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1、流体力学 1一、选择填空：(每小题3分，共30分)1、当温度降低时，( )。A：流体的粘性增大； B：液体的粘性减小；C：气体的粘性减小； D：流体的粘性减小。2、在流场中某点处流体质点的压力随时间的变化率用欧拉法可表示为( )A： B：C： D：3、在xoy平面内，流体微团的旋转角速度分量为( )A： B：C： D：4、流函数存在的条件是( )A：稳定流动；
B：有势力的作用；C：无旋流动； D：不可压缩二维流动。5、附面层的动量损失厚度与流速的关系为( )A： B：C： D：6、付鲁德数体现的是( )A：惯性力与重力之比； B：粘性力与重力之比；C：粘性力与惯性力之比； D：惯性力与弹性力
2、之比。7、某物体在粘性流体中运动，当雷诺数Re足够大时，( )。A：整个流场可忽略粘性力； B：整个流场可忽略惯性力；C：物体表面附近不能忽略粘性力；D：远离物体表面处不能忽略粘性力。8、已知光滑直圆管中压力降p与流速u、密度、管径d、管长L、流体的粘度有关，则p的无因次关系式可写为( )A： B： C： D：9、正激波前后的速度变化有如下规律( )。A： B： C：
D：10、在温差射流的各射流截面上，单位时间内通过的相对焓值都相等，这是射流的( )。A：动力特征； B：绝热特征；C：热力特征； D：物质守恒特征。二、由上下两个半球组合而成的圆球，用36根螺栓紧固密封如图所示，球中充满水，已
3、知圆球直径d2.4 m，上部测压管读数h2.0 m，不计球的自重，试求下列情况下每根螺栓所受的拉力。(1) 上半球固定在支架上；(2 ) 下半球固定在支架上。 (20分)三、已知某二维流场中不可压缩流体的流函数为(其中、为常数)。(l) 问该流场是否连续？是否有旋？(2) 若是有旋流场，求其旋转角速度；若是有势流场，求其速度势函数。(3)
求通过连接(0，1)及(1，1)两点直线段间单位宽度的体积流量。 (28分)四、有一水射流以20 m/s的速度从直径d100 mm的喷口射出，冲击到一个固定的对称叶片，叶片安装角135，不计流动阻力。(1) 求射流对叶片的冲击力；(2) 若喷嘴依然固定，叶片
4、以12 m/s的速度后退，其冲击力将为多大？。 (24分)五、设平板层流附面层的速度分布为，试用动量积分方程式推导附面层厚度、壁面切应力w的表达式。 (24分)六、空气流(k=1.4，R=287 J/kgK)等熵地流过一文丘里管，已知文丘里管的进口直径d1=75 mm，绝对压力p1=140 kN/m2，温度T1=300 K。当流量G=0.093
kg/s时，喉部的绝对压力p2不小于128 kN/m2，问喉部直径应为多少？ (24分) 题二图 题四图流体力学 2一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1、体积弹性系数E愈小的流体就愈难被压缩。2、粘性流体的内摩擦力与固体间
5、的摩擦力所遵循的摩擦规律是相同的，都取决于接触面间的相对运动速度。3、在平衡的流体中，质量力沿等压面所做的功并非等于零。4、不管是稳定流场还是非稳定流场，流线与迹线都不会重合。5、在非稳定流动条件下，两条流线间所通过的流体的体积流量并不为一常数。6、在附面层内，由于沿厚度方向上的速度梯度很大，因此，该方向上的压力梯度也很大。7、由平板层流附面层的摩阻公式可知，某固定平板上的摩阻FD必将随雷诺数ReL的增大而减小。8、斯特罗哈准数St的含义体现在非稳定流场中迁移惯性力与当地惯性力之间的比值关系。9、超音速气流在扩张管内流动时，其流速逐渐增大的原因是由于其体积得到了膨胀。10、提高气体的滞止压力或
