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流体力学2018年秋季真题试卷及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共10分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）

1.下列哪个物理量是流体的密度？（）

A.重度B.秥度C.动力黏度D.密度

2.在恒定流中，流体质点的运动要素（如速度、加速度等）随时间发生变化的是？（）

A.恒定流B.非恒定流C.层流D.湍流

3.伯努利方程中的能量损失项（h_f）代表什么？（）

A.流体的重力势能B.流体的压力势能C.流体克服阻力所消耗的能量D.流体的内能

4.当流体流经管道时，层流和湍流的主要区别在于？（）

A.流体的密度B.流体的黏度C.流体的速度D.流体质点的运动状态

5.相似三定律中，哪一条主要描述了模型与原型之间力学相似的条件？（）

A.连续性方程B.牛顿第二定律C.伯努利方程D.动量方程

二、填空题（每小题2分，共10分。请将答案填在题后的横线上）

6.流体力学是研究______以及流体与______相互作用规律的科学。

7.流体的黏度分为______黏度和______黏度。

8.流体静力学基本方程表明，在重力作用下，静止流体中任意两点之间的压力差与两点间的高度差成______比，与流体的______和______有关。

9.恒定总流伯努利方程的物理意义是：在理想流体的恒定总流中，沿流线______、______和______的总和保持不变。

10.量纲分析法中，常用的基本量纲有长度【L】、质量【M】、时间【T】和______。

三、计算题（每小题10分，共50分）

11.一个盛有流体的容器，底部有一小孔。已知容器内液面高度h=2m，流体密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2。忽略流体出口流速，求小孔处的流速。

12.一水平放置的变截面管道，直径由d?=100mm逐渐收缩到d?=50mm。已知管道中水流为恒定流，入口处流速v?=2m/s，流体密度ρ=1000kg/m3。忽略水头损失，求出口处流速v?。

13.重量为W的木块漂浮在密度为ρ_液的水面上，浸没体积为V_排。请用阿基米德原理和浮力公式推导木块所受浮力的表达式。

14.一密度ρ=850kg/m3的实心球体，直径d=0.4m，以匀速v=1m/s在密度ρ_油=800kg/m3的油中垂直下沉。已知油的黏度μ=0.01Pa·s。忽略球体所受浮力和重力，请用斯托克斯公式计算球体所受的阻力。

15.设计一个用来测量流体流速的毕托管，已知标准大气压下，空气密度ρ_空气=1.225kg/m3，空气动力黏度μ_空气=1.789×10??Pa·s。若毕托管测得的最大动压与静压之差为500Pa，求空气的流速。

四、证明题（10分）

证明：在重力作用下，密度为ρ的静止流体中，任意两点A和B之间的压力差Δp=p_B-p_A=ρgh，其中h为点B相对于点A的高度差，g为重力加速度。

试卷答案

一、选择题

1.D

2.B

3.C

4.D

5.B

二、填空题

6.流体；固体

7.运动黏度；动力黏度

8.反；密度；重力加速度

9.流体机械能；动能；势能

10.温度

三、计算题

11.解析：根据托里拆利公式，小孔处流速v=√(2gh)。

答案：v=√(2×9.8×2)=√39.2≈6.26m/s。

12.解析：根据连续性方程，A?v?=A?v?，即π(d?/2)2v?=π(d?/2)2v?。解得v?=(d?2/d?2)v?。

v?=(0.12/0.052)×2=(0.01/0.0025)×2=4×2=8m/s。

答案：v?=8m/s。

13.解析：根据阿基米德原理，木块所受浮力F_浮等于它排开液体的重量。排开液体的体积为V_排，密度为ρ_液，重力加速度为g。则F_浮=ρ_液×V_排×g。

答案：F_浮=ρ_液×V_排×g。

14.解析：对于雷诺数Re=ρvd/μ小于临界雷诺数的小球在粘性流体中做匀速直线运动，所受阻力F_d可以用斯托克斯公式计算，即F_d=6πμrv。其中r=d/2，v为球体下沉速度。

F_d=6π×0.01×(0.4/2)×1=6π×0.01×0.2×1=0.012π≈0.0377N。

答案：F_d≈0.0377N。

15.解析：