中南大学消防工程流体力学考试试卷

中南大学考试试卷

2010 -- 2011 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09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. 含有气泡的液体可以视为连续介质。 （ ） 2. 平衡微分方程既适用于绝对静止流体，又适用于相对静止流体。 （ ） 3. 理想流体恒定流的固定边界是一条等势线。 （ ） 4. 渐变流过流断面上各点的测压管高度等于常数。 （ ） 5. 两个流动局部相似是指可以只考虑几何相似和运动相似，而不需要考虑动力相似。（ ） 6. 如果某流动区域中的流线是直线，则流动不可能是有旋运动。 ( ) 7. 不可压缩液体连续性微分方程?ux??uy??uz?0只适用于恒定流。 ( )

?x?y?z8. 水管流在管道直径、水温、沿程阻力系数都一定时，随着流量的增加，层流底层的厚度就减小。 ( ) 9. 当管流的直径由小变大时，其下临界雷诺数也由小变大。 （ ） 10. 边界层内可以是层流，也可以是紊流。 （ ） 二、单选题（每题2分，共20分）

1. 理想流体是指 。

(A) 无粘性流体 (B) 完全不可压缩流体 (C) 无粘性完全不可压缩流体 (D) 符合牛顿内摩擦阻力定律的流体

2. 质量力只有重力作用时平衡流体的等压面是 。

(A) 倾斜面 (B) 旋转抛物面 (C) 水平面 (D) 竖直面 3. 下列针对流网的描述不正确的是 。

(A) 流线簇与等势线簇处处正交 (B) 流网是不可压缩流体在做空间运动时构成的网格 (C) 流网是在流体质点没有旋转角速度的条件下绘制的 (D) 流网中每个网格的边长之比等于φ和ψ的增值之比 4. 一水平放置扩散管，内有忽略损失的压力流，其测压管水头线沿程变化规律是 。 (A) 下降 (B) 水平 (C) 上升 (D) 不确定

5. 溢水坝泄流模型设计比例为60，若溢水坝泄流量为500 m3/s，则模型泄流量为 。 (A) 83.3 L/s (B) 17.9 m3/s (C) 83.3 m3/s (D) 17.9 L/s 6. 下述中不是管嘴正常工作条件的是 。

(A) 管嘴内必须出现收缩断面 (B) 管嘴必须安装在容器侧壁 (C) 作用水头H0≤9m (D) 管嘴长度l = (3~4)d

7. 如图所示两恒定管流，作用水头H、管长l、管径d、沿程损失系数λ及进口形式均相同， 则两管中的流量，两管中各相应点的压强关系为 。

(A) Qva=Qvb, pa=pb (B) Qva=Qvb, paQvb, pa>pb (D) Qva

8. 液流的沿程阻力系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 。 (A) 层流区 (B) 紊流光滑区 (C) 紊流粗糙区 (D) 紊流过渡粗糙区 9. 下列关于漩涡运动的命题中错误的命题是 。

(A) 涡管截面可以收缩为零

(B) 对同一涡管，截面积越小的地方，涡量越大，流体旋转角速度越大 (C) 涡线上各点对应的涡量都沿着涡线的切向 (D) 涡通量和速度环量大小相等

10. 圆管恒定均匀流动过流断面上切应力分布为 。

(A) 均匀分布 (B) 抛物线分布 (C) 管壁处为零，管轴处最大，且为线性分布

(D) 管轴处为零，管壁处最大，且为线性分布 (E) 层流为抛物线分布，紊流为均匀分布 三、填空题（共16分）

1、平行板间隙为0.5mm，中间充满液体，上板以U=0.25m/s的速度平移，施加于单位面积的力为2Pa，则液体的粘度为 Pa·s。（本题2分）

U F

y u 填空题第1题 作图题

2、若人能承受的最大压力是1.274MPa（相对压强），则潜水员的极限潜水深度是 m。（本题2分）

3、流函数的存在条件是 ，势函数的存在条件是 。（本题4分） 4、一输油渐变段，两端直径为d1=200mm，d2=60mm，油密度860kg/m3。已知断面1的v1=2m/s，则断面2的流速为 ，管内质量流量为 。（本题4分） 5、自动模型区管流惯性力远远 粘性力（填大于、小于、等于）， 准则失去判别相似的作用。（本题2分）

6、无环量圆柱绕流是由 叠加而成的。（本题2分） 四、作图题（共6分）

作出右图中AB曲面上所受的静水总压力的水平分力的压强分布图与铅直分力的压力体图，标明静水压强的大小、方向以及压力体的方向。

五、计算题（本大题有4小题，共38分）

1、（本题6分）已知二元流速度分布：ux?x2,uy??2xy。试问：该流动是均匀流吗？并求

点（-2,1）处的加速度。

2、（本题8分）某流动势函数为??3xy?y，该流动是否连续，是否无旋？证明任一点的

流速只取决于它对原点的距离；并写出??2的流线方程。

3、（本题12分）图示为一测试阀门局部阻力系数的管路装置。测得当流量qv=12m3/h时，水

银差压计的读数为150mmHg。已知：管路内径均为50mm，管路全长14.5m，管路沿程损失系数λ=0.037,管路上共有90°圆弯头4个，ζ弯=0.５，h=0.2m。 (1)求通过阀门的压力降； (2)计算阀门的局部损失系数；

(3)不计水泵损失，求通过该管路系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。

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第2题图 第3题图

4、（本题10分）如图所示，密度为ρ的理想不可压缩流体定常通过一水平分岔管道。已知进口截面积为A，出口通大气，两个出口截面积均为A/4，分岔角为α；进出口流动参数均匀，进口截面上的计示压强p1，两出口截面上的计示压强均为零，且出口速度也相同。 （1）试求证：进口速度v1=

2p1； 3?（2）试求流体作用于分岔管道上的力Fx和Fy（方向如图所示）。

5、（本题8分）作用于潜体上的绕流阻力F是流体密度ρ、粘性μ、流速v及潜体直径d的函数。试用π定理推导阻力的表达式F?六、实验问答题（共4分）

拿两张薄纸，平行提在手中，当用嘴顺纸间缝隙吹气时，问薄纸是不动、靠拢还是张开？为什么？

?v2?d22?4?f(Re)。

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