6、滞止温度，都可以使摩擦管内气流的壅塞流量增大。二、有一圆柱形敞口容器如图所示，半径R=250mm，高h1=300mm，其内装有体积V=48L的液体，绕其铅直轴旋转，把一根下端与容器的旋转轴相重合的弯管连接到容器底部，管的一端下垂到位于容器底部以下h2=450mm的固定不变的液面下。(l)试确定当旋转着的管中液体处于平衡状态时，容器的旋转角速度；(2)试说明当和时，弯管中液体的流动方向。(24分)题二图三、已知某不可压缩理想流体作稳定流动，其流函数为(其中、为常数)。(l)
问该流场有旋还是有势？若有旋，求其旋转角速度；若有势，求其速度势函数。(2) 若质量力只有重力时，求其压力分布方程式。(2
7、4分)四、密闭水箱中的水经由一圆锥形管嘴向大气空间出流，如图所示。已知H=3m，d1=100mm，d2=50mm，压力计读数pm=1.05106N/m2，流动阻力不计。试求：(1)通过管嘴的体积流量；(2)管嘴螺栓群所受的作用力。(24分) 题四图
题五图五、如图在长度为1000m，直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度500m的支管(图中虚线所示)，若水位差H25m，摩擦阻力系数=0.03，不计局部损失，试求支管并联前后的流量差及流量比。(24分)六、已知煤气管路的直径为200mm，长度为3000m，进口截面绝对压力为p1980kPa，温度为T1300K，出口截面绝对压力为p249
8、0kPa，管道摩擦阻力系数为0.012，煤气的气体常数为R490J/kgK，绝热指数为k1.3，煤气管路按等温流动考虑。试求：(1)通过的质量流量和出口马赫数；(2)计算极限管长及相应的出口压力和流速。(24分) 流体力学
3一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1.粘性流体的内摩擦力与固体间的摩擦力所遵循的摩擦规律是相同的，都取决于接触面间的相对运动速度。2.在平衡的流体中，质量力沿等压面所做的功必定为零。3.不管是稳定流场还是非稳定流场，流线与迹线都不会重合。4.断判流场有旋或无旋，主要取决于流体微团本身的运动轨迹。5.在非稳定流动的条件下，两条流线间通过的流体体
9、积流量并不为一常数。6.所谓零值流线就是流速等于零的流线。7.由于层流底层很薄，其中的流速很低，对流体的流动阻力没有多大影响，可以忽略不计。8.因为并联管路中各支路的压头损失相等，所以各支路中的总机械能损失也必然相等。9.紊流附加切应力主要是由于流体分子的扩散运动造成的。10.可压缩流体中声音的传播速度随其流速的增加而增大。二、有一圆筒形容器如图所示，直径D=1.2m，完全装满水，顶盖上在r0=O.45m处开一小孔，装有一敞口测压管，管中水位h=O.5m。问：(l)此容器绕其主轴旋转的转速n为多大时，顶盖所受的静水总压力为零？(2)若容器的深度H=1.0m，此时容器底部中心处的相对压力为多大？
10、(24分)题二图三、设有一不可压缩理想流体二维稳定流动，其流函数为
。(l)计算其加速度a，并证明a与离坐标原点的距离r成正比关系；(2)当质量力可忽略不计时，求压力分布方程式。(24分)四、水通过图示水平放置的90弯头流入大气，已知d1=1OOmm，d2=5Omm，已知流量Q=l9.63103m3/s，阻力不计，求水流对弯头壁的作用力。(24分)题四图五、5的水(=1./s)经直径d=75mm，长L=22.5m的钢管(=0.08mm)从水箱A流到水箱B(如图所示)。已知流量Q=5.741O-3m3/s，H1=1.5m，H2=6.5m，闸门的阻力系数取6.0，弯头阻力系数取0.
