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1、一、选择题：从给出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题 60 分，每小题 3 分）1、温度的升高时液体粘度（）。A、变化不大 B、不变 C、减小 D、增大 2、密度为 1000kg/m3，运动粘度为 10 6m2/s 的流体的动力粘度为（）Pas。A、1 B、0.1 C、0.01 D、0.001 3、做水平等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A、斜面 B、垂直面 C、水平面 D、曲面 4、1mmH2O 等于（）。A、9800Pa B、980Pa C、98Pa D、9.8Pa 5、压强与液标高度的关系是（）。A、h=p/g B、p=g C、h=p/g D、h=p/6、流体静力学基本方程式
2、 z+p/g=C 中，p/g 的物理意义是（）A、比位能 B、比压能 C、比势能 D、比动能 7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为均匀和非均匀流。A、时间 B、空间位置坐标 C、压力 D、温度 8、连续性方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒 B、牛顿内摩擦 C、能量守恒 D、质量守恒。9、平均流速是过留断面上各点速度的（）。A、最大值的一半 B、面积平均值 C、统计平均值 D、体积平均值 10、泵加给单位重量液体的机械能称为泵的（）。A、功率 B、排量；C、扬程 D、效率 11、水力坡度是指单位管长上（）的降低值。A、总水头 B、总能量 C、轴线位置 D、测压管
3、水头 12、总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是（）的大小。A、压力的头 B、位置水头 C、流速水头 D、位置水头。13、雷诺数 Re反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力 B、粘性力与惯性力 C、重力与惯性力 D、惯性力与重力 14、直径为d的圆形截面管道的水力半径为（）A、2d B、d C、d/2；D、d/4。15、过流断面的水力要素不包括（）。A、断面面积 B、断面湿周 C、管壁粗糙度 D、速度梯度 16、圆管层流中的速度剖面是（）。A、双曲线 B、抛物线 C、等值线 D、三角形 17、局部水头损失和流速水头很小，计算中可以忽略的压力管路称为（）。A、长管 B、短管 C
4、、有压管 D、多相管 18、并联管路的水力特点是（）。A、Qi=0，hf=hfi B、Q=Qi,hfj=hfi C、Qi=0，hfi=0 D、Q=Qi,hf=hfi；19、无旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度为 0 B、速度的旋度为 0 C、流体质的点运动轨迹为直线 D、流体微团运动轨迹为直线 20、层流区水头损失公式hf=Q2 mmL/D5-m中的系数 和m分别为（）。A、0.0246 和 1 B、4.15 和 1 C、0.0246 和 0.25 D、0.0826和 0.25。二、利用下图推导欧拉平衡微分方程10pf，再由此推导出流体静力学基本方程。（本大题 20 分）三、图示的油罐
5、内装有相对密度为 0.7 的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把 U 形管内装上相对密度为 1.26 的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支引入油罐底以上的 0.4m 处，压气后，当液面有气逸出时 U形管内油面高度差h=0.7m，试计算油罐内的油深 H=?（本大题 20 分）六面体受力分析 x y z dx dy dz o A A2 A1 p1 p2 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管
6、水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 四、为了在直径 D=160mm 的管线上自动掺入另一种油品，安装了如图所示的装置：自锥管喉道处引出一个小支管通入油池内。若压力表读数为 2.3105Pa，吼道直径为 40mm，主管道的流量为 30 L/s，油品的相对密度为 0.9。欲掺入的油品的相对密度为 0.8，油池油面距喉道高度为 1.5m，如果掺入油量约为原输量的 10%左右，B 管水头损失设为 0.5m，试确定 B 管的管径。（本大题 20 分）五、试由牛顿相似准则22NeF=l v建立粘性力相识准则，并说明粘性力相似准数的含义（本大题 10
