华南理工大学《 流体力学》试卷A(2012)

,考试作弊将带来严重后果！

华南理工大学期末考试

《流体力学》试卷A（2010年1月）

1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；

所有答案请直接答在试卷上；

．考试形式：闭卷；

（每小题1分，共10分）

说明：根据每小题内容的对或错，在小题后的括号中填入“√”或“×”。

．对于一维、绝能、超声速气体流动，要使气流继续加速就应增大通流面积。( )

．管内流动的压力损失（即压降）分为沿程损失和局部损失，局部损失系数一般通过公式计算或查

( )

．连续介质模型对于非牛顿流体也适用，因此，连续性方程即可应用于牛顿流体也可应用于非牛顿

( )

．流场中不管是迹线还是流线，线上任何一点的切线方向就是流速的方向。( )

．流体静压强是标量，静压梯度是矢量。( )

．能量方程主要应用于求解气体流动问题，但要求为层流流动。( )

．实际流体，不管其粘度多小，在绕流过物体时总会在物面附近形成边界层并在到达物体后缘之前

( )

．相似原理对于流体实验的作用在于减少实验参数的个数；对于数学求解流动问题的作用则在于获

( )

．应用动量或动量矩积分方程而划分控制体时，并不要求所有的控制面都必须有流体通过。( )

．在分析空气射流时，应用到的物理定律包括动量守恒和质量守恒。( )

二、单项选择题（每小题2分，共20分）

说明：每小题只有一个正确的答案。选择时将相应的字母A, B, C 或D 涂黑。

1．测得空气（粘度为1.810-5

Pa s ）在壁面某处的层流流速分布为u = 10y m/s ，则该处的切应力为

A) 1.810-2 Pas B) 1.810-3 Pas C) 1.810-4 Pa D) 1.810-5

Pas

2．某水库堤坝处蓄水高度为150 m ，则在库底处大坝受到的水压（表压）约为

A) 0.15 MPa B) 1.5 MPa C) 15 MPa D) 150 MPa

3. 某液体（密度为1000 kg/m 3

）的体积模量为1.96109 N/m 2，则声音在该液体中的传播速度为

A) 1400 m/s B) 1600 m/s C) 1800 m/s D) 2000 m/s

4．燃油油束在喷射过程中分散成细滴。细滴直径d ，喷射速度u ，油束直径D ，以及燃油的密度ρ、动力粘度μ和表面张力σ之间可用隐函数F (d , u , D , ρ, μ, σ) = 0表示。若用π定理进行量纲分析并以ρ, u , D 为基本变量将F 表达成量纲1形式，则以下量不应出现在量纲1形式的F 中

A)

D

d B)

uD

ρμ C)

D

u 2

ρσ D)

2

2

D

u ρσ

5．设平板层流边界层内流速分布为22//δy U u =，则边界层形状因子H 为：（H =

，

、分别为边界层位移厚度和动量厚度）

A) 1 B) 3

C) 5 D) 7

6．一架小型飞机在海拔高度3000 m 的空域以480 km/h 的速度飞行，若该空域的温度为3.5 C o

，则该飞机的飞行马赫数为

A) 0.2 B) 0.4 C) 0.6 D) 0.8

7．一轿车的风阻系数为0.4，迎风面积为2.5 m 2

；若该轿车以180 km/h 的速度匀速行驶，则克服风

阻所需的功率为：（设空气密度为1.2 kg/ m 3

）

A) 45 kW B) 55 kW C) 65 kW D) 75 kW

8．已知二维不可压流动的流函数为22ln y x +=ψ（x , y 不同时为0），则过流场中点（10, 0）和点（0, 2）的两流线之间的流量为 A) ln5 B) ln10

C) ln15

D) ln20

9．在由直径为100 mm 和200 mm 两圆管段串联的管路中测得流体的体积流量为0.11 m 3

/s ，则两管段

中平均流速分别为

A) 10 m/s 和2.0 m/s B) 12 m/s 和2.5 m/s C) 14 m/s 和3.5 m/s D) 16 m/s 和4.0 m/s

10．指出属于空泡/汽穴系数定义式的以下式子

A)

221

u

p

ρ B)

221

0u

p

p ρ- C)

221

1

2u

p p ρ- D)

221

u

p p v

ρ-

三、填空题（每小题1分，共10分）

1．动量矩方程不但可以应用于透平动力机械如燃气轮机和汽轮机，也可以应用于叶片式流体机械如__________和____________。

2．对于不可压流体的圆管内流动，其流速沿半径方向在层流时呈分布，湍流时则呈分布。

3．静止流体对与其接触的倾斜或垂直平面的总作用力为______________________________的乘积，压力中心的位置总是在________________之下。

4．流动边界层分离的原因包括_______________以及____________________________。

5．流体力学中描述流体运动的方法包括________________和________________。

6．气体流动发生正激波时，激波后气流参数中必然有______________；发生斜激波时，激波后气流参数中必然有______________。

7．若某一流场的速度梯度处处为零，则该流场中流体为____________或______________________。8．润滑油的粘度随其温度的升高而____________；水的粘度随其温度的升高______________。9．为简化分析，空气射流的流场通常分为______________和___________两部分。

10．应用定理进行量纲分析得到的无量纲（即量纲1）的量包括__________和______________。

四、简答题（共10分）

1．简述流体流动相似的条件。（2分）

2．试从流体力学的观点解释泵和风机的相似律。（3分）

3．试从流体力学的观点解释“水滑”现象，即雨天汽车在表面覆有浅水的沥青路面上高速行驶时汽车被悬浮而失去对路面的抓力的现象。（3分）

4．在推导流体运动的动力学基本方程过程中，为何要采用系统的观点、控制体的方法。（2分）

五、计算题（共50分）

题1(15分) 已知某二维不可压流动的流函数为

2

2

ψ（x, y不同时为0）

=

x+

ln y

求流体在流场中点(3, 4)处的加速度以及过该点的流线方程。

题2(10分) 如图所示为装有滑轮的大容器内液体的小孔出流，求以图中给出参数表示的容器加速度。分析/计算时可不计液面下降速度、流动损失以及液流在出口的截面收缩，也不计滑轮和容器的质量，容器置于大气环境中，滑轮置于完全光滑的水平地面上。

题3(15分) 从总压（表压）p 0 = 2 MPa 的水管处通过阀门接出一根长l = 20 m 、直径d = 20 mm

的橡皮管，已知水的运动粘度/= 10-6 m 2

/s ，橡皮管内表面当量粗糙度e = 0.02 mm ，阀门的局部损失系数ξ = 5，就以下情况求橡皮管出口水流的速度：1) 末端无喷咀；2) 末端装有直径为5 mm 、局部损失系数为1（以大端流速定义）的喷咀，沿程损失系数可认为同1）。沿程损失系数可用下式：

)Re

74

.57.3ln(

8687.01

9

.0+?-=d e λ

题4(10分) 文丘里管流量计常用于空气流量测量，测量中空气流动被视为绝热等熵过程，非等熵及其他因素用流量系数修正。现用一入口直径D = 400 mm ，喉口直径d = 100 mm 的文丘里管测量空气流量，测得入口空气的压强p 1 = 200 kPa 、温度T 1 = 320 K ，喉口空气的压强p 2 = 120 kPa ，已知该文丘里管的流量系数 = 0.95，求所测空气流动的质量流量。