11、3。问水箱A上部压力表的读数为多少？(24分)题五图六、试计算流过进口直径d1=100mm，绝对压力p1=420kN/m2，温度t1=20；喉部直径d2=50mm，绝对压力p2=350kN/m2的文丘里管的空气质量流量。已知k1.4，R287J/kgK，设为等熵过程。(24分) 流体力学
4一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1.体积弹性系数E愈大的流体愈难压缩。2.因为流体的静压力是流体处于静止状态下的压力，所以运动状态下的流体没有静压力。3.不管是稳定流场还是非稳定流场，流线与迹线都不会重合。4.在弯曲流线的主法线方向上，随流线曲率半径的增大，流体的速度不断减小
12、，而压力则不断增大。5.断判流场有旋或无旋，主要取决于流体微团本身的运动轨迹。6.由于层流底层很薄，其中的流速很低，对流体的流动阻力没有多大影响，可以忽略不计。7.对气体来说，不管是粘性摩擦切应力还是紊流附加切应力，都是由动量交换产生的。8.粘性流体绕流曲面物体时，在没有形成紊流附面层以前，随雷诺数的增大，附面层的分离点将向前移动。9.超音速气流在等截面有摩擦的管道内等温流动时，其滞止温度不断升高，熵值不断增大。10.对于圆截面轴对称自由射流，当增加射流的出口速度或出口截面积时，都将使射流的射程增大。二、解答题：(每小题8分，共32分)1、20的水(=10-6m2/s)在直径为40mm的直圆管
13、道内流动。已知管中心最大速度为O.1m/s，问圆管内是层流还是紊流？单位管长的压头损失是多少？2、某流体(=1.610-5m2/s
)以10m/s的速度在边长为30Omm，壁面粗糙度为0.3mm的方管内流动，问该流动是否处在紊流阻力平方区？3、某盛钢桶内装有深1.5m的钢液，经下部浇注口泄流浇注。已知盛钢桶直径与浇注口直径之比值为15，浇注口流量系数取0.61，全部过程按紊流考虑，问全部浇完需要多少时间？4、空气以10m/s的速度从直径为200mm的圆形喷口自由喷出，问射流转折截面位于何处？距喷口1.2m距离处的截面上的射流流量为多少(取紊流系数a=0.08)？三、已知某平面不可压缩流场的流函
14、数为。（1）求该流场的加速度分量，的表达式；（2）求过坐标点（1，2）的流线方程，并判断该流场可否引入速度势函数；（3）求单位时间内通过A（1，2）和B（2，5）两点间连线的流体体积。(22分)四、油液(=1.010-4m2/s，=900kg/m3)以10-3m3/s的流量通过虹吸管自上油池流向下油池，上下油池的液位差为2.0m，虹吸管的长度为100m，局部阻力不计。问：(1)为保证虹吸管内油流处在水力光滑管区()，虹吸管的直径应为多少？(2)若在虹吸管的中点A截面处的最大真空度为5.4m水柱，则A点距上油池液面的最大允许高度Zmax应为多少？(22分)题四图五、20的空气(
15、=1.2kg/m3,=/s)以15m/s的速度流过一块长20m、宽10m的光滑平板，如转变点的临界雷诺数采用Rexc=5105，求：(1)层流附面层的长度；(2)临界截面处附面层的厚度和壁面切应力；(3)平板末端处附面层的厚度和壁面切应力；(4)板面上的总摩擦阻力。(22分)六、空气(k=1.4，R=287J/kgK)等熵地流过一文吐里管(如图所示)。此文吐里管进口直径d1=100mm，压强p1=420KN/m2，温度t1=20，当流量G=5488.5kg/h时，喉部压强P2不得低于35OKN/m2，问喉部直径d2和流速u2各为多少？(22分)
题六图评分标准和标准答案1一、选
16、择填空：(每小题3分，共30分)1、当温度降低时，( C )。A：流体的粘性增大； B：液体的粘性减小；C：气体的粘性减小； D：流体的粘性减小。2、在流场中某点处流体质点的压力随时间的变化率用欧拉法可表示为( A )A： B：C： D：3、在xoy平面内，流体微团的旋转角速度分量为( B )A： B：C： D：4、流函数存在的条件是( D )A：稳定流动；
B：有势力的作用；C：无旋流动； D：不可压缩二维流动。5、附面层的动量损失厚度与流速的关系为( B )A： B：C： D：6、付鲁德数体现的是( A )A：惯性力与重力之比； B：粘性力与重力之比；C：粘性力与惯性力之比； D：惯性力与