7、分）六、往车间送水的输水管路由两管段串联而成，第一管段的管径为 150mm，长度为 800m，第二管段的直径为 125mm，长度为 600m，设压力水塔具有的水头 H=20m，局部阻力忽略不计，求流量 Q，并绘制水头线。（1=0.029，2=0.027，本大题 10 分）p0 0.4m p 压力气体 h H B 1 1 2 2 3 3 4 4 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差
8、反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 七、儒科夫斯基疑题：给人感觉图中的圆柱体会在浮力的作用下会绕其转轴图中圆柱中心出的黑点转动起来，由此便可以制造出永动机来吗？为什么？（本大题 10 分）H 11 1Ld 222L d 题 7-4图 F浮 儒科夫斯基疑题 O 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数一、选择题：从给
9、出的四个选项中选择出一个正确的选项（本大题 60 分，每小题 3 分）1、压力的升高时液体的粘度（）。A、不变 B、减小 C、变化不大 D、增大 2、密度为 1000kg/m3，动力粘度为 10 3 Pas 的流体的运动粘度为（）m2/s。A、10 2 B、10 4 C、10 6 D、10 8 3、做铅直等加速度运动容器中液体的等压面是（）簇。A、水平面 B、垂直面 C、斜面 D、曲面 4、1mmHg等于（）。A、133280Pa B、13328Pa C、1332.8Pa D、133.28Pa 5、压力水头的计算公式为（）。A、h=p/g B、p=g C、h=p/g D、h=p/6、流体静力学
10、基本方程式z+p/g=C中，p/g 的几何意义是（）A、位置水头 B、压力水头 C、总水头 D、速度水头 7、根据液流中运动参数是否随（）变化，可以把液流分为稳定流和非稳定流。A、位置坐标 B、时间 C、温度 D、压力 8、理想流体伯努利方程是（）定律在流体力学中的数学表达式。A、动量守恒 B、牛顿第一 C、质量守恒 D、能量守恒 9、由连续性 divu=0 可以判断出流动为（）流动 A、稳定 B、可压缩 C、不可压缩 D、均匀 10、泵的排量是指单位时间内流过泵的流体所具有的（）。A、质量 B、机械能 C、体积 D、重量 11、水头损失是指单位重量液体在流动过程中所损失的（）A、势能 B、热
11、能 C、压能 D、机械能 12、测压管水头线与位置水头线的铅直高差反映的是（）的大小。A、压力水头 B、位置水头 C、流速水头 D、总水头。13、弗劳德 Fr 反映的是流体流动过程中（）之比。A、惯性力与粘性力 B、粘性力与惯性力 C、重力与惯性力 D、惯性力与重力 14、边长为a的正方形截面管道的水力半径为（）A、2a B、a C、a/2；D、a/4。15、过流断面的水力要素包括了以下四项中的（）项。A、速度梯度 B、速度分布 C、温度 D、管壁粗糙度 16、圆管流动中的粘性应力与半径呈（）关系。于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动
12、参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 A、线性 B、正比例；C、二次方；D、无；17、局部水头损失或流速水头较大，不可忽略的压力管路称为（）。A、长管 B、短管 C、有压管 D、多相管 18、串联管路的水力特点是（）。A、Qi=Qj，hf=hfi B、Q=Qi,hfj=hfi C、Qi=0，hfi=0 D、Q=Qi,hf=hfi；19、有旋流动是指（）的流动。A、流体质旋转角速度不为 0 B、速度的旋度不为 0 C、流体质
13、点运动轨迹为曲线 D、流体微团运动轨迹为曲线 20、水利光滑区水头损失公式hf=Q2 mmL/D5-m中的系数 和m 分别为（）。A、0.0246 和 1 B、4.15 和 1 C、0.0246 和 0.25 D、0.0826和 0.25。二、利用下图推导包达公式212j()2vvhg，再计算图中管道锐缘出口处的局部阻力系数。（本大题 20 分）三、图示的油罐内装相对密度为 0.8 的油品，装置如图 211 所示的 U 形测压管。求油面的高度H=?及液面压力 p0=?。（本大题20 分）图 2 管道锐缘出口示意图 图 1 突扩管示意图 1 2 p1 1 2 p2 锐缘出口 流动方向 于压强与液
