北京科技大学2015年工程流体力学试卷(32学时)

北京科技大学2015--2016学年 第 一 学期 工程流体力学 试卷（A）

院(系) 班级 学号 姓名 试卷卷面成绩（满分100分） 占课程考核成绩80% 平时

成绩占

20%

课程考核成绩 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 小计 得分

一、单选题（每题2分，共30分） 1. 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体 。 (A) 能承受拉力，平衡时不能承受切应力 (B) 不能承受拉力，平衡时不能承受切应力 (C) 不能承受拉力，平衡时能承受切应力 (D) 能承受拉力，平衡时也能承受切应力 2. 以下哪种流体为非牛顿流体 。 (A) 水 (B) 空气 (C) 沥青 (D) 酒精 3. 判断流体流动是否可以忽略其可压缩性时，需根据_______来判断。 (A) 流体的密度 (B) 流体的压力 (C) 流体的温度 (D) 流体的当地马赫数M a

4. 静止流体中压强的分布规律 。

(A) 仅适合于不可压缩流体

(B) 仅适合于理想流体

(C) 仅适合于粘性流体

(D) 既适合于理想流体、又适合于粘性流体

5. 水箱做自由落体运动时，流体所受到的单位质量力为 。

(A) f x =0， f y =0， f z =g

(B) f x =0， f y =0， f z =-g

(C) f x =0， f y =0， f z =0

得 分

装

订

线

内

不

得

答

题 自

觉

遵 守 考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不

作

弊

6. 一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2m 处测压管高度为2.2m ，设当地大气压为1个工程大气压，则容器内液面真空度为 。

(A) -2.2m 水柱

(B) 2.2m 水柱

(C) -2.0m 水柱

(D) 2.0m 水柱

7. 有一速度场为 ，速度单位为m/s ，y 的单位为m ，a=3s -1，b=2m/s ，则点 （1，1，0）处流线的斜率 。

(A) 1/2 (B) 1/3 (C) 2/3 (D) 3/2

8. 单位时间内，控制体内由于密度变化引起的质量增量等于从控制面 。

(A) 流入的质量 (B) 流入与流出的质量之和

(C) 流出的质量 (D) 流入与流出的质量之差

9. 沿程能量损失公式不适用于 。

(A) 湍流 (B) 均匀流 (C) 层流 (D) 急变流

10. 如右图所示，输水管流量为0.2 m 3/s ， d M 为0.2m ，d N 为0.4m ，p M 为98000Pa ，p N 为68600Pa ，当M 与N 点的高差z 分别为1m 和6m 时，输水管内水流方向分别为 。

(A) 都是M 流向N

(B) 都是N 流向M

(C) M 流向N ，N 流向M

(D) N 流向M ，M 流向N

11. 沿直径d=200mm ，长l=300m 的钢管，输送密度为900 kg/m 3的石油，若流量为25kg/s ，石油的平均运动黏度为1.092cm 2/s （冬季）和0.355cm 2/s （夏季），冬季和夏季管道内石油的流态分别为 。