17、弹性力之比。7、某物体在粘性流体中运动，当雷诺数Re足够大时，( C )。A：整个流场可忽略粘性力； B：整个流场可忽略惯性力；C：物体表面附近不能忽略粘性力；D：远离物体表面处不能忽略粘性力。8、已知光滑直圆管中压力降p与流速u、密度、管径d、管长L、流体的粘度有关，则p的无因次关系式可写为( A )A： B： C： D：9、正激波前后的速度变化有如下规律( B )。A： B：
C： D：10、在温差射流的各射流截面上，单位时间内通过的相对焓值都相等，这是射流的( C )。A：动力特征； B：绝热特征；C：热力特征； D：物质守恒特征。二、由上下两个半球组合而成的圆球，用36根螺栓紧固密封如
18、图所示，球中充满水，已知圆球直径d2.4 m，上部测压管读数h2.0 m，不计球的自重，试求下列情况下每根螺栓所受的拉力。(1) 上半球固定在支架上；(2 ) 下半球固定在支架上。 (20分) 已知：d2.4 m，h2.0 m，1000 kg/m3，解：(1) 若上半球固定在支架上，则下半球所受的铅垂分力为 (8分)那么，每根螺栓所受的拉力为 (2分)(2)
若下半球固定在支架上，则上半球所受的铅垂分力为 (8分)那么，每根螺栓所受的拉力为 (2分)三、已知某二维流场中不可压缩流体的流函数为(其中、为常数)。(l) 问该流场是否连续？是否有旋？(2) 若是有旋流场，求其旋转角速度；若是有势流场
19、，求其速度势函数。(3) 求通过连接(0，1)及(1，1)两点直线段间单位宽度的体积流量。 (28分)已知：流函数(其中、为常数)。解：(1) 由流函数与速度分量间的关系可得 (4分)那么 (5分)所以该流场是连续流场。(2) 由二维流场的角速度计算式可得 (5分)所以该流场是无旋流场。(3) 由速度势函数与速度分量间的关系可得 (4分)积分上式，得速度势函数为 (4分)(4)
由流函数表达式，得 ， (3分)那么，通过连接(0，1)及(1，1)两点直线段间单位宽度的体积流量为 (3分)四、有一水射流以20 m/s的速度从直径d100 mm的喷口射出，冲击到一个固定的对称叶片，叶片安装角135
20、，不计流动阻力。(1) 求射流对叶片的冲击力；(2) 若喷嘴依然固定，叶片以12 m/s的速度后退，其冲击力将为多大？。 (24分) 已知：u120 m/s，U12 m/s，d100 mm，135。解：(1)
喷嘴和叶片固定不动时，取叶片前的水射流为控制体，坐标x的方向与射流出口速度u1同向，设叶片对射流的反作用力为T，不计重力和流动阻力，列喷嘴出口至叶片出口间的伯努利方程，注意到p1=p2=pa，得 ，即 (6分)对所取的控制体列x方向的动量方程，得 (9分)则叶片固定不动时，射流对叶片的冲击力为5360 N。(2) 当叶片以12 m/s速度后退时，射流出口与叶片之间的相对速度为，根据伯努利
21、方程可知，列x方向的动量方程，得 (9分)所以，当叶片以速度12 m/s后退时，射流对叶片的冲击力为858 N。五、设平板层流附面层的速度分布为，试用动量积分方程式推导附面层厚度、壁面切应力w的表达式。 (24分)已知：解：对于层流附面层，根据牛顿内摩擦定律得到平板板面上粘性摩擦应力为 (4分)附面层的动量损失厚度2为 (4分)将以上两式代入动量积分方程式，得到
(3分)上式整理后为 对上式积分得 (3分)由边界条件：x0，0，得C0。由此得到附面层的厚度为 (5分)把式代入式，得到壁面上的粘性切应力为 (5分)六、空气流(k=1.4，R=287 J/kgK)等熵地流过一文丘里管，已知文丘里管
(4分)由等熵过程方程式，可得 (4分)(2) 由流量方程式，可得 (4分)(3) 由能量方程式，可得 (6分)(4) 由流量方程式，得 (6分)即文丘里管喉部直径应为25 mm。安 徽 工 业 大 学2008年招收攻读硕士学位
23、研究生专业课试卷(B)评分标准和标准答案科目名称 流体力学 代 码 814 一、选择填空：(每小题3分，共30分)1、当温度升高时，( D )。A：流体的粘性增大； B：流体的粘性减小；C：液体的粘性增大； D：气体的粘性增大。2、在流场中某点处流体质点的压力随时间的变化率用欧拉法可表示为( B )A： B：C： D：3、在yoz平面内，流体微团的角变形速度分量为( A )A：
