消防10级流体力学试卷

中南大学考试试卷

2011 -- 2012 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10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（每题1分，共10分）

1. 流体是一种受到任何微小剪切应力作用时都能产生连续变形的物质。 （ ） 2. 等压面是流体中压强相等的点所组成的平面。 （ ） 3. 宏观上流体做圆周运动的流场一定是无旋场。 ( ) 4. 动能、动量修正系数在工程计算中通常取为1，这对于圆管中的紊流流态比较合理。（ ） 5. 在大雷诺数流动情况下，固体边界层以外的绕流运动惯性力远大于粘性力，即考虑为理想流体的有势运动。 ( ) 6. 均匀流或渐变流同一过流断面上各点的压强值相等。 （ ） 7. 紊流的脉动流速必为正。 （ ） 8. π定理量纲分析法中选取的三个基本量要求独立，不能相互导出。 ( ) 9. 串联长管道各管段的流量和平均流速均相等。 （ ） 10.在流场中，流网网格相对较密的地方，流速相对较小。 （ ） 二、单选题（每题2分，共20分）

1. 下列关于流体可压缩性的描述不正确的是 。

(A) 所有的流体都具有压缩性，只是可压缩程度不同 (B) 液体的可压缩性远小于气体，所以视为不可压缩流体

(C) 气体在流速不大、压强变化较小的情况下可视为不可压缩流体 (D) 不可压缩流体即流体密度为常数

2. 矩形平板闸门，当水深h大于门高H时，闸门挡水，当h＜H时，闸门自动绕水平轴A顺时针倾倒（h=H为临界状态），不计门重和转轴摩擦力，则转轴A的位置高度a值为 。

(A) a = H (B) a = H/2 (C) a = H/3 (D) a = H/4 3. 图中四个容器内的水深H和底面积A均相等，则容器底面流体静压力最小的是 。

(A) （1） (B) （2） (C)（3） (D) （4）

4. 当等直径管道的管轴线高程沿流向下降时，管轴线的动水压强沿流向 。

(A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不定 5. 液流运动的方向一定是 。

(A) 从高处流向低处 (B) 从压强大处流向压强小处

(C) 从流速大处流向流速小处 (D) 从总水头大处流向从总水头小处

6. 层流边界层是指 。

(A) 流速分布均匀的液层 (B) 粘性底层

(C) 受粘滞性影响的液层 (D) 粘滞性不起作用的液层 7. 两并联管道直径相同，沿程阻力系数相同，长度l2=3l1，通过流量QV1是QV2的 倍。

(A) 3 (B) 1/3 (C) 3 (D) 1/3 8. 下列关于量纲分析法的描述不正确的是 。

(A) 量纲分析时，罗列流动现象的影响因素多多益善 (B) 无量纲量可适用于任何规模大小的运动

(C) 量纲分析的基本原理是量纲和谐定理，即量纲一致性原理

(D) 基本量纲系中的基本量纲必须是相互独立，不能互相表达的量纲

9. 作有旋运动的流体在同一瞬时，通过同一涡管的各截面的 相等，即涡管强度守恒，与截面的选取无关。

(A) 涡通量 (B) 涡量 (C) 流量 (D) 旋转角速度 10. 只有无旋运动时才存在。

(A) 流函数 (B) 势函数 (C) 拉普拉斯函数 (D) 调和函数 三、填空题（除特别注明的外每空2分，共24分）

1. 完全真空环境中的流体质点所受的单位质量力为 。 2. 绝对压强的最小值是 ，相对压强的最小值是 。 3. 一个人的耐压极限是3.07个工程大气压（绝对压强），若海水密度为1025.6 kg/m3，海面上大气压强为760mm汞柱，则一般人潜入海水的最大深度是hmax= 。（本题3分） 4. 已知速度场v = - x i + 2 y j + ( 5 – z ) k，则通过点（2,1,1）的流线方程是 。（本题3分）

5. 某管路直径d=200mm，流量QV =0.094 m3/s，水力坡度J=0.046,则该管路的沿程阻力系数

λ= 。（本题4分）

6. 圆管中流体的切应力分布规律为 ，层流速度为 分布，紊流速度为 分布。

7. 如下图所示，水泵的扬程Ht = 。 四、作图题（6分）

用阴影线作出图中圆柱体曲面上所受铅直分压力的压力体图，并标明压力体的方向。假设容器中均为同种液体。

作图题图 填空题第7题

五、计算题（本大题有4小题，共36分）

1.（本题10分）不可压缩流场的流函数为ψ = 5xy，（1）证明流动有势，并求速度势函数；（2）

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求（1,1）点的速度；（3）如果（1,1）点的压强为10Pa，ρ = 1000kg/m，求流场中的驻点压强。

2.（本题7分）在拖曳池中做船模试验，船模比例尺为1/50，实船的航速为25km/h，假设流动重力或粘性力起主导作用，试计算船模速度应为多少才能保证动力相似，方案是否可行？

3.（本题6分）流体通过水平毛细管的流量QV与管径d、动力粘度μ、压强梯度Δp/l有关，试用瑞利法导出流量的表达式。

4. （本题13分）如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D =7.5cm，喷嘴出口直径 d =2.0cm，水头H =5.5m，由水箱至喷嘴出口的水头损失hl =0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p =4.9N/cm2。行近流速v0≈0，取动能、动量修正系数均为1。 （1）计算通过管道的流量Q；

（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？

六、实验问答题（4分）

医院里打点滴的吊瓶通过使用马里奥特容器原理，成为一种变液位下的流速、流量都不随时间变化（即恒定流）的供液装置。其装置特点是：吊瓶瓶口装有两根细管，一根将药液流向病人，另一根是通大气的进气管。请解释一下，为什么吊瓶中液位从满到浅变化，但供液滴数却始终不随时间变化。静压强实验仪也是使用该原理来实现正压和负压时的压强测试。

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