辽宁石油化工大学流体力学试卷及参考答案

姓名 班级 学号 科目 辽宁石油化工大学 2008~2009第一学期 流体力学 期末考试A卷

一、单项选择题（共15分， 每小题１分）

1、流体的动力粘度μ与（ D ）有关。

A．流体的种类、温度、体积 B．流体的种类、压力、体积 C．流体的压力、温度、体积 D．流体的种类、温度、压力

2、理想流体指的是（ C ）。

A．膨胀性为零的流体 B．压缩性为零的流体

C．粘度为零的流体 D．体积弹性模量为零的流体

3、表面力是指作用在（ B ）的力。

A．流体内部每一个质点上 B．流体体积表面上 C．理想流体液面上 D．粘性流体体积上

4、重力作用下流体静压强微分方程为dp＝（ A ）。

A．??gdz B．?gdz C．??dz D．?gdz

5、当液体为恒定流时，必有（ A ）等于零。

A．当地加速度 B．迁移加速度 C．合加速度 D．矢量加速度

6、若含有ｎ个变量的函数关系式中基本物理量为ｍ个。根据π定理。可将该函数关系式组合成（ B ）个无量纲的函数式。

A.ｎ＋ｍ B. ｎ－ｍ C. ｎ＋ｍ－１ D. ｍ－ｎ

7、皮托（Pitot）管用于测量（ C ）的仪器。

A．压强 B．流量 C．点速度 D．平均流速

8、对流动流体应用质量守恒定律可导出（ D ）。

A．伯努利方程 B．动量方程 C．能量方程 D．连续性方程

9、已知某流体在圆管内流动的雷诺数Re?2000，则该管的沿程阻力系数λ＝（A ）。 A．0.032 B．0.064 C．0.128 D．0.256

10、层流的沿程水头损失与管截面上的平均流速的（ D ）成正比。

A．二分之一次方 B．1.75次方 C．二次方 D．一次方

11、边界层的基本特征之一是（ B ）。

A．边界层内流体的流动为层流 B．边界层内粘性力与惯性力为同一数量级 C．边界层厚度沿流动方向逐渐减薄 D．边界层内流体的流动为湍流

12、指出下列论点中的错误论点：（C ）

A．点源的圆周速度为零 B．涡流的径向速度为零

C．有旋流动也称为有势流动 D．平行流的等势线与流线相互垂直

13、关于涡流有以下的论点，指出其中的正确论点：( B )

A．在涡流区域速度与半径成正比，在涡束内部速度与半径反比 B．在涡流区域速度与半径成反比，在涡束内部速度与半径正比 C．在涡流区域和在涡束内部速度与半径都是成反比 D．在涡流区域和在涡束内部速度与半径都是成正比

14、在变截面喷管内，亚音速等熵气流随截面积的减小而（C ）。

A．压强增大 B．密度增大 C．流速增大 D．流速减小

15、在理想气体中，音速正比于（ D ）。

A．密度 B．压强 C．温度 D． 以上都不是

二、填空题（共10分,每小题２分）

1、已知某液体的体积模量KP?2.0?109Pa，如果要减小其体积的0.5％，则需增加压强

107Pa。

2、静止流场中的压强分布规律，既适用于 理想 流体，也适用于 粘性 流体。

３、流体作无旋运动的特征是 流场中任意一点的涡量都为零 。

４、湍流附加切应力是由于 流体质点脉动引起的动量交换 而产生的。

V2５、伯努利方程：?gz??常数，所表达的物理意义是 不可压缩理想流体在重力场

?2p中作定常流动时，沿流线单位质量流体的动能、位势能和压强能之和保持不变 。 三、简答题（共15分,每小题5分）

(1) 简述边界层分离的原因。

答：边界层分离的原因在于逆压强梯度（

dp?0）作用和物面粘性滞止效应的共同影dx响，使物面附近的流体不断减速，最终由于惯性力不能克服上述阻力而停滞，边界层便开始脱落，即边界层开始分离。

(2) 判断下述论点的正确性，并说明理由。 “水一定是从高处往低处流动的。” 答：上述论点是错误的。

水往何处流取决于总水头。水是不可压缩粘性流体，由不可压缩粘性流体能量方程：

p1VpV?gz1?1?2?gz2?2?hw ?2?222可知：不可压缩粘性流体流动过程会产生阻力损失，流动导致总水头减少，两处的总水头满足上式，所以水只能从总水头高处流向总水头低处。

(３) 粘性流体在管内作湍流流动时，何为“水力粗糙”？

答：当层流底层厚度小于粗糙度δ<ε时，管壁粗糙凸出部分暴露在湍流区中，导致流体产生碰撞、冲击，形成漩涡，增加能量损失。这种情况称为“水力粗糙”。

四、计算题（六题，共６0分）

１、（8分）如图所示，图中A液体是水，密度为1000kg/m3，B液体是水银，密度为

13600kg/m3，ｙ＝60ｃｍ，ｚ＝30ｃｍ。求M点处的压强。

答案：46.1kPa

?u?yz?t?2、（10分）已知流场中的速度分布为???xz?t

???xy?（１）说明此流动是否恒定？

（２）求流体质点在通过流场中点（１，１，１）时的加速度。 答案：（１）因为速度与时间有关，所以此流动为非恒定流动；

?ax?3?t?（２）?ay?1?t

??az?2３、（10分）已知不可压缩流体平面流动的速度势为??x?y?x，判断说明该流动是否存在流函数？若有流函数，则求出流函数。

22答案：因为只要是不可压缩流体的平面流动，就必然存在流函数，所以该流动存在流函数。

??2xy?y

4、（10分）铅球的密度11420kg/m3，直径为25ｍｍ，在密度为930kg/m3的油中以

0.375m/s的速度等速沉降，求油的动力粘度。

答案：9.53Pa.s

５、（10分）一根输油管总长7000ｍ，内经500mm，油的密度为925kg/m3，动力粘度为

0.13Pa?s，试问若输油管保持层流，管内的最大流速为多少？此时的沿程阻力造成的压强

降为多少？

答案：管内的最大流速为0.563m/s，压强降为65443kPa

6、（12分）如图所示为一吸水装置，已知h1、h2、h3，若甲、乙两水箱的水位保持不变，忽略流动的水头损失，试问要从甲水箱将水吸入喉道，喷嘴断面面积A2与喉道断面面积A1之比：

A2与h1、h2、h3之间应满足什么条件？ A1解题要点：1）取过喷嘴轴线的水平面为基准面，对1-1与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）

2）再对水箱乙与2-2应用总水流的伯努利方程（忽略阻力损失）

3）结合稳定总流的连续性方程A1u1?A2u2

解得：要从甲水箱将水吸入喉道，应满足

h?hA2?13 A1h2

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