B：C： D：4、流函数和速度势函数同时存在的条件是( C )A：稳定层流流动； B：不可压缩无旋流动；C：不可压缩二维无旋流动； D：二维稳定有势力流动。5、附面层的动量损失厚度与流速的关系为( B )A： B：C：
24、 D：6、付鲁德数体现的是( D )A：粘性力与重力之比； B：重力与弹性力之比；C：粘性力与惯性力之比； D：惯性力与重力之比。7、某物体在粘性流体中运动，当雷诺数Re足够大时，( C )。A：整个流场可忽略粘性力；
B：整个流场可忽略惯性力；C：物体表面附近不能忽略粘性力；D：远离物体表面处不能忽略粘性力。8、已知光滑直圆管中压力降p与流速u、密度、管径d、管长L、流体的粘度有关，则p的无因次关系式可写为( A )A： B： C： D：9、正激波前后的速度变化有如下规律( B )。A： B： C： D：10、在温差射流的各射流截面上，单位时间内通过的相对焓值都相等，这是射流的( A )。A
25、：热力特征； B：绝热特征；C：动力特征； D：物质守恒特征。二、由上下两个半球组合而成的圆球，用36根螺栓紧固密封如图所示，球中充满水，已知圆球直径d2.0 m，上部测压管读数h2.0 m，不计球的自重，试求下列情况下每根螺栓所受的拉力。(1) 上半球固定在支架上；(2 ) 下半球固定在支架上。 (20分) 已知：d2.0 m，h2.0 m，1000 kg/m3，解：(1)
若上半球固定在支架上，则下半球所受的铅垂分力为 (8分)那么，每根螺栓所受的拉力为 (2分)(2) 若下半球固定在支架上，则上半球所受的铅垂分力为 (8分)那么，每根螺栓所受的拉力为 (2分)三、已知某二维流场中不可压缩
26、流体的流函数为(其中、为常数)。(l) 问该流场是否连续？是否有旋？(2) 若是有旋流场，求其旋转角速度；若是有势流场，求其速度势函数。(3) 求通过连接(0，1)及(1，1)两点直线段间单位宽度的体积流量。 (28分)已知：流函数(其中、为常数)。解：(1) 由流函数与速度分量间的关系可得 (4分)那么 (5分)所以该流场是连续流场。(2) 由二维流场的角速度计算式可得
(5分)所以该流场是无旋流场。(3) 由速度势函数与速度分量间的关系可得 (4分)积分上式，得速度势函数为 (4分)(4) 由流函数表达式，得 ， (3分)那么，通过连接(0，1)及(1，1)两点直线段间单位宽度的体积流量为
27、 (3分)四、有一水射流以18 m/s的速度从直径d100 mm的喷口射出，冲击到一个固定的对称叶片，叶片安装角135，不计流动阻力。(1) 求射流对叶片的冲击力；(2) 若喷嘴依然固定，叶片以10 m/s的速度后退，其冲击力将为多大？。 (24分) 已知：u118 m/s，U10 m/s，d100 mm，135。解：(1)
喷嘴和叶片固定不动时，取叶片前的水射流为控制体，坐标x的方向与射流出口速度u1同向，设叶片对射流的反作用力为T，不计重力和流动阻力，列喷嘴出口至叶片出口间的伯努利方程，注意到p1=p2=pa，得 ，即 (6分)对所取的控制体列x方向的动量方程，得 (9分)则叶片固定不动时
28、，射流对叶片的冲击力为4342 N。(2) 当叶片以10 m/s速度后退时，射流出口与叶片之间的相对速度为，根据伯努利方程可知，列x方向的动量方程，得 (9分)所以，当叶片以速度10 m/s后退时，射流对叶片的冲击力为858 N。五、设平板层流附面层的速度分布为，试用动量积分方程式推导附面层厚度、壁面切应力w的表达式。
(24分)已知：解：对于层流附面层，根据牛顿内摩擦定律得到平板板面上粘性摩擦应力为 (4分)附面层的动量损失厚度2为 (4分)将以上两式代入动量积分方程式，得到 (3分)上式整理后为 对上式积分得 (3分)由边界条件：x0，0，得C0。由此得到附面层的厚度为 (5分)把式代入式
30、)(4) 由流量方程式，得 (6分)即文丘里管喉部直径应为25
