中南大学消防11级 流体力学试卷

中南大学考试试卷

2012 -- 2013 学年 2 学期 时间110分钟

流体力学 课程 56 学时 3.5 学分 考试形式： 闭 卷

专业年级： 消防11级01，02班 总分100分，占总评成绩 70 %

注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上 一、是非题（本题10分，每小题1分）

1. 在连续介质假设的条件下，流体中各种物理量的变化是连续的。

2. 尽管实际流体静止时粘滞内摩擦切应力τ为零，但此时流体仍具有粘滞性。 3. 流体静止时，等压面是由压强相等的点所构成的平面。 4. 如图所示水箱下等直径管道出流，在恒定流情况下，管中各断面的流速相等。

4题图 7题图

5. 两根管道直径不等、流速不同，一管输油，另一管输水，所以临界雷诺数不相等。 6. 边壁是否水力光滑，不仅取决于其表面的粗糙突起程度，也取决于粘性底层的厚薄。 7. 图示两根完全相同的长管道，只是安装的高度不同，所以两管的流量相等。 8. 流体动压强分布规律和静压强分布规律是一样的。 9. 进行模型设计时，在几何相似的前提下，一定要保证原型和模型所有相似准数的相同即完全相似。 10. 沿封闭曲线L的速度环量等于穿过以该曲线为周界的任意曲面的涡通量。 二、选择题（本题20分，每小题2分）

1. 下面关于流体粘性的说法中，不正确的是（ ）。

A. 粘性随着温度的升高而减小 B. 粘性是在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的量度 C. 粘性是流体的固有属性 D. 粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性

2. 图中三根等径管(其内径d1=d2=d3)内的流量相同，二测压点间的距离也相同。差压计读数R1，R2，R3间的关系为（ ）。

A. R1＜R2＜R3 B. R1＞R2＞R3 C. R1=R2=R3 D. R1＜R2=R3 u u d3 u d2 d1

2题图 3题图

3. 图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A-A内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，

则两测压管水面的高度h1与h2的关系为 ( ）。

A. h1>h2 B. h1=h2 C. h1

A. >，孔口出流的损失小 B. <，管嘴内收缩断面处形成真空 C. <，管嘴的流速系数大 D. >，孔口的流速系数大

5. 两根直径d、长度l、管壁当量粗糙度Δ都相同的工业管道，一根输热水，一根输冷水，若两管雷诺数相等，则沿程水头损失hf ( ）。 A. hf热水?hf冷水 B. hf热水?hf冷水 C. hf热水?hf冷水 D. 不能确定 6. 在不计沿程水头损失时，图示两根测压管的水面高差h代表局部水头损失的是 ( ）。 A. 图（a） B. 图（b） C. 图（c） D. 都不对

7. 管道断面面积均为A，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度J相等，如果沿程阻力系数λ也相等，则三者的边壁切应力τ0及流量Q的相互关系如下 ( ）。 A. τ0圆>τ0方>τ0矩；Q圆>Q方>Q矩 B. τ0圆<τ0方<τ0矩；Q圆>Q方>Q矩 C. τ0圆>τ0方>τ0矩；Q圆

A. 仅水平方向数值相等 B. 铅直方向数值最大 C. 数值相等 D. 数值不等 9. 无环量圆柱绕流是由（ ）叠加而成的。

A. 直线均匀流＋点源 B. 直线均匀流＋点汇 C. 点汇＋点源 D. 直线均匀流＋偶极子

10. 对于质量力有势、正压的无粘性流体，下列( )流动的流场是有旋的。 A. 无穷远均匀来流绕流物体的流场 B. 物体在静止流体中运动所造成的流场

C. 上至无限远天空，下至地面的龙卷风所形成的流场

D. 平静水面受外来干扰（如高处下落的水柱）而引起的波动 三、填空题（本题20个空，共35分，无说明处每空2分）

1. 一盛水封闭容器从空中自由下落时，水体质点所受的单位质量力为 。 2. 已知流场ux?2t?2x?2y,uy?t?y?z,uz?t?x?z。可知这是 元（维）流动，

是 流（填恒定流、非恒定流），是 流（填均匀流、非均匀流），流场中点（1,1,1）在t=1时的加速度ay= m/s2（本题前3空每空1分，后1空2分，共5分）。 3. 图示为一密闭容器，上装有一U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强p1、p2、p3的关系为 。（本题3分） 4. 输送石油的圆管直径d＝0.2m，流量Q＝0.04m3/s，运动粘滞系数ν＝1.6cm2/s，则流态为 ，沿程损失系数λ= 。 5. 平面内任意两点流函数值之差等于 。 6. 已知速度场为u?2y+3z,v?3z+x,w?2x?4y，速度以m/s计，流体的粘度系数为??0.008Pa?s，则应力张量的切向分量水汞为 ， 。（任写两个） 四、作图题（本题5分）

绘出图中平面AB面上的流体静压强分布图，并标明压强的大小。

四题图 五题图

五、实验题（本题10分）

在“流动现象演示实验”（设备挂在墙上）中，仪器巧妙地采用水流中掺气泡的方法直观的显现了管流、射流、明渠流中的多种流动现象。试回忆实验中观察到的是流线还是迹线？怎样观察到流线和迹线？怎样直观地观察各边壁突变处的局部水头损失大小？在其它条件相同的情况下根据你的观察判断以下5组不同边壁突变处的局部水头损失大小（组内比较）；并简要分析为什么文丘里流量计一般设计成进口渐缩段较短、出口渐扩段较长的形式（如上图）？

（1）圆管突扩、圆管突缩（此时A小?1） （2）直角型弯道、圆弧形弯道

A大2（3）30°、45°、90°转弯 （4）圆管渐扩、圆管渐缩 （5）分叉水流、汇合水流

六、计算题（本题共4小题，共35分）

1．如图用U形水银测压计测量A点的静水压强，其读数为h，令A点压强保持不变，将U形管下降高度H，则水银测压计读数放大为h??h，试证明?h?题6分）

H（水银密度为13600kg/m3）。（本13.11题图 2题图

2. 水流由直径d1=0.2m的大管经一渐缩的弯管流入直径d2=0.15m的小管，管轴中心线在同一水平面内，大管与小管之间的夹角θ=60°，已知通过的流量Q=0.1m3/s，转弯进口处大管中心压强

v12p1=120kPa，若水头损失hw?2，求水流对弯管的动水压力。（本题14分）

2g3. 证明势函数?=12(x?y2)?2x?3y和流函数?=xy?3x?2y所表示的流场完全相同。（本题62分）

4. 流体通过孔板流量计的流量Q与孔板前后的压差Δp，管道的内径d1，管内流速v，孔板的孔径d，流体的密度ρ，动力粘度μ有关，试导出流量表达式。（本题9分）

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