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中南大学考试试卷及答案2008 -- 2009 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07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. 静止的液体和气体接触的自由面，它既是等压面，也是水平面。
（）2. 水总是由高向低流的。
（）3. 虽然流体的旋转角速度不可能无穷大，但是涡量有可能无穷大。
（）4. 流线是光滑的曲线，不能是折线，流线之间可以相交。
（）5. 气体的动力粘性系数随温度的升高而减小，原因是分子间动量交换减少。
（）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. 进行模型设计时，在几何相似的前提下，应保证原型和模型所有的相似准数都相同即完全相似。
( )8. 引起局部阻力的原因是由于旋涡区的产生，而不是速度方向和大小的变化。
（）9. 自模区内流体的流动是由雷诺相似准数控制着的流动。
（）10. 在原条件保持不变的情况下，增加并联支管的条数，可以增大输水总流量。
（）二、单选题（每题2分，共20分）1. 连续介质假设意味着。
(A) 流体分子互相紧连(B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分子间有空隙(D) 流体不可压缩2. 已知外界大气压强p0 =1.02个工程大气压，如果某点的真空度为5mH2O柱，则该点的绝对压强为N/m2。
(A) 51×103(B) 149×103(C) 1.5×105(D) 1.05×1053. 管径不变的流道内粘性流体总水头线沿流程的变化是，测压管水头线沿流程的变化是。
（A）上升；下降(B) 不变；可能上升，可能下降（C）下降；下降(D) 下降；可能上升，可能下降4. 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) 不能出现急变流(D) 可以出现急变流5. 溢水堰模型设计比例为20，若在模型上测得模型流量为Q m=300L/s，则实际流量Q n为m3/s 。
一、单项选择题1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是〔A〕A压强、速度和粘度；B流体的粘度、切应力与角变形率；C切应力、温度、粘度和速度； D压强、粘度和角变形。
2．流体是一种〔D〕物质。
A不断膨胀直到充满容器的；B实际上是不可压缩的；C不能承受剪切力的；D 在任一剪切力的作用下不能保持静止的。
3.圆管层流流动，过流断面上切应力分布为〔B〕A.在过流断面上是常数；B.管轴处是零，且与半径成正比；C.管壁处是零，向管轴线性增大；D. 按抛物线分布。
4.在圆管流中，层流的断面流速分布符合〔C〕A.均匀规律；B.直线变化规律；C.抛物线规律；D. 对+曲线规律。
5. 圆管层流，实测管轴线上流速为4m／s，那么断面平均流速为〔〕A. 4m／s；B. 3.2m／s；C. 2m／s；D. 1m ／s。
6.应用动量方程求流体对物体的合力时，进、出口的压强应使用〔〕A 绝对压强B 相对压强C 大气压D 真空度7.流量为Q ，速度为v 的射流冲击一块与流向垂直的平板，那么平板受到的冲击力为〔〕A QvB Qv 2C ρQvD ρQv 28.在〔D 〕流动中，伯努利方程不成立。
(A)定常 (B) 理想流体 (C) 不可压缩 (D) 可压缩9.速度水头的表达式为〔D 〕 (A)h g 2 (B)2ρ2v (C) 22v (D) g v 2210.在总流的伯努利方程中的速度v 是〔B 〕速度。
(A) 某点 (B) 截面平均 (C) 截面形心处 (D) 截面上最大11.应用总流的伯努利方程时，两截面之间〔D 〕 。
(A)必须都是急变流 (B) 必须都是缓变流(C) 不能出现急变流 (D) 可以出现急变流12.定常流动是〔B 〕A.流动随时间按一定规律变化；B.流场中任意空间点的运动要素不随时间变化；C.各过流断面的速度分布一样；D.各过流断面的压强一样。
13.非定常流动是 〔B 〕A. 0=∂∂t uB. 0≠∂∂t uC. 0=∂∂s uD.0≠∂∂s u 14.任意形状平面壁上静水压力的大小等于〔C 〕处静水压强乘以受压面的面积。
一、选择题1．按连续介质的概念，流体质点是指A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒； C . 无大小的几何点； D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2．作用在流体的质量力包括A. 压力；B. 摩擦力；C. 重力；D. 惯性力。
3．单位质量力的国际单位是：A . N ； B. m/s ； C. N/kg ； D. m/s 2。
4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率； C. 切应力和剪切变形。
5．水的粘性随温度升高而A . 增大； B. 减小； C. 不变。
6．气体的粘性随温度的升高而 A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变。
7．流体的运动粘度υ的国际单位是Ａ. m 2/s ；B. N/m 2 ； C. kg/m ；D. N ·s/ｍ2 8．理想流体的特征是Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT 。
9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为Ａ. 200001； Ｂ. 100001；Ｃ. 40001 。
10．水力学中，单位质量力是指作用在Ａ. 单位面积液体上的质量力；Ｂ. 单位体积液体上的质量力； Ｃ. 单位质量液体上的质量力；Ｄ. 单位重量液体上的质量力 11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。