mm。评分标准和标准答案2一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1、体积弹性系数E愈小的流体就愈难被压缩。2、粘性流体的内摩擦力与固体间的摩擦力所遵循的摩擦规律是相同的，都取决于接触面间的相对运动速度。3、在平衡的流体中，质量力沿等压面所做的功并非等于零。4、不管是稳定流场还是非稳定流场，流线与迹线都不会重合。5、在非稳定流动条件下，两条流线间所通过的流体的体积流量并不为一常数。6、在附面层内，由于沿厚度方向上的速度梯度很大，因此该方向上的压力梯度也很大。7、由平板层流附面层的摩阻公式可知，某固定平板上的
31、摩阻FD必将随雷诺数ReL的增大而减小。8、斯特罗哈准数St的含义体现在非稳定流场中迁移惯性力与当地惯性力之间的比值关系。9、超音速气流在扩张管内流动时，其流速逐渐增大的原因是由于其体积得到了膨胀。10、提高气体的滞止压力或滞止温度，都可以使摩擦管内气流的壅塞流量增大。二、有一圆柱形敞口容器如图所示，半径R=250mm，高h1=300mm，其内装有体积V=48L的液体，绕其铅直轴旋转，把一根下端与容器的旋转轴相重合的弯管连接到容器底部，管的一端下垂到位于容器底部以下h2=450mm的固定不变的液面下。(l)试确定当旋转着的管中液体处于平衡状态时，容器的旋转角速度；(2)试说明当和时，弯管中液体
32、的流动方向。(24分)已知：R=250mm，h1=300mm，h2=450mm，V=48L。解：(1) 取圆柱坐标系如图所示，坐标原点取在容器旋转轴与下部液面交界点O处，z轴铅直向上，当旋转着的弯管中液体处于平衡状态时，弯管内坐标原点O处的压强与弯管外自由液面上的压强相等，即O点处的相对压强为零，这时容器中旋转液面(抛物面)的顶点(零压点)与坐标原点O重合，则容器中旋转液面的方程为
或写成 (4分)那么，容器中抛物体空间体积为 (4分)又知 (4分)联立以上两式，得管中液体处于平衡状态时容器的旋转角速度为 (4分)(2) 当时，容器中旋转液面(抛物面)的顶点(零压点)位于坐标原点O的下方，这时
33、，坐标原点处的相对压强将小于零，液体将会通过弯管流入容器；当时，容器中旋转液面(抛物面)的顶点(零压点)位于坐标原点O的上方，这时，坐标原点处的相对压强将大于零，液体将会通过弯管流出容器。 (8分)三、已知某不可压缩理想流体作稳定流动，其流函数为(其中、为常数)。(l) 问该流场有旋还是有势？若有旋，求其旋转角速度；若有势，求其速度势函数。(2)
若质量力只有重力时，求其压力分布方程式。(24分)已知：流函数(其中、为常数)解：(1) 由流函数与速度分量间的关系可得 那么 所以该流场是有势流场。 (6分)(2) 由速度势函数与速度分量间的关系可得 积分上式，得速度势函数为 (6分)(3) 根据
34、欧拉运动微分方程式，得 (6分)所以 积分上式，得压力分布方程式为
(6分)积分常数C可根据具体的边界条件来确定。四、密闭水箱中的水经由一圆锥形管嘴向大气空间出流，如图所示。已知H=3m，d1=100mm，d2=50mm，压力计读数pm=1.05106N/m2，流动阻力不计。试求：(1)通过管嘴的体积流量；(2)管嘴螺栓群所受的作用力。(24分)已知：H=3m，d1=100mm，d2=50mm，pm=1.05106N/m2。解：建立坐标系，基准面位于管嘴轴心线上，并取管嘴内的空间为控制体，如图所示。设管嘴螺栓群所受水流的作用力为R，容器内的自由液面取为00面。(1)
列00至22截面之间的伯努
35、利方程 得 (4分)那么 (4分)(2) 根据连续性方程 u1A1u2A2，得 (4分)(3) 列11至22截面之间的伯努利方程 得 (4分)(4) 列x方向的动量方程 (4分)则管嘴螺栓群所受的作用力为
(4分)五、如图在长度为1000m，直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度500m的支管(图中虚线所示)，若水位差H25m，摩擦阻力系数=0.03，不计局部损失，试求支管并联前后的流量差及流量比。(24分)已知：d=300mm，500m，H25m，=0.03。解析：设长度为=500m管段的阻抗为，则 (6分)(1)
在支管并联之前，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，