14、标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 四、由断面为 0.2m2和 0.1 m2的两根管子组成的水平输水管系从水箱流入大气中，假设不考虑局部水头损失，第一段的水头损失为流速水头的 4 倍，第二段为 3 倍。（a）求断面流速 v1及 v2；（b）绘制水头线；（c）求进口 A 点的压力（本大题 20 分）。五、试由牛顿相似准则22NeF=l v
15、建立重力相识准则，并说明重力相似准数的含义（本大题 10 分）六、有一中等直径钢管并联管路，流过的总水量为 0.08m3/s，钢管的直径 d1=150mm，d2=200mm，长度 l1=500m，l2=800m。试并联管中的流量 Q1、Q2及 A、B 两点间的水头损失（设并联管路沿程阻力系数均为 =0.039。本大题 10 分）。A 0.8m 油 0.5m 水 B 0.4m H p0 1.6m B H=4m A v1 v2 A1=0.2m2 A2=0.1m2 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守
16、恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 七、试结合图中给出的机翼周边的流谱解释机翼为什么能够获得升力（本大题 10 分）题 7-5图 Q A B Q1L1d1 Q2L2d2 机翼周边的流谱 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位
17、置水头流速水头位置水头雷诺数A 卷答案 一、选择题：1、C 2、D 3、A 4、D 5、C 6、B 7、B 8、D 9、B 10、C 11、A 12、C 13、A 14、D 15、D 16、B 17、A 18、B 19、B 20、B 二、解：在静止流体中任取出图示的微元正六面体。首先，我们分析作用在这个微元六面体内流体上的力在x方向上的分量。微元体以外的流体作用于其上的表面力均与作用面相垂直。因此，只有与 x 方向相垂直的前后两个面上的总压力在 x 轴上的分量不为零。设六面体中心点 A 处的静压力为 p(x，y，z)，则作用在A1和 A2点的压力可以表示为 1=2p dxppx；2=2p dx
18、ppx。所以作用在 A1和 A2点所在面上的总压力分别为 1()2ppdx dydzx、1()2ppdx dydzx。微元体内流体所受质量力在x方向的分力为 Xdxdydz，由于流体处于平衡状态，则 11()(+)+=022pppdx dydzpdx dydzX dxdydzxx。用 dxdydz 除上式，简化后得1=0pX x，同理，在 y、z 方向，可得1=0pY y和1=0pZ z，其矢量形式可写为 10pf 这便是流体平衡微分方程式。质量力仅有重力时，单位质量流体x y z dx dy dz o A A2 A1 p1 p2 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位
19、能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数所受到的质量力可表示为 X=Y=0；Z=g，将其代入上式可得=dp gdz或()=0d p+gz 积分可得+=p gzc 两端同除以 g则有 +=pzc g 这便是流体静力学基本方程。三、解：选取 U 形管中甘油最低液面为等压面，由气体各点压力相等，可知油罐底以上 0.4m 处的油压即为压力管中气体压力，即 00(0.4)goopg hpg H 得 1.
20、260.70.40.41.66 m0.7goohH 四、解：列 1-1和 2-2断面的伯努利方程，则 221122110022pvpvgggg 其中 121.493m/s14QvD 2223.885m/s14Qvd 得 221221125718.9Pa2vvpp 列 4-4 自由液面和 3-3 断面的伯努利方程，以 4-4 自由液面为基准面，则 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高
21、差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数2334 320002wpvHhgg 其中32pp、320.114BQvd，代入上式，得0.028mBd。五、解：当作用在流体上的合外力中粘性力起主导作用时，则有F=T=Adu/dy，牛顿数可表示为 2222Ne2v lTl=l v l v lv 引入雷诺数 Re=lv/，则牛顿数相等这一相似准则就转化为 ReRepm 由此可见，粘性力相似准数就是雷诺数，粘性力相似准则就是原型与模型的雷诺数相等。对于圆管内的流动，可取管径d 作为特征尺度，这时的雷诺数可表示为 Re vdvd=雷诺数的物理含义是惯性力与粘性力的比值。六、解：列自由液面和出口