12．已知液体中的流速分布µ－y 如图所示，其切应力分布为 Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝ky (k 为常数)。
13．以下关于液体质点和液体微团的正确论述是Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ. 液体微团包括有很多液体的质点； Ｃ. 液体质点没有大小，没有质量；Ｄ. 液体质点又称液体微团。
14．液体的汽化压强随温度升高而 Ａ. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；15．一封闭容器盛以水，当其从空中自由下落时（不计空气阻力），其单位质量力为 Ａ. 0 ； Ｂ. -g ； Ｃ. mg ；Ｄ. –mg 。
流体力学习题集答案《流体力学》习题与答案周立强中南大学机电工程学院液压研究所第1章流体力学的基本概念1-1. 是非题(正确的打“√”，错误的打“?”)1. 理想流体就是不考虑粘滞性的、实际不存在的，理想化的流体。
（√）2. 在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。
（√ ）3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
（√ ）4. 牛顿内摩擦定律适用于所有的流体。
（ ? ）5. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
（ ? ）6. 有旋运动就是流体作圆周运动。
（ ? ）7. 温度升高时，空气的粘度减小。
（ ? ）8. 流体力学中用欧拉法研究每个质点的轨迹。
（ ? ） 9. 平衡流体不能抵抗剪切力。
（√ ） 10. 静止流体不显示粘性。
（√ ）11. 速度梯度实质上是流体的粘性。
（√ ）12. 流体运动的速度梯度是剪切变形角速度。
（√ ） 13. 恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
（ ? ）14. 牛顿内摩擦定律中，粘度系数m 和v 均与压力和温度有关。
（ ? ） 15. 迹线与流线分别是Lagrange 和Euler 几何描述；它们是对同一事物的不同说法；因此迹线就是流线，流线就是迹线。
（ ? ）16. 如果流体的线变形速度θ=θx +θy +θz =0,则流体为不可压缩流体。
（√ ） 17. 如果流体的角变形速度ω=ωx +ωy +ωz =0,则流体为无旋流动。
（√ ） 18. 流体的表面力不仅与作用的表面积的外力有关，而且还与作用面积的大小、体积和密度有关。
（ ? ）19. 对于平衡流体，其表面力就是压强。
（√ ）20. 边界层就是流体的自由表明和容器壁的接触面。
（ ? ）1-2已知作用在单位质量物体上的体积力分布为：x y z f axf b f cz=?=??=?，物体的密度2lx ry nz ρπ=++，坐标量度单位为m ；其中，0a =，0.1b N kg =，()0.5c N kg m =?；52.0l kg m =，0r =，41.0n kg m =。
中南大学考试试卷2012 -- 2013 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11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（本题10分，每小题1分）1. 在连续介质假设的条件下，流体中各种物理量的变化是连续的。
2. 尽管实际流体静止时粘滞内摩擦切应力τ为零，但此时流体仍具有粘滞性。
3. 流体静止时，等压面是由压强相等的点所构成的平面。
4. 如图所示水箱下等直径管道出流，在恒定流情况下，管中各断面的流速相等。
4题图 7题图5. 两根管道直径不等、流速不同，一管输油，另一管输水，所以临界雷诺数不相等。
6. 边壁是否水力光滑，不仅取决于其表面的粗糙突起程度，也取决于粘性底层的厚薄。
7. 图示两根完全相同的长管道，只是安装的高度不同，所以两管的流量相等。
8. 流体动压强分布规律和静压强分布规律是一样的。
9. 进行模型设计时，在几何相似的前提下，一定要保证原型和模型所有相似准数的相同即完全相似。
10. 沿封闭曲线L 的速度环量等于穿过以该曲线为周界的任意曲面的涡通量。
二、选择题（本题20分，每小题2分）1. 下面关于流体粘性的说法中，不正确的是（ ）。
A. 粘性随着温度的升高而减小B. 粘性是在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的量度C. 粘性是流体的固有属性D. 粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性2. 图中三根等径管(其内径d 1=d 2=d 3)内的流量相同，二测压点间的距离也相同。
差压计读数R 1，R 2，R 3间的关系为（ ）。
A. R 1＜R 2＜R 3C. R 1=R 2=R 3D. R 1＜R 2=R 32题图 3题图3. 图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A -A 内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，则两测压管水面的高度h 1与h 2的关系为 ( ）。
A. h 1>h 2B. h 1=h 2C. h 1<h 2D. 不确定4. 同等条件下孔口出流量（ ）管嘴出流量，原因是（ ）。
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0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u z y x 只适用于恒定流。
( ) 8. 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 m 3/s ，则模型泄流量为 。
1、.设水的体积压缩系数N m /105210-⨯=β。
当水所受压强等温增加2×107Pa 时，其密度将增加( D )。