36、得 则流量为 (6分)(2) 在支管并联之后，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，得 则流量为 (6分)那么 将并联前后的流量相比，可得
(6分)六、已知煤气管路的直径为200mm，长度为3000m，进口截面绝对压力为p1980kPa，温度为T1300K，出口截面绝对压力为p2490kPa，管道摩擦阻力系数为0.012，煤气的气体常数为R490J/kgK，绝热指数为k1.3，煤气管路按等温流动考虑。试求：(1)通过的质量流量和出口马赫数；(2)计算极限管长及相应的出口压力和流速。(24分)已知：d200mm，L3000m，p1980kPa，T1300K，p2490kPa，0.01
37、2，k1.3，R490J/kgK。解析：(1) 由质量流量计算式，得 (6分)(2) 由式，得 由，得出口马赫数为 (6分) (3) 由极限管长计算式，得极限管长为 (6分)由出口压力及流速计算式得 (6分)安 徽 工 业 大 学2007年招收攻读硕士学位研究生专业课试卷(B)评分标准和标准答案课程名称 流体力学 代 码 414
一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1、体积弹性系数E愈大的流体就愈难被压缩。2、流体的粘性是由流体分子间的内聚力和分子不规则热运动时的动量交换所产生的。3、在平衡的流体中，质量力沿等压面所做的功必定为零。4、在稳定流动的流场中，流体质点的
38、当地加速度和迁移加速度都等于零。5、在弯曲流线的主法线方向上，随流线曲率半径的增大，流体的速度不断增大，而压力则不断减小。6、由于层流底层很薄，其中的流速很低，对流体的流动阻力没有多大影响，可以忽略不计。7、由平板层流附面层的摩阻公式可知，某固定平板上的摩阻FD必将随雷诺数ReL的增大而减小。8、斯特罗哈准数St的含义体现在非稳定流场中迁移惯性力与当地惯性力之间的比值关系。9、亚音速气流在扩张管内流动时，其流速逐渐减小的原因是由于其体积受到了压缩。10、对于两个尺寸相同的拉瓦尔喷管，只要其上下游气体的压力差相同，则它们的出口流速就必定相等。二、有一圆柱形敞口容器如图所示，半径R=250mm，高
39、h1=300mm，其内装有体积V=45L的液体，绕其铅直轴旋转，把一根下端与容器的旋转轴相重合的弯管连接到容器底部，管的一端下垂到位于容器底部以下h2=460mm的固定不变的液面下。(l)试确定当旋转着的管中液体处于平衡状态时，容器的旋转角速度；(2)试说明当和时，弯管中液体的流动方向。(24分)已知：R=250mm，h1=300mm，h2=460mm，V=45L。解：(1)
取圆柱坐标系如图所示，坐标原点取在容器旋转轴与下部液面交界点O处，z轴铅直向上，当旋转着的弯管中液体处于平衡状态时，弯管内坐标原点O处的压强与弯管外自由液面上的压强相等，即O点处的相对压强为零，这时容器中旋转液面(抛物面
40、)的顶点(零压点)与坐标原点O重合，则容器中旋转液面的方程为 或写成 (4分)那么，容器中抛物体空间体积为 (4分)又知 (4分)联立以上两式，得管中液体处于平衡状态时容器的旋转角速度为 (4分)(2)
当时，容器中旋转液面(抛物面)的顶点(零压点)位于坐标原点O的下方，这时，坐标原点处的相对压强将小于零，液体将会通过弯管流入容器；当时，容器中旋转液面(抛物面)的顶点(零压点)位于坐标原点O的上方，这时，坐标原点处的相对压强将大于零，液体将会通过弯管流出容器。 (8分)三、已知某不可压缩理想流体作稳定流动，其流函数为(其中、为常数)。(l)
问该流场有旋还是有势？若有旋，求其旋转角速度；若有势
41、，求其速度势函数。(2) 若质量力只有重力时，求其压力分布方程式。(24分)已知：流函数(其中、为常数)解：(1) 由流函数与速度分量间的关系可得 那么 所以该流场是有势流场。 (6分)(2) 由速度势函数与速度分量间的关系可得 积分上式，得速度势函数为 (6分)(3) 根据欧拉运动微分方程式，得 (6分)所以 积分上式，得压力分布方程式为
(6分)积分常数C可根据具体的边界条件来确定。四、密闭水箱中的水经由一圆锥形管嘴向大气空间出流，如图所示。已知H=3m，d1=100mm，d2=50mm，压力计读数pm=1.0106N/m2，流动阻力不计。试求：(1)通过管嘴的体积流量；(2)管嘴螺栓群所
