1、流体力学（量纲分析和相似原理）历年真题试卷汇编 2 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 20032004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)下列说法中，正确的有( )。（A）单位表征各物理量的大小（B）量纲表征各物理量单位的类别（C）流速系数 、流量系数 、渗流系数 k 均为无量纲系数（D）渐变流过流断面近似为平面2 (哈尔滨工业大学 2006 年秋季学期期末考试试题)两流动力学相似条件包括哪些?3 (南京大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)比较相似判据和特征相似判据的异同之处。4 (中
2、国科技大学 2006-2007 学年第 1 学期期末考试试题)激波管压力分布实验中，需测量哪些物理量? 用了几种压力传感器 ?如何计算激波马赫数的 ?5 (中国石油大学 2006 年考研试题)如图 71 所示，经过孔口出流的流量 Q 与孔口直径 d、流体压强 p、流体密度 有关，适用量纲(因次)分析法确定流量 Q 的函数式。6 (西南交通大学 2003-2004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)已知某高层建筑在风速为 8m2s 时，其迎风面和背风面测点的压强分别为 40Nm 2 和一 20Nm 2，试求当风速为 16ms 时，迎风面和背风面相应测点的压强。7 (南京大学 20052006
3、 学年第 2 学期期末考试试题)长度为 l 的物体以速度 U 在密度为 ，粘性系数为 的流体中运动，请使用 定理导出该物体表面单位面积上受到的阻力 D 的无量纲数的表达式。8 (西北工业大学 20052006 学年第 1 学期期末考试试题)已知某船体长 122m，航行速度 15ms。现用船模在水池中试验，船模长 305m。试求船模应以多大的速度运动才能保证与原型现象相似?若测得船模型运动时所受阻力为 20N，它模拟的船上所受阻力将等于多少?9 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)A football，meant to be thrown at 60 mih in sea-
4、level air(=122 kgm 3，=178E-5 N sm 2)is to be tested using a onequarter(14)scale model in a water tunnel(=998 kgm 3，=00010 N sm 2)For dynamic similarity，what is the ratio of prototype force to model force?10 (清华大学 2006-2007 学年春季学期期中考试试题)The period of oscillation T of a water surface wave is assumed t
5、o be a function of density p，wavelength，depth h，gravity g， and surface tension 7Rewrite this relationship in dimensionless formWhat results if is negligible?11 (中国农业大学 20072008 年度秋季学期期末考试试题)原型流动中油的运动粘性系数 p=1510-5m2s，其几何尺度为模型的 5 倍，如确定佛洛德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数 m 等于多少?12 (中国科技大学 20062007 学年第 1 学期
6、期末考试试题)如图 72 所示是一个你设计的某回流式低速风洞图纸，该风洞试验段截面尺寸为 1m1m，设计最高风速为 50ms ，现在你需要确定风洞应该选用多大功率的电机。参照国内某个已经建成的风洞，该风洞试验段截面尺寸为 2m2m，设计最高风速为 70ms，电机功率为 440kW，假设两个风洞输入能量比相同，请问： (1)你将为所设计的风洞选用多大功率的电机? (2)你设计的风洞输入能量比是多少? (3)在图纸上标出气流流动的方向，稳定段、试验段、扩散段、阻尼网、蜂窝器以及动力段的位置。13 (中国石油大学 20042005 学年第 2 学期期末考试试题)液流在管路中流动，流动形成阻力产生压差
7、p 的因素有：管径 d，流体密度 ，流体动力粘度 ，流速V，管长 L，平均粗糙度 。试用因次分析法推导下式：Eu=f(Re ， )。式中，Eu 为欧拉数，Re 为雷诺数。四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。14 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)石油输送管路的模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则是_。15 (西安建筑科技大学 2008 年考研试题)明渠水流模型试验，长度比尺为 4，模型流速为 2ms 时，则原型中的流速为_。16 (南京大学 2005200 6 学年第 2 学期期末考试试题)特征 Fr 数的表示式是_，其物理含义是_。17 (南京大学 200520
8、06 学年第 2 学期期末考试试题)流体力学中的相似概念包括_相似、_相似、_相似、_相似。18 (西北工业大学 2005 一 2006 学年第 1 学期期末考试试题)力学相似是指_。具体的说，力学相似包括_、_、_。19 (扬州大学 2005-2006 学年第 2 学期期末考试试题)雷诺数的物理意义是表示惯性力和_力之比；而佛洛德数的物理意义是表示惯性力和_力之比。20 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)佛洛德相似准则是粘滞力相似的条件。（A）正确（B）错误21 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)物理方程量纲的和谐性是指方程中每一物理量具有相同的量纲。（A）正