22、断面的伯努利方程 22121255120.08260.0826Q LQ LHdd 则流量 30.0155 m/sQ 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 七、答：由于流体静压力的特性一可知，流体静压力的作用方向永远沿着作用面的内法线方向，所以流体对圆柱体表面的作用力的方向也永远垂直于作用面，所以圆柱体表面上的压力的作用线必然要通
23、过圆柱体的轴线，这些力对O 点的力矩为零。因此，圆柱体并不会绕 O 点转动，也就不能由此制造出永动机来。位置水头线 总水头线及测压管水头线 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数一、选择题：1、C 2、D 3、A 4、D 5、C 6、B 7、B 8、D 9、B 10、C 11、A 12、C 13、A 14、D 15、D 16、B
24、17、A 18、B 19、B 20、B 二、解：在图中取管道内壁、漩涡区起始端和末端断面围成空间为控制体，在1、2 两个断面间应用伯努利方程，有 22112211221 222wpvpvzzh gg gg。因两断面间的距离很短，忽略沿程阻力，取1=1=0，则 2212122jppvvh gg (1)再对控制体应用动量方程：忽略控制体侧面上的摩擦力后控制体内的流体在流动方向上所受的合力为 212()FA pp。则动量方程为 21221()()A pp Q vv，两端同时除以 gA2得 12221()ppvvv gg。将其代入式（1）可得：2221221()2jvvvhvvgg 整理后可得 212
25、()2jvvhg 即包达公式。它表明圆管液流突然扩大的局部水头损失等于损失流速（v1-v2）折算成的水头。由连续性方程可得 突扩管局部阻力 p1 1 L 1 2 2 11p2 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数2121AvvA 或 1212AvvA，则包达公式可以写成 2222221111121(1)222jvvAvvhvgA
26、gg()所以管道锐缘出口处的局部阻力系数为=1 三、解：A 点的压力可用自由液面的压力 p0及罐内外两个液柱的压力来表示，即 000.41.6owAwp+gH+g=p=p+g 可得=1.2=1.5mwoH。为了计算液面压力 p0取 BB 为等压面，B 点的压力可表示为 0+(1.6+0.3+0.5)0.5wBpg=p=g汞，所以，00.52.443120wp=gg=汞Pa。四、解：列自由液面和管子出口断面的伯努利方程，则 22221243222vvvHggg 由 1 122AvAv得 23.96m/sv、11.98m/sv 细管断中点的压力为：2321(3)1.29.8 1011.76kPa2
27、2v 粗管断中点的压力为：22312(2)33.32 1033.32kPa2vv A 0.8m 油 0.5m 水 B 0.4m H p0 1.6m B 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数 五、解：当作用在流体上的合外力中重力起主导作用时，则有F=G=gV=gl3，则牛顿数可表示为 32222222Ne=G gV glgl l
28、v l v l vv 引入弗劳德数Fr/=vgl，则牛顿数相等这一相似准则就转化为 FrFrpm 由此可见，重力相似准数就是弗劳德数，重力相似准则就是原型与模型的弗劳德数相等。Fr的物理含义是惯性力与重力的比值。六、解：由并联管路的特点 hf1=hf2，有 22125512Q LQ Ldd 又有 12QQQ 联立上两式，代入已知数据可解得 310.03 m/sQ，320.05 m/sQ A、B 两点间的水头损失 总水头线 测压管水头线 212vg2142vg2232vg222vg水头线 位置水头线 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动
29、参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数211()12510.082619.09 mf A BffQ Lhhhd 七、解：由于流谱中流线的疏密反映了速度的大小，所以从图中可以看出，机翼上部的流线要比下部的流线密，所以机翼上表面的流速要大于下表面的，再由伯努利方程可知流速大的地方压力小，反之亦然。因此可以判断：机翼上表面的压力要小于下表面的压力，这一压差使机翼获得了升力。机翼周边的流谱 于压强与液标高度的关系是流体静力学基本方程式中的物理意义是比位能比压能比势能比动能根据液流中运动参数是式动量守恒牛顿内摩擦能量守恒质量守恒平均流速是过留断面上各点速度的最大值的一半面积平均值统平均值体积平线位置测压管水头总水头线与测压管水头线间的铅直高差反映的是的大小压力的头位置水头流速水头位置水头雷诺数