1、流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编 5 及答案与解析一、多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。1 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)已知突然扩大管段前后管径之比 =05，则其局部水头损失 hm=( )。2 (西南交通大学 20032004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)根据尼古拉兹试验成果知，( )。（A）层流区 =f(Re)（B）层、紊过渡区 =f(Re)（C）紊流光滑区 =f( d)（D）紊流过渡区 =(Re， d)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。3 (西南
2、交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)圆管层流运动的动能修正系数 =( )。（A）1（B） 2（C） 3（D）44 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)圆管层流运动流体的最大流速与断面平均流速之比为( )（A）2（B） 3（C） 4（D）55 (西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)水力最优梯形断面渠道的水力半径 R=( )。（A）h4（B） h3（C） h2（D）h6 (西南交通大学 20032004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)从本质上讲，紊流应属于( ) 。（A）恒定流（B）非恒
3、定流（C）均匀流（D）恒定非均匀流7 (哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)解释层流、紊流。8 (哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)解释沿程阻力、局部阻力。9 (哈尔滨工业大学 2006 年秋季学期期末考试试题)什么是水力粗糙管。四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。10 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)某变径管两断面的雷诺数之比为 14，则其管径之比为_。11 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)均匀流动中沿程水头损失与切应力成_关系。12 (南京大学 2005-2006 学年第 2 学期期末考试试题)特征 Re 数的表示式是_，
4、其物理含义是_。13 (西北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)1883 年，英国科学家雷诺发现了通道内流动存在两种流态：_和_。14 (西北工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)水力损失可分为_、_。15 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)如图 633 所示，两水池 A、B 水位差z=3m，其间连接一铸铁管，长度 l=60m，管径 d=200mm，沿程阻力系数=0026。弯头局部阻力系数 弯 =01 32，阀门局部阻力系数 阀 =206。求此管中的流量 Q。16 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)设
5、半径为 r0 的有压圆管的流速分布 u=a+br+cr，若过流断面上的最大流速为 umax，试求系数a、b、c。17 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)某建筑工地用水，由水泵将河边井中水抽送至贮水池中，如图 634 所示。已知水泵工作流量Q=50Ls，水泵最大吸水真空高度 =68m，吸水管长度 l=80m，管径d=150mm，管道沿程阻力系数 A=0025，局部阻力系数： 底阀 =50， 弯道=05，井中水面标高 z1=一 20m。试求水泵最大安装高度标高 z2。18 (哈尔滨工业大学 2007 年秋季学期期末考试试题)推导圆管层流 v、qv 和 h的计
6、算公式。19 (哈尔滨工业大学 2006 年秋季学期期末考试试题)求如图 635 所示管路系统中的输水流量 qv，已知H=24，l 1=l2=l3=l4=100m，d 1=d2=d4=100mm，d 3=200mm， 1=2=4=0025， 3=002， 阀 =30。20 (西北工业大学 2006-2007 学年第 1 学期期末考试试题)如图 636 所示，已知抽水机流量 Q=100m。h，进水管直径 D=150mm，l=15m，沿程阻力系数f=0025， 阀 =7， 弯头 =03，如果抽水机在进口处 1 的最大允许真空为 h 真空=7m，试求该抽水机的最大允许安装高度 Hmax。21 (西北
7、工业大学 2005-2006 学年第 1 学期期末考试试题)如图 637 所示虹吸管总长 l=21m，坝顶中心前管长 l=8m，管内径 d=025m ，坝顶中心与上游水面的高度差 h1=3 5m，二水面落差 h2=4m。设沿程阻力系数 =003。虹吸管进口局部阻力系数 1=08，出口局部阻力系数 2=1，三个 45折管的局部阻力系数均为03，试求虹吸管的吸水量 Q。若当地的大气压强 pa=105Pa，水温 t=20，所对应的水的密度 =998kgm 3，水的饱和压强 ps=24210 3Pa，试求最大吸水高度。22 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)A fireboat