42、受的作用力。(24分)已知：H=3m，d1=100mm，d2=50mm，pm=1.0106N/m2。解：建立坐标系，基准面位于管嘴轴心线上，并取管嘴内的空间为控制体，如图所示。设管嘴螺栓群所受水流的作用力为R，容器内的自由液面取为00面。(1) 列00至22截面之间的伯努利方程 得 (4分)那么 (4分)(2) 根据连续性方程 u1A1u2A2，得 (4分)(3)
列11至22截面之间的伯努利方程 得 (4分)(4) 列x方向的动量方程 (4分)则管嘴螺栓群所受的作用力为 (4分)五、如图在长度为1000m，直径为300mm的管道上，并联一根直径相同、长度500m的支管(图中虚线所示)，若水位
43、差H23m，摩擦阻力系数=0.03，不计局部损失，试求支管并联前后的流量差及流量比。(24分)已知：d=300mm，500m，H23m，=0.03。解析：设长度为=500m管段的阻抗为，则 (6分)(1) 在支管并联之前，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，得 则流量为 (6分)(2) 在支管并联之后，列上下游液面间的伯努利方程，基准面取在下游液面上，得 则流量为
(6分)那么 将并联前后的流量相比，可得 (6分)六、已知煤气管路的直径为200mm，长度为3000m，进口截面绝对压力为p1980kPa，温度为T1300K，出口截面绝对压力为p2490kPa，管道摩擦阻力系数为0.
44、012，煤气的气体常数为R490J/kgK，绝热指数为k1.3，煤气管路按等温流动考虑。试求：(1)通过的质量流量和出口马赫数；(2)计算极限管长及相应的出口压力和流速。(24分)已知：d200mm，L3000m，p1980kPa，T1300K，p2490kPa，0.012，k1.3，R490J/kgK。解析：(1) 由质量流量计算式，得 (6分)(2) 由式，得
由，得出口马赫数为 (6分) (3) 由极限管长计算式，得极限管长为 (6分)由出口压力及流速计算式得 (6分)评分标准和标准答案3一、是非判断题：(对者打“”，错者打“”，每小题3分，共30分)1粘性流体的内摩擦力与固体间的摩擦力
45、所遵循的摩擦规律是相同的，都取决于接触面间的相对运动速度。2在平衡的流体中，质量力沿等压面所做的功必定为零。3不管是稳定流场还是非稳定流场，流线与迹线都不会重合。4断判流场有旋或无旋，主要取决于流体微团本身的运动轨迹。5在非稳定流动的条件下，两条流线间通过的流体体积流量并不为一常数。6所谓零值流线就是流速等于零的流线。7由于层流底层很薄，其中的流速很低，对流体的流动阻力没有多大影响，可以忽略不计。8因为并联管路中各支路的压头损失相等，所以各支路中的总机械能损失也必然相等。9紊流附加切应力主要是由于流体分子的扩散运动造成的。10可压缩流体中声音的传播速度随其流速的增加而增大。二、有一圆筒形容器如
46、图所示，直径D=1.2m，完全装满水，顶盖上在r0=0.45m处开一小孔，装有一敞口测压管，管中水位h=0.5m。问：(l) 此容器绕其主轴旋转的转速n为多大时，顶盖所受的静水总压力为零？(2) 若容器的深度H=1.0m，此时容器底部中心处的相对压力为多大？(24分)解：(1) 取圆柱坐标系如图所示，坐标原点取在顶盖中心O处，z轴铅直向上。由压力微分方程式
dp=(2rdrgdz)积分上式，得 (4分) 题二图由边界条件：r=r0，z=0时，p=pa+h，得积分常数。于是，容器中液体内各点的静压力分布为 (a)故容器顶盖上各点所受的静水压力(相对压力)为 (4分)所以容器顶盖所受的静水总压力为 (4分)令静水总压力P=0，得 整理上式，得 则顶盖所受静水总压力为零时容器的转速为 (4分)(2)
容器底部中心处的坐标是：r=0，z=H=1.0m，代入上述静压力分布公式(a)，得容器底部中心处的相对压力为 (8分)三、设有一不可压缩理想流体二维稳定流动，其流函数为 。(l) 计算其加速度a，并证明a与离坐标原点的距离r成正比关系；(2) 当质量力可忽略不计时，求压力分布方程式。(24分)解：(1) 由流函数与速度分量的关系可
