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流体力学典型例题及答案

全国2002年4月高等教育自学考试

工程流体力学试题

课程代码：02250

一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确

选项前的字母填在题后的括号内。

1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。

A.质量

B.体积

C.温度

D.压强

2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。

A.等于1

B.等于临界马赫数

C.大于1

D.小于1

3.气体温度增加，气体粘度( )

A.增加

B.减小

C.不变

D.增加或减小

4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。

A.总体积

B.总质量

C.总比容

D.总压强

5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时

平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?

你的判断：( )

A.可以

B.不能动作

C.能升不能降

D.能降不能升

6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压

计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg)

C.△h=760mm(Hg)

D.△h=1520mm(Hg)

7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( )

A.定常流

B.非定常流

C.非均匀流

D.均匀流

8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。

A.运动轨迹是水平的

B.运动轨迹是曲线

C.运动轨迹是直线

D.是否绕自身轴旋转

9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( )

A.重合

B.相交

C.相切

D.平行

10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( )

A.F 1=F2=F3

B.F1>F2>F3

C.F1

D.F1=F3>F2

11.三个容积完全相等的容器，联接如图示，先将阀门a,b关闭，阀门c开启。压强计p指示为0。将容器I充入压缩空气，绝对压强为300KPa，容器Ⅲ抽成真空度为30KPa。先关闭阀门c,再开启阀门a和b.这时，压强计p的读数应该是(设当地大气压是100KPa)

A.56.7KPa

B.76.7KPa

C.90.0KPa

D.110.0Kpa

12.下列说法中，正确的说法是( )

A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒

B.理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒

C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒

D.理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒

13.在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足( )

A.p

gρ

+Z=C B.p=C

C. p

gρ

= D.

gρ

+Z+

14.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( )

A.1

B.2

C.3

D.2000

15.如图所示，容器若依次装着水与汽油，假定二者均为理想流体，且H=常数，液面压强为

大气压，则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )

A.v水>v油

B.v水

C.v水=v油

D.难以确定的

16.粘性流体绕流平板时，边界层内的流态由层流转变为紊流的临界雷诺数Re xcr值为( )

A.2000

B.2000～13800

C.5×105～3×106

D.2×105～3×105

17.当某管路流动在紊流粗糙管平方阻力区范围内时，则随着雷诺数Re的增大，其沿程损失

系数λ将( )

A.增大

B.减小

C.不变

D.增大或减小

18.水自水箱经管路流出如图所示，若把管路阀门再关小一些，则在阀门前后的测压管1与2的液面高度变化将

是( )

A.h1升高，h2降低

B.h1降低，h2升高

C.h1与h2都降低

D.h1与h2都升高

19.流体在管内作层流流动时，其沿程损失h f值与断面平均流速v的( )次方成正比。

A.1

B.1.75

C.1.75～2

D.2

20.管路水力计算中的所谓长管是指( )

A.长度很长的管路

B.总能量损失很大的管路

C.局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路

D.局部损失与沿程损失均不能忽略的管路

二、名词解释(每小题2分，共10分)

21.流体的密度

22.等压面

23.定常流动

24.水力光滑管与水力粗糙管

25.气体一维定常等熵流动的极限状态

三、简答题(每小题5分，共20分)

26.混合气体密度如何计算，并列出计算公式。

27.对于静止液体，当作用在液体上的质量力仅有重力时，则液体中的哪些面是等压面?

28.什么是有效截面?流道中流线互相平行时，有效截面形式如何?

29.什么是紊流的时均速度?写出紊流时均速度轴向分量u的定义式，指出式中各符号的含义。

四、计算题(50分)

30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，

设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为

C p=1006J/(kg·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/(kg·K))

31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m3/h，最大允许平均流速为20m/s，

求：(1)此时风道内径为多少?

(2)若设计内径应取50mm的整倍数，这时设计内径为多少?

(3)核算在设计内径时平均风速为多少?