8、-pump delivers water to a vertical nozzle with a 3：1 diameter ratio，as in Fig6-38If friction is neglected and the flow rate is 002 m 3s，how high will the outlet water jet rise?23 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)Consider incompressible flow in the entrance of a circular tube，as in Fig6-39The inlet flow
9、is uniform，u 1=U0The flow at section 2 is developed pipe flowFind the wall drag force F as a function of(p1，p 2， ，U o，R)if the flow at section 2 is：24 (西南交通大学 20032004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)已知某管流的雷诺数 Re=vR=500，则其相应的沿程阻力系数 =64Re=0128。（A）正确（B）错误25 (中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其他条件不变的
10、话，沿程阻力也将增大一倍。（A）正确（B）错误26 (中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)沿程阻力系数 的大小只取决于流体的流动状态。（A）正确（B）错误流体力学（流动状态及阻力损失）历年真题试卷汇编 5 答案与解析一、多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。1 【正确答案】 B,D【知识模块】 流动状态及阻力损失2 【正确答案】 A,B,D【知识模块】 流动状态及阻力损失二、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。3 【正确答案】 B【知识模块】 流动状态及阻力损失4 【正确答案】 A【知识模块】 流动状态及阻
11、力损失5 【正确答案】 C【知识模块】 流动状态及阻力损失6 【正确答案】 B【知识模块】 流动状态及阻力损失7 【正确答案】 层流是指定向的恒定流动；紊流是指不定向混杂的流动。【知识模块】 流动状态及阻力损失8 【正确答案】 流体沿流动路程所受的阻碍称为沿程阻力。局部阻力是流体流经各种局部障碍(如阀门、弯头、变截面管等)时，由于水流变形、方向变化、速度重新分布，质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。【知识模块】 流动状态及阻力损失9 【正确答案】 水力粗糙管是指粘性底层小于壁面的绝对粗糙度( )。【知识模块】 流动状态及阻力损失四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。10 【正确
12、答案】 4：1【知识模块】 流动状态及阻力损失11 【正确答案】 正比【知识模块】 流动状态及阻力损失12 【正确答案】 Re= 特征粘性力与特征惯性力之比【知识模块】 流动状态及阻力损失13 【正确答案】 层流 湍流(紊流)【知识模块】 流动状态及阻力损失14 【正确答案】 沿程(能量)损失 局部(能量) 损失【知识模块】 流动状态及阻力损失15 【正确答案】 以 B 池水面为基准面，对 AA 断面与 BB 断面列伯努利方程：3+0+0=0+0+0+hw 又有：【知识模块】 流动状态及阻力损失16 【正确答案】 考虑粘性流体的定解条件。 (1)由 r=0 时，u=u max，可得：a=u m
13、ax (2)由 r=0 时， =0，可得：b=0 (3) 由 r=r0 时，u=0，可得：c=一【知识模块】 流动状态及阻力损失17 【正确答案】 取井中液面至水泵进口列伯努利方程：【知识模块】 流动状态及阻力损失18 【正确答案】 与圆管同轴取微元柱体 r、l，受到切应力 r 和压力 p1、p 1，由均匀流动的力平衡方程：(p 1 一 p2)r 一 T=0。【知识模块】 流动状态及阻力损失19 【正确答案】 列 11，2 一 2 断面能量方程：【知识模块】 流动状态及阻力损失20 【正确答案】 取缓变流断面 11，22，则：【知识模块】 流动状态及阻力损失21 【正确答案】 在两自由液面间应
14、用总流伯努利方程： =(08+1+033) 联立上述两式，可得： V=3875(ms) 因此： Q= (025) 23875=019(m 3s)=684(m 3h) 对入口液面和坝顶中心截面间应用总流伯努利方程： =(08+03) 取 p2 等于该条件下的饱和压强，即 p2=ps，则由上述两式，可得最大吸水高度： h 1763(m) 可见，最大吸水高度为 763(m) 。【知识模块】 流动状态及阻力损失22 【正确答案】 由题意知，根据质量守恒得： 或者： h=h+h=129+07+12=148(m) 6 129 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)Consider in
15、compressible flow in the entrance of a circular tube，as in Fig6-39 The inlet flow is uniform，u 1=U0The flow at section 2 is developed pipe flow Find the wall drag force F as a function of(p1， p2， ，U o，R)if the flow at section 2 is：【知识模块】 流动状态及阻力损失23 【正确答案】 流体在进出口处体积守恒，在内管上断面处有：u 2,aV=U0。考虑到 x 方向合外力为： F x=(p1 一 p2)R2 一 Fdrag=02u2.u2.2rdrU0(R2U0) =R2U02(2 一 1) 此处存在关系 =，则易知： (1)层流，= ，所以：F drag=(p1 一 p2)R2 一(13)R 2U02 (2)紊流，=1020，所以：F drag=(p1 一 p2)R2 一 002R 2U02【知识模块】 流动状态及阻力损失24 【正确答案】 B【试题解析】 =0032。【知识模块】 流动状态及阻力损失25 【正确答案】 B【知识模块】 流动状态及阻力损失26 【正确答案】 B【知识模块】 流动状态及阻力损失
