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1、共 6 页，第 1 页华中科技大学流体力学（华中科技大学流体力学（I I）试卷（）试卷（A A 卷）卷）（闭卷考试）（闭卷考试）2009 年年 11 月月 8 日日姓名姓名: 学院：学院： 班级班级: 学号：学号： 题号一二三四五六七八九总分满分201010101010101010100评分注注：水密度水密度 1000kg/m3，重力加速度重力加速度 g=9.806m/s2。一、一、基础选答题基础选答题 （20 分）分） （只有一个最佳答案）（只有一个最佳答案）1、流体的连续介质模型意味着（ B ） 。A. 流体分子之间有间隙 B. 流体的物理参数可用连续函数来描述C. 流体不可压缩 D. 流
2、体分子之间无间隙2、以下说法错误的是（ A ） 。A. 理想流体没有粘性，故没有剪切力而只受拉力或压力作用 B. 流体的动力粘度越大，粘性切应力越大 C. 流体层间速度梯度越大，粘性切应力越大 D. 在理想流体中压强大小与作用面的方向无关3、压力体内（ D ） 。A. 必定充满液体 B. 肯定不会有液体 C. 至少部分有液体D. 可能有液体，也可能没有液体4、平板所受到的静水压强合力作用点即压力中心（ C ） 。共 6 页，第 2 页A. 总是在平板的形心上 B. 与平板的形心同高 C. 总是低于平板的形心 D. 位于平板的最低点5、不考虑管壁摩擦的水平管道沿水流方向截面逐渐增大，管内水流的压
3、强（ A ） 。A. 逐渐变大 B. 逐渐变小 C. 不改变6、已知气体在水中的溶解度随温度升高而增大，随压强增加而增大。当一根筷子在啤酒中搅动时，筷子上有气泡产生。可以用（ B ）来解释这一现象。A. 牛顿内摩擦定律 B. 伯努利方程 C. 可压缩气体等熵关系7、当管道流动处于层流状态时沿程水头损失与管截面平均速度的（ fhVA ）成正比。A. 1 次方 B. 1.75 次方 C. 2 次方 D. 2 次方8 8、当管道中湍流流动处于水力光滑管状态时，沿程损失系数与（ C ）有关。A. 雷诺数和管壁相对粗糙度 B. 管壁相对粗糙度 C. 雷诺数9、可压缩气流在拉伐尔管内做等熵流动，当拉伐尔管
4、出口流速超过声速，其最小断面处的流速（ B ） 。A. 必超过声速 B. 为声速C. 必小于声速 C. 不能确定10、流体运动粘性系数 的量纲是 （ A ）A. B. C. 12TL2TML22TML二、二、(10 分分) 如图所示，有一高为 h=10cm，密度为 3000kg/m3的物块，沿涂有润滑油的倾角为=30 度的斜面以速度 u=10m/s 匀速下滑，物块与斜面接触面共 6 页，第 3 页积为 A。斜面物块间油层的厚度=0.1mm，求油的动力粘度。解：解：物块沿斜面匀速下滑，重力在运动方向上的分力等于物块与斜面间流体的内摩擦力。即dyduAgAhsin斜面与物块间油层的厚度非常小，其间
5、的速度分布可以认为是线性，即U dyduUAgAhsinPas015. 010001. 01 . 06sin1 . 0103000sinUgh三、三、(10 分分) 如图所示，与水平线成 45倾角的矩形闸门 AB，宽 1m，左侧水深 h1 = 3m，右侧水深 h2 = 2m，试求作用在闸门上的静水压强合力的大小。共 6 页，第 4 页解：解：左侧压强合力2 1 1111000 9.80631 N62405N62.4kN2sin452sin45hFghboo右侧压强合力2 2 2211000 9.80621 N27736N27.7kN2sin452sin45hFghboo作用在闸门上的压强合力1
