中南大学流体力学试卷.doc

学 院

专业班级

学 号

姓 名

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………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 …………
中南大学考试试卷（A）
2012~2013 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 %
题 号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
合计

得 分

评卷人

复查人

得 分

评卷人

一、 判断题（请在后面的括号中，正确的填√，错误的填×）
（15分）

1. 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。 （√）
2. 平衡流体不能抵抗剪切力。 （√）
3. 粘滞性是引起流体运动能量损失的根本原因。 （√）
4. 牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。 （×）
5. 自由射流的流束上的流体压强处处为大气压。 （√）
6. 圆管流动中的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 （×）
7. 只有在有势质量力的作用下流体才能平衡。 （√）
8. 串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。 （√）
9. 理想流体是不可压缩的流体。 （×）
10. 完全展开的层流是定常流动。 （√）
得 分

评卷人

二、选择填空题（15分）

1. 已知水流的沿程阻力摩擦系数l 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于(4 ) 。
(1) 层流区 ； (2) 紊流光滑区 ；
(3) 紊流过渡粗糙区 ； (4) 紊流粗糙区 。
2. 在平衡液体中，质量力与等压面 ( 3 ) 。
（1）重合； （2）平行 ；
（3）正交； （4）都有可能。
3. 雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数。( 3 )
（1） 急流和缓流 ； （2）均匀流和非均匀流 ；
（3） 层流和湍流 ； （4）恒定流和非恒定流。
4. 在流体力学建模中，当压强或压强降很重要时，会出现（2）。
（1）雷诺数 ； （2）欧拉数 ；
（3）韦伯数 ； （4）弗劳德数 。

5. 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。（4）
（1）运行轨迹是否是圆周曲线 （2）运行轨迹是否是曲线
（3）运行轨迹是否是直线 （4）是否绕自身轴旋转
6. 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（3）。
（1）重合 （2）相交 （3）相切 （4）平行
7. 对于管路中，当流体流动为紊流时，局部阻力系数z与 无关。（1）
（1）雷诺数Re ； （2）流动的速度； （3）几何形状； （4）雷诺数Re和几何形状
8. 在缓变流的同一有效截面中，流体的压强分布满足（1）
（1） （2） p＝C
（3） （4）
9. 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l 将（3）
（1）增大　 （2）减小　 （3）不变　 （4）增大或减小
10. 管路水力计算中的所谓长管是指（3）
（1）长度很长的管路； （2）总能量损失很大的管路；
（3）局部损失与沿程损失相比较可以忽略的管路； （4）局部损失与沿程损失均不能忽略的管路；
得 分

评卷人

三、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）
总流Bernoulli方程：（水头方程或能量方程）
（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）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，Hshaft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
学 院

专业班级

学 号

姓 名

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………… 评卷密封线 ……………… 密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按0分处理 ……………… 评卷密封线 …………

得 分

评卷人

四、连续流体，任一点（x，y，z）,在时间t的密度为r 。
1）求；2) 和的物理意义如何？3）请写出不可压缩流体的的表达式？（15分）
1）求
或
2) 和的物理意义
令，该式说明是指一点的密度沿其曲线的变化方向（）与沿此曲线的变化速率（）；是指密度随时间变化的速率（或答局部）。
3）不可压缩流体：

得 分

评卷人

ô
ô
y
x
1m
x=ay3
O
五、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）
解：1）求水对闸门的垂直分力（5分）
又

2）求水对闸门的垂直分力绕水平O轴的力矩大小（5分）
又

得 分

评卷人

x
y
六、已知流体流动速度分布为 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）
答：1）二维。（4分）
2）divu = 0，不可压缩。（4分）
3）与时间无关，定常的。（4分）
4）
积分得流线方程：，方向由流场中的、确定——逆时针。（4分，图4分）

得 分

评卷人

七、用突然扩大使管道的平均流速由u1减到u2，若直径d1及流速u1一定，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）
解：（3分）
（2分）
（2分）
、
由连续性方程可知
，
（3分）