【知识模块】 流体动力学基础23 【正确答案】 因为E1E 2，所以水流方向为由 1 截面到 2 截面。【知识模块】 流体动力学基础24 【正
22、确答案】 (1)列炉膛入口截面 1 和烟囱出口截面 2 的伯努利方程：解得： p=一 311Pa【知识模块】 流体动力学基础25 【正确答案】 如图所示，建坐标 xoy，控制体为 0 一 0、1 一 1、22 断面所围成的部分。 y 方向动量方程为： 0=Q 2Vsin+Q1(一 V)一 0 所以Q2Vsin=Q1V，则： sin= 又 Q2=QQ1=3612=24Ls ，因此有： sin=30 设 R为平板对液流的作用力，在 x 方向有： 一 R=Q2V“cos 一QV 因此得： R=V(QQ 2cos)=100030 =4565(N) 射流对平板的作用力 R 与 R大小相等，方向相反，为水
23、平向右。【知识模块】 流体动力学基础26 【正确答案】 p1 一 p2 一 R=Q(2V2 一 1V1) 易知： p 1= gH22b=05982 23=588(kN) p 2=gh22b=059 8(20103) 23=37632(kN)则有：R=p 1 一 p2 一Q(2V2 一 1V1)=588376326(125 一 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27 【正确答案】 由题意，列管道和出口断面的能量方程：假定螺栓对水流的作用力为 R(方向：左)，则由动量方程得： F x=p1 一 p2 一R=Q(2V2 一 1V1)因此得： R=p1 一 Q(V2 一 V1)=636174 一 10000053(273)=508974(N) 水流对螺栓的作用力 R=R，方向向右。【知识模块】 流体动力学基础28 【正确答案】 受力分析如图 474 所示，由题意可知：【知识模块】 流体动力学基础