(A) 层流和湍流

(B) 层流和层流 (C) 湍流和层流

(D) 湍流和湍流 12. 长为3mm ，宽为2mm 的矩形流道，其当量直径为

(A) 2.4 mm

(B) 2.5 mm (C) 2.45 mm

(D) 1.2 mm 13. 应用伯努利方程描述同一管内分别为理想流体与粘性流体的湍流流动，在入口流动参数（压力、流速等）相同时，下面描述正确的是_____。

（A ）理想流体的总水头≥粘性流体的总水头

v ay i b j

（B）理想流体的压力水头≥粘性流体的压力水头；

（C）理想流体的位置水头≥粘性流体的位置水头；

（D）理想流体的沿程损失≥粘性流体的沿程损失。

14. 在应用总流的伯努利方程时，两截面之间。

(A) 必须都是急变流(B) 必须都是缓变流

(C) 可以出现急变流(D) 不能出现急变流

15. 长管1、2并联且两管直径相同、沿程损失系数相同，长度L2 = 3L1，通过的流量为

(A) Q1 = Q2(B) Q1 = 1.73Q2

(C) Q1 = 1.5Q2(D) Q1 = 3Q2

得 分

二、填空题（每空1分，共15分）

1. 流体动力黏度与运动黏度的关系为__________。当温度升高时，液体的黏度___________，气体的黏度___________。

2. 根据流场内各空间点上流体质点的流动参数是否随时间而改变，可以将流体流动分为___________和___________。

3. 描述流场中流体的运动规律可以从流体质点和流场空间点两种着眼点出发，分别对应___________法和__________法。

4. 判断流体流态的无因次组合数的表达式___________，其物理意义为__________力与________力之比。

5. 皮托管是以______________为依据来测量计算管道中流体的流速，文丘里管是以________________为依据来测量计算管道中流体的流量。

6. 流体在管道中流动时，流动阻力包括________________和______________。

7. 管内粘性流体流动分别为层流和湍流状态时，造成伯努利方程中的修正系数（α）取值不同的原因是________________________________。

三、判断题（每题1分，共10分）

1. 单位质量力与加速度单位相同。 ( )

2. 流体的体积弹性模量越大，则该流体越容易被压缩。 ( )

3. 在相同的当地大气压下，有A 和B 两种流体，如果A 流体的真空度更大 ，则A 流体的绝对压强也更大。 ( )

4. 处于相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 ( )

5. 作用在静止流体上任意一点的质量力总是垂直于等压面。 ( )

6. 在稳定流动下，流线在空间的位置及形状都不随时间而改变，流线与迹线重合。 ( )

7. 当流体的体积流量一定时，将管径增大一倍，则雷诺数增大一倍。 ( )

8. 流体流动处于阻力平方区时，沿程能量损失系数λ与雷诺数无关。 ( )

9. 并联管路总水头损失等于各管段水头损失之和。 ( )

10. 纳维—斯托克斯方程（N-S 方程）不适用于非牛顿流体。 ( )

四、计算题（45分）

1. （6分）如图所示，真空计B 测得封闭水箱液面上的真空度为0.98 kPa ，若敞口油箱的液面低于水箱液面的高度H =1.5m ，油柱高h 1=5.6m ，水银柱高h 2=0.2m ，求油的密度。

得 分

得 分

2. （6分）直线行驶的汽车上放置一装液体的U 形管，两管相距L=400mm ，当汽车以a=5m/s 2的加速度行驶时，两管液面相差多少？

3.（7分）已知速度分布为 ，问： (1) 该流动是几维的？是稳定流还是非稳定流？ (2) 求（1，1，2）点的加速度？ (3) 求（1，1，2）点的流线方程？

2(3)v x i y j z k

装

订

线

内

不

得

答

题 自

觉

遵 守 考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不

作

弊

4. （8分）有一水平放置的圆管，在离管入口足够远的管段上，管内层流流动得到充分发展，此时，管中心线上流速最大，管壁上流速为零。忽略质量力，此流动满足的基本方程为：

22222222201111r r z r r r r r r r z z z z z z z r v v v r r z v v v v v v p v v r z r r r r z v v v v v p v v z r z r r r z r ， 已知，管径为R ，流体动力黏度为μ，管内为不可压缩流体的稳定流动，求压力梯度驱动下圆管内层流的速度分布。

5. （9分）液压泵从开口油箱中吸油，已知泵入口的流量Q = 5.3×10-4m 3/s ，吸油管全长L = 6m ，管径d = 25mm ，泵的吸油口距油面高度H = 5m ，管路内总的局部损失系数K = 7.2，液压油在室温时的运动粘性系数ν = 2.0×10-5m 2/s ，密度 = 900kg/m 3，试求泵吸油口处的真空度。

z

z v r

6. （9分）如图所示，一变直径弯管，轴线位于同一水平面，转角α=45o，直径由d A=200mm 变为d B=150mm，在流量q v=0.1m3/s时压强p A=18kPa，求水流对AB段弯管的作用力。（忽略弯段的阻力损失）