32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径d=400mm,U形管读数

h=100mmH2O，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3，ρ空=1.2kg/m3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量q v。

33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高时是表压强p e=1500Pa,

最低时是真空值p v=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m，最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2)

求：(1)疏水管长度L。

(2)水封水面到疏水管口的深度H。

34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速v1=2.5m/s,表压强p1=6.86

×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度ρ=1000kg/m3。

35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管内径d=200mm，管

长为L AB=3m,L BC=5m,L CD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失系数有：管路进口滤网(带底阀)一个，ζ滤网=12,B、C两处90°圆弯两个，每个ζ弯头=0.5，管路出口ζ出口=1.0，水的密度ρ=1000kg/m3。

试求：

(1)虹吸管的流量qv。

(2)虹吸管中压强最低点的位置及其真空值。

全国2002年4月高等教育自学考试

工程流体力学试题参考答案

课程代码：02250

一、单项选择题(每小题1分，共20分)

1.D

2.D

3.A

4.A

5.A

6.C

7.A

8.D

9.C 10.A

11.A 12.B 13.A 14.B 15.C

16.C 17.C 18.A 19.A 20.C

二、名词解释(每小题2分，共10分)

21.单位体积流体的质量。

22.在流体中压强相等的点组成的面称为等压面。

23.流场中各空间点上所有物理参数均与时间变量t 无关，称作定常流动。

24.流体在管内作紊流流动时，用符号△表示管壁绝对粗糙度，δ0表示粘性底层的厚度，则当 δ0>△时，叫此时的管路为水力光滑管。

δ0 <△ 时，叫此时的管路为水力粗糙管。

25.在绝热流动的过程中，气流的绝对压强与热力学温度为零，气流的总能量全部转化

为宏观运动的动能的状态。

三、简答题(每小题5分，共20分)

26.可按各种气体所占气体总体积的百分数来计算。

ρ=?1ρ1+?2ρ2+?3ρ3+…+?n ρn =?ρi i n

i =∑1

?i —各组成气体所占混合气体总体积的百分数；

ρi —各组成气体的密度，kg/m 3；

ρ—混合气体密度，kg/m 3

27.属于等压面的是以下水平面。

(1)自由表面(或气液分界面)。

(2)两种不互溶液体的交界面。

(3)液体内能互相连通(或不被隔断)的同一种液体内的各水平面。

28.(1)在流场中(或流道中)存在这样横截面，穿过该截面的每一条流线均与该截面垂直，这样的横截面称为

有效截面(又称过流截面)。

(2)当流线互相平行时，有效截面为平面。

当流线互相不平行时，有效截面为曲面。

29.紊流真实速度在一定时间间隔内的统计平均值叫紊流的时均速度。

u T udt t t T =+?1

式中：t △—初始时刻 T —时间间隔 u —瞬时速度 u —时均速度

四、计算题(共50分)

30．T 0=T ∞+v C p ∞

=+??232222315800103600

21006/.()/() =247.69K M ∞=v a ∞∞=???=(/)..

.80010360014287223150743 P 0=p ∞11221+-?

????

?∞-k M k k =0.26411412074038214141+-???????=-.....bar

31.依连续方程（ρ=C ）v 1A 1=v 2A 2=q v

(1)v 1π412d q v = d 1=100004360020??π

=0.42m=420mm (2)设计内径应取450mm 为50mm 的9倍，且风速低于允许的20m/s

(3) 在设计内径450mm 时，风速为 v q d m s v 22224

41000036000451746==??=ππ../ 32.由伯努利方程

0+0+0=p g

ρ+0+v g 2

2 得v=-2

p ρ 由静力学方程p+ρ水gh=0?p=-ρ水gh 代入

得 v=22980701100012gh ρρ水

=???...

=40.43m/s q v =v ?=??=ππ440434

04508223d m s .(.)./ 33.根据流体静力学基本方程

表压强p e =ρgh 或h=pe g

ρ 在最高压强时，管内水面应低于O-O 面

h 1=p g e ρ=1500100098

0153?=..m 在最低压强时，管内水面应高于0-0面

h2=p

1200

100098

0122

故疏水管长度

L=a+h2+h1+b=0.1+0.122+0.152+0.2=0.574m

水封水面到疏水管口深度

H=h1+b=0.153+0.2=0.353m

答：疏水管长度应为0.574m，水封水面到疏水管口深度为0.353m。

34.

35．（1）求虹吸管的流量：列进、出口水池水面的伯努利方程：

H=h

L L L

g w

AB BC CD

∑

∑()

ξλ

2 2

把已知参数代入：求得v=1.59m/s

所以q v=vA=0.05m3/s

(2)求最低压强点及其真空度：

最低压强应是虹吸管内的C点（见图）列进水池水面及C断面的伯努利方程：

0=h-pvc

h wAC ρ

得p vc=28200Pa=28.2KPa