A.2.5%B.0.4%C.0.8%D.1%2、下列流体的作用力中，不属于质量力的是( B )。
A.电磁力B.粘性内摩擦力C.重力D.惯性力3、流线与迹线一定重合的流动是( D )。
A.无旋流动B.均匀流动C.平面流动D.定常流动4.流体在作定常流动时，过流场同一固定点的流线和迹线相互( C )A.平行B.相交C.重合D.不确定5.在列伯努利方程时，方程两边的压强项必须( C )A.均为表压强B.均为绝对压强C.同为表压强或同为绝对压强D.一边为表压强一边为绝对压强6.已知管内水流流动处于紊流粗糙管平方阻力区，此时，若增大流量，则管路沿程损失h f 与沿程损失系数λ的相应变化为( C )A.h f 与λ都增大B.h f 与λ都减小C.λ不变，h f 增大D.λ减小，h f 变大7.连续性方程的实质是在运动流体中应用( B )。
A.动量定理B.质量守恒定律C.能量守恒定律D.动量矩定理8.在管道的粘性总流中，按截面平均流速计算的动能比实际动能在数值上( B )。
A.要大一些B.要小一些C.完全相等D.可能大，也可能小9．对于等直水平圆管中的粘性流动，用压降△p 来表示的能量损失是( A )。
A.单位体积流体的能量损失B.单位质量流体的能量损失C.单位重量流体的能量损失D.单位时间内流体的能量损10.在圆管中，粘性流体的流动是层流还是紊流状态，主要依据于( D )。
A.流体粘性大小B.流速大小C.流量大小D.流动雷诺数的大小11.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 )A.定常流B.非定常流C.非均匀流D.均匀流12.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( C )A.重合B.相交C.相切D.平行13.下列说法中，正确的说法是( B )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14.当圆管中流体作层流流动时，动能修正系数α等于( B )A.1B.2C.3D.200015.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( C )A.增大B.减小C.不变D.增大或减小16.流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf 值与断面平均流速v 的( A )次方成正比。
中南大学考试试卷
2010→2011学年（二）学期（流体力学）课程 时间100分
钟
32学时2学分 闭卷 总分100分 占总评成绩70%
一、选择填空题（15分）
1、当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 2、对于管路中，当流体流动为紊流时，局部阻力系数ζ与 无关。
（）
A 雷诺数Re ；
B 流动的速度；
C 几何形状；
D 雷诺数Re 和几何形状 3、已知水流的沿程阻力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于( ) 。
A 层流区 ；
B 紊流光滑区 ；
C 紊流过渡粗糙区 ；
D 紊流粗糙区 。
4、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 5、在平衡液体中，质量力与等压面 ( ) 。
A 重合；
B 平行 ；
C 正交；
D 都有可能。
6、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； 7、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数。
( )
A 急流和缓流 ；
B 均匀流和非均匀流 ；
C 层流和湍流 ；
D 恒定流和非恒定流。
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 运行轨迹是否是圆周曲线
B 运行轨迹是否是曲线
C 运行轨迹是否是直线
D 是否绕自身轴旋转 9、在流体力学建模中，当压强或压强降很重要时，会出现（）。
A 雷诺数 ；
B 欧拉数 ；
C 韦伯数 ；
D 弗劳德数 。
10、在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（）
A p
Z C g
ρ+= B p ＝C C
2p C g 2g υρ+= D 2p Z C g 2g
υρ++=
二、判断题（请在后面的括号中，正确的填√，错误的填×）
（15分）
1. 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。
（）
2. 自由射流的流束上的流体压强处处为大气压。
（）
3. 完全展开的层流是定常流动。
（）
4. 圆管流动中的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
（）
5. 理想流体是不可压缩的流体。
（）
6. 在连续介质假设的条件下，液体中各物理量的变化是连续的。
（）
7. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。
（）
8. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。
（）
9. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。
（）
10. 平衡流体不能抵抗剪切力。
（）
三、如图所示，已知a=1m-2，闸门宽度为2 m，确定水对闸门的垂直分力以及水
对闸门的垂直分力绕水平O轴的力矩。
（10分）
四、用突然扩大使管道的平均流速由υ
1
减到υ
2
，若直径d1及流速υ1一定，试求使
测压管液面差h成为最大的u2及d2是多少？并求最大h值。
（10分）
五、已知流体流动速度分布为
2222
x y z
cy cx
u u u
x y x y
=-==
++
，，其中，c为常
数。
完成如下问题：
1）流体流动是几维流动？
2）是否为不可压缩流体？为什么?