6、262.427.7 kN34.7kNFFF四四、(10 分分) 下图中的轴流式风机将静止大气吸入管内，管径，测压D0.3m计（工作液体为水）读数，空气密度，不计损h0.25m 3 a1.236kg m 失，求风机的入风量。解：解：不计能量损失，选择距入口足够远的断面和管道内测压计处的截面，列伯努利方程：共 6 页，第 5 页。2 wa210000g hv2 解得，w 2 av2g h61.7m s入风量。23 22Qv AvD4.36ms4五五、(10 分分) 水平放置的变径弯管中，水流流量，管径，Q100 l s1d300mm，进口断面压强，转角。不计损失，求水2d200mm2 1p17.6
7、N cm60 流对弯管的作用力。解：解：以两断面间流段为研究对象。断面平均流速,1211Q4Qv1.42m sAd.2222Q4Qv3.18m sAd不计能量损失，列能量方程求得 2 断面压强。222 21121pp(vv )172kN m2分析流体受力，建立动量方程：x 向共 6 页，第 6 页，22 x221121Rpdpd cosQ vv cos0.568kN44 y 向 。2 x111RpdQvsin10.88kN4 弯管对水流的作用力 。水流对弯管的作用力22 xyRRR10.89kN。 RR六六、(10 分分) 如图所示，直径的细管中油流量，在6 mmd 37.7 cm /sQ 长
8、的管段两端接水银压差计，压差计读数。已知管中流动处2 ml 18 cmh 于层流状态，水银密度，油密度，求油的运动313600 kg/m 3900 kg/m 粘度。解：解： 6264 7.7 100.2723 (m/s)610QVA对 1-1 和 2-2 断面列伯努利方程222 12 120+= 0+222pVpVl V ggggdg两截面压差 12136009009.806 0.1822417 (Pa)ppgh考虑到，由伯努利方程解出12=3 12 22222417 6 1022.016900 2 0.2723pp d l V 由于管流处于层流状态，因此共 6 页，第 7 页64642.01
9、6Re最后，由雷诺数定义计算油的运动粘度3 520.2723 6 105.15 10 (m /s)31.7Vd Re 七七、(10 分分) 如图所示两开口大水箱中水面高度差，水箱由两段串联3 mH 的圆管连接，管段 2 上有一半开的阀门。已知两段管的直径、长度和沿程损失系数分别为、和、10.04 md 125 mL 10.02520.07 md 215 mL ，进口、接头、阀门和出口的局部损失系数分别为、20.0210.5、和。求管道流量。24.333.541.0Q解：解：对两水箱的自由面列伯努利方程，有120000wzzh又 , 22 112244VdVd21 21 2dVVd22 1122
10、 12112234 1242 1211 112234 12242 122225150.040.0250.50.024.33.5 10.040.070.072 9.8wLVLVHzzhdgdgLLdV dddgV 2 1060.8933V代入，得到，和3 mH 11.833 m/sV 共 6 页，第 8 页。2 3 111.833 0.040.0023 (m /s)4QV A八、八、(10 分分) 皮托管在温度 320K 氩气流中测得总压 180kN/m2，静压90kN/m2，求气流速度。氩气 R=209 J/kgK， =1.68。解解： 2101(1)22pMp 1.14M 1.14 335.2382m/suMRT九、九、(10 分分) 直径的物体在空气中以的速度匀速运动，空气md1smu/50粘性系数，密度。为了预测气流阻力，sm /105 . 125气3/25. 1mkg气在水中做模型实验。模型直径，水的粘性系数，md5 . 0sm /1015. 126水密度。测得模型在水中的阻力。设计实验模型3/1000mkg水NF1000水在水中的速度, 并计算物体在空气中的阻力。解：解： 雷诺数准则： ， 水气 VdVd水中实验速度 smdVdV/2 . 9水气水 欧拉数准则： 水气 2222LVF LVF NLVLVFF622 221047. 1 气水气
