2025年大学大一（工程力学基础）流体力学试题及解析.doc

2025年大学大一（工程力学基础）流体力学试题及解析

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 流体力学中，理想流体的定义是
A. 不可压缩的流体
B. 无黏性的流体
C. 密度不变的流体
D. 运动时无能量损失的流体
2. 流体静压强的特性是
A. 静止流体中静压强的方向与作用面垂直并指向作用面
B. 静止流体中任一点的静压强大小与作用面方位无关
C. 静止流体中静压强随深度线性增加
D. 以上都是
3. 连续性方程ρ1v1A1 = ρ2v2A2适用的条件是
A. 理想流体
B. 黏性流体
C. 不可压缩流体
D. 可压缩流体
4. 伯努利方程p/ρg + v²/2g + z = C适用的条件是
A. 理想流体稳定流动
B. 黏性流体稳定流动
C. 不可压缩流体稳定流动
D. 理想不可压缩流体稳定流动
5. 圆管层流的沿程阻力系数λ与雷诺数Re的关系是
A. λ与Re成正比
B. λ与Re成反比
C. λ与Re的平方成正比
D. λ与Re的平方成反比
6. 圆管紊流的沿程阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的关系是
A. λ只与Re有关
B. λ只与ε/d有关
C. λ与Re和ε/d都有关
D. λ与Re和ε/d都无关
7. 突然扩大管的局部水头损失系数ζ与断面面积比A1/A2的关系是
A. ζ与A1/A2成正比
B. ζ与A1/A2成反比
C. ζ与(A1/A2)²成正比
D. ζ与(A1/A2)²成反比
8. 水泵的扬程是指
A. 水泵进出口的压强差
B. 水泵进出口的流速差
C. 单位重量液体通过水泵后所获得的能量
D. 单位质量液体通过水泵后所获得的能量
9. 文丘里流量计的流量系数μ与雷诺数Re的关系是
A. μ随Re增大而增大且趋于定值
B. μ随Re增大而减小
C. μ与Re无关
D. μ随Re增大先增大后减小
10. 孔口自由出流的流量公式Q = μA√(2gh)中，μ是指
A. 流量系数
B. 流速系数
C. 收缩系数
D. 局部水头损失系数

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述流体的黏性及其物理意义。
12. （15分）推导理想不可压缩流体恒定元流的伯努利方程。
13. （15分）有一水平放置的等直径圆管，管长L = 10m，管径d = 0.1m，管中水流为紊流，沿程阻力系数λ = 0.025。已知管两端的压强差Δp = 5000Pa，求管中的流量Q。
14. （15分）材料：有一离心式水泵，其铭牌上标有扬程H = 30m，流量Q = 50m³/h，效率η = 75%，转速n = 1450r/min。现用该水泵从一水池抽水至另一高位水池，两水池水面高差H0 = 25m，吸水管和压水管的水头损失hw = 5m。
问题：试分析该水泵能否满足此抽水任务？
15. （15分）材料：有一水平安装的渐缩管，已知小管直径d1 = 0.1m，大管直径d2 = 0.2m，水在管中流动，通过小管的流速v1 = 4m/s。
问题：求通过大管的流速v2以及流量Q。

答案：
1. B
2. D
- 3. C
4. D
5. B
6. C
7. D
8. C
9. A
10. A
11. 流体的黏性是指流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以抵抗剪切变形的性质。其物理意义在于黏性的存在使得流体在流动时产生阻力，影响流体的运动状态，如导致流速分布不均匀等，是流体区别于刚体的重要特性之一。
12.
取理想不可压缩流体恒定元流中一段微小流束，分析其能量变化。
1. 动能：元流中某点流速为v，单位质量流体动能为v²/2。
2. 势能：以某基准面，元流中某点位置高度为z，单位质量流体势能为gz。
3. 压力能：元流中某点压强为p，单位质量流体压力能为p/ρ。
根据能量守恒，沿元流有：p1/ρg + v1²/2g + z1 = p2/ρg + v2²/2g + z2 + hw'，因是理想流体hw' = 0，即p1/ρg + v1²/2g + z1 = p/ρg + v²/2g + z = C。
13. 由沿程阻力损失公式hf = λ(l/d)(v²/2g)，根据压强差与沿程阻力损失关系Δp = ρghf，可得v = √(2gΔp/(λρl/d))，代入数据得v = 2m/s，再由流量公式Q = vA = v(πd²/4)，可得Q = 0.0157m³/s。
14. 水泵的有效扬程He = H - hw = 30 - 5 = 25m，而实际需要的扬程H0 = 25m，所以该水泵能满足此抽水任务。
15. 根据连续性方程v1A1 = v2A2，可得v2 = v1(d1²/d2²) = 1m/s，流量Q = v1A1 = v1(πd1²/4) = 0.0314m³/s。