3）定常的，还是非定常的？为什么?
4）求流线方程，并画出若干条流线。
（20分）
x
y
y
x
1m
x=ay3
O
六、列出Bernoulli 总流方程的全部假设条件及其有能量输入或输出的数学表达式，并说明Bernoulli 方程的应用条件。
（15分） 答：
假设条件：
1）流体流动为连续的； 2）质量力为有势；（答重力场中算对） 3）定常流动； 4）流线与迹线重合 5）不可压缩； 6）等温过程
（答出4个，1.5分/个，共6分）
七、连续流体，任一点（x ，y ，z ）,在时间t 的密度为ρ。
1）求d dt ρ；2) d dt
ρ和t ρ∂∂的物理意义如何？3）请写出不可压缩流体的d dt
ρ
的表达式？（15分）
参考答案
一、选择填空题
1.C 、
2.A 、
3.D 、
4.B 、
5.C 、
6.C 、
7.C 、
8.D 、
9.B 、10.A
二、判断题
1.（√）
2.（√）
3.（√）
4.（×）
5.（×）
6.（√）
7.（√）
8.（√）
9.（×）10（√）
三、解：1）求水对闸门的垂直分力（5分）
()()121dF pdA y dA y dx γγ==-=- 又3x y = 23dx y dy ∴=
()()1
1
1
2233400031
1213663
44.90510F y y dy y y dy y y F N
γγγ⎛⎫∴=-⋅=-⋅=- ⎪
⎝⎭=⨯⎰⎰ 2）求水对闸门的垂直分力绕水平O 轴的力矩大小（5分）
()()()21dM xd F x y dx γ==- 又3x y = 23dx y dy ∴=
()1
320213M y y y dy γ∴=-⎰1
367301
169.8110 1.4106
7M y y Nm ⎡⎤=⨯⨯-=⨯⎢⎥⎣⎦
四、解：()2
221211122212222p p Z Z g g g g g
υυαυαυρρ-++=+++
()2
22122112212212
22 p p h Z Z g g g g g g
υυυυρρυυυ
-⎛⎫⎛⎫-=+-+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=-+（5分）
02122=+-=g
g d dh
υυυ（2分） 1
22
υυ∴=
、2
1max 4h g
υ=
由连续性方程可知
2
21
12
2d d υυ⎛⎫=
= ⎪⎝⎭
，21d =
1
2212
1max 2
4d h g
υυυ=
==
（3分）
五、答：1）二维。
（4分）
2）div u = 0，不可压缩。
（4分） 3）与时间无关，定常的。
（4分）
4）2222
-x y
dx dy
dx dy
xdx ydy cy cx u u x y x y =⇒-=⇒=++
积分得流线方程：22x y C +=，方向由流场中的x u 、y u 确定——逆时针。
（4分，图4分）
六、解、总流Bernoulli 方程：（水头方程或能量方程）
2
2
1
11
2
22
1222shaft loss
p p Z H Z h g
g
g
g
αυαυρρ+
+
±=+
+
+（每缺一项扣1
分。
共3分）
Bernoulli 方程的应用条件：（共6分，最多6分） 1）必须满足Bernoulli 方程的假设条件；（或者分别答出至少4个，2分）（必答）
下面答出一项1分（最多4分）
2）该式的各物理参数均为断面平均量；（1分）
3）loss h 为流动阻力损失，即沿程损失和局部损失； （1分）
4）当有功输入时，H shaft 取+，如泵；当有输出时取‘-’，如马达；（1分） 5）两过流断面取在缓变流段，（而中间可以不是缓变流）；（1分） 6）分流与汇流等
七、解、1）求()d x y z t d dx dy dz
dt dt t x dt y dt z dt
ρρρρρρ∂∂∂∂==+⋅+⋅+⋅∂∂∂∂，，， ()()()y x z u u u t x y z
ρρρρ∂∂∂∂=+++
∂∂∂∂或()div t ρρ∂=+∂u 2)
d dt
ρ
和t ρ∂∂的物理意义 答：令d d ds dt ds dt ρρ=⋅，该式说明
d dt ρ是指一点的密度沿其曲线的变化方向（d ds
ρ
）与沿此曲线的变化速率（ds
dt
）；t ρ∂∂是指密度随时间变化的速率（或答局部）。
3）不可压缩流体：()()()0y x z u u u d dt x y z ρ∂∂∂=++=∂∂∂。