9、确（B）错误22 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)某水闸的泄流量 Q=100m3s ，水力模型试验采用的长度比尺 L=20，则模型的流量 Qm=025m 3s。（A）正确（B）错误六、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。23 (西南交通大学 2003-2004 学年第 2 学期期末考试试题 B 卷)下列各组物理量中，属于同一量纲的是( ) 。（A）重力、惯性力（B）压强、摩擦力（C）湿周、流速（D）谢才系数、渗流系数24 (西南交通大学 2003-2004 学年第 1 学期期末考试试题 A 卷)在工程流体力学中，常取的基本量纲为( ) 。（A）质量量纲 M、
10、长度量纲 L、时间量纲 T（B）流量量纲 Q、长度量纲 L、时间量纲 T（C）压强量纲 P、长度量纲 L、时间量纲 T（D）压力量纲 P、长度量纲 L、温度量纲 T25 (中国石油大学20042005 学年第 2 学期期末考试试题 )两个流场动力相似的必要条件是( ) 。（A）雷诺数（B）牛顿数（C）欧拉数（D）佛洛德数26 (扬州大学 2005-2006 学年第 2 学期期末考试试题)下列物理量中，无量纲的数为( )。（A）动力粘滞系数(动力粘度)（B）渗透系数 k（C）堰闸侧收缩系数 1（D）谢齐系数 C27 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)液体运动粘性系数的量纲为( )
11、。（A）FL -2（B） ML-2T-1（C） L2T 2（D）L 2T -128 (西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)在长度比尺 L=25 的溢流坝模型中，测得溢流坝坝顶的流速 vm=1ms，则原型溢流坝中对应点的流速为( )。（A）25ms（B） 02ms（C） 5ms（D）004ms流体力学（量纲分析和相似原理）历年真题试卷汇编 2 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】 A,B,D【知识模块】 量纲分析和相似原理2 【正确答案】 两流动力学相似条件包括几何相似、运动相似、动力相似。【知识模块】
12、量纲分析和相似原理3 【正确答案】 (1)相似判据： 通过分析方程得到； 由实际物理量组成的无量纲的数，但因为具体的物理量在场内各点数值不同，因此，这些无量纲数也逐点不同，要一一检验；由相似判据判断的相似是严格相似。(2)特征相似判据 (或称为特征无量纲数) ：方程无量纲化求得；由特征物理量组成无量纲数，因为特征量只反映物理量的一般大小，在同一问题中不变，因此，特征无量纲数在场内处处相同；由特征相似判据判断的相似是特征相似，不是严格相似。【知识模块】 量纲分析和相似原理4 【正确答案】 (1)激波管压力分布实验中，需测量的物理量有室温、大气压、激波管高低压段初始压力、激波管运行是低压段压力，低
13、压段端部压力、以及传感器之间的物理距离。 (2)测量高压段压力用的是压阻传感器，测量低压段压力用的是压电传感器。 (3)计算激波马赫数的方法是用低压段中两个传感器测量的曲线中压力第一次跃起的时间差t 和两个传感器间的距离l，求得运动激波运动速度 w=lt。用室温计算声速 a= ，其中 比热比，R 气体常数，T 室温，运动激波马赫数 Ms=wa。【知识模块】 量纲分析和相似原理5 【正确答案】 由题意，可得量纲表： Q=L 2T-1，d=L，p=ML -1T-2，=ML -3设 Q=kdxpyz，则：L 3T-1=kLxMyL-yT-2yM2L-3z L：3=xy 一 3z；T ：-1=一2y；
14、M：0=y+z【知识模块】 量纲分析和相似原理6 【正确答案】 【知识模块】 量纲分析和相似原理7 【正确答案】 由题意可知，D=f(l，u，) ，且： l=L，=ML -1T-1，u=LT -1，DMLT -2L 2=ML-1T-2，=ML -3。【知识模块】 量纲分析和相似原理8 【正确答案】 船体所受阻力主要为兴波阻力，只按佛洛德相似来考虑。【知识模块】 量纲分析和相似原理9 【正确答案】 根据近似原则，若认为气体和液体是理想状态下的，则(Re) p=(Re)m【知识模块】 量纲分析和相似原理10 【正确答案】 建立变量及关系： T=f(，h， g，Y) T=ML 3)LLLT 3MT
15、2 可得 n=6，j=3。 因此： n-j=6 3=3 下列的各个由 、 和 g 组成： 所以： T(g)1/2=f(h ，Y g) 如果 Y 可以忽略，也舍去 的影响，因为 可以是常量，于是得： T( g)1/2=f(h)【知识模块】 量纲分析和相似原理11 【正确答案】 由题意可知，当原型和模型的雷诺数相等时 Rem=Rep，因此：【知识模块】 量纲分析和相似原理12 【正确答案】 根据输入能量比的定义，电机功率正比于试验段气流速度的 3 次方和试验段面积 1 次方，即： 现已知国内某风洞N1=440kW，速度 V1=70ms，试验段截面 A1=2m2m。需建的风洞试验段速度V2=50ms
16、 ，试验段截面 A2=1mlm，则：【知识模块】 量纲分析和相似原理13 【正确答案】 易知， p=ML-1T-2，d=L，=ML -3，=ML -1T-1，V=LT-1， =L，L=L。 取 、V、d 为基本的物理量，则得到四个无因次 项。【知识模块】 量纲分析和相似原理四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。14 【正确答案】 F r 佛洛德准则【知识模块】 量纲分析和相似原理15 【正确答案】 05ms【知识模块】 量纲分析和相似原理16 【正确答案】 F r 特征惯性力与特征重力之比【知识模块】 量纲分析和相似原理17 【正确答案】 几何 时间 运动 动力【知识模块】 量
17、纲分析和相似原理18 【正确答案】 模型流动与实物流动在对应点上对应物理量都应该有一定的比例关系几何相似 运动相似 动力相似【知识模块】 量纲分析和相似原理19 【正确答案】 粘滞重【知识模块】 量纲分析和相似原理20 【正确答案】 B【知识模块】 量纲分析和相似原理21 【正确答案】 B【知识模块】 量纲分析和相似原理22 【正确答案】 B【知识模块】 量纲分析和相似原理六、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。23 【正确答案】 A【知识模块】 量纲分析和相似原理24 【正确答案】 A【知识模块】 量纲分析和相似原理25 【正确答案】 B【知识模块】 量纲分析和相似原理26 【正确答案】 C【知识模块】 量纲分析和相似原理27 【正确答案】 D【知识模块】 量纲分析和相似原理28 【正确答案】 C【知识模块】 量纲分析和相似原理
