2025年自考專業(yè)建筑工程流體力學(xué)考試題目及答案1一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.連續(xù)介質(zhì)模型意味著（）。A.流體分子間沒有間隙B.流體中的物理參數(shù)是連續(xù)函數(shù)C.流體分子間有間隙D.流體不可壓縮答案：B。連續(xù)介質(zhì)模型把流體看成是由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，使得流體中的物理參數(shù)（如密度、速度等）可以表示為空間和時間的連續(xù)函數(shù)。流體分子間實(shí)際上是有間隙的，A錯誤；C選項(xiàng)表述不是連續(xù)介質(zhì)模型的核心含義；連續(xù)介質(zhì)模型與流體是否可壓縮無關(guān)，D錯誤。2.理想流體是指（）的流體。A.密度為常數(shù)B.黏度不變C.不可壓縮D.無黏性答案：D。理想流體是一種理想化的模型，假設(shè)流體沒有黏性，而實(shí)際流體都具有黏性。密度為常數(shù)、黏度不變、不可壓縮都不是理想流體的本質(zhì)特征，A、B、C錯誤。3.流體靜壓強(qiáng)的方向（）。A.平行于作用面B.垂直指向作用面C.垂直背向作用面D.與作用面成一定角度答案：B。根據(jù)流體靜壓強(qiáng)的特性，流體靜壓強(qiáng)的方向總是垂直指向作用面。這是由流體的易流動性決定的，若壓強(qiáng)不垂直指向作用面，流體就會產(chǎn)生流動，A、C、D錯誤。4.靜止流體中某點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與（）無關(guān)。A.該點(diǎn)的位置B.流體的種類C.重力加速度D.流體的流動方向答案：D。靜止流體中某點(diǎn)的壓強(qiáng)計(jì)算公式為\(p=p_0+\rhogh\)，其中\(zhòng)(p_0\)為表面壓強(qiáng)，\(\rho\)為流體密度（與流體種類有關(guān)），\(g\)為重力加速度，\(h\)為該點(diǎn)到自由液面的垂直距離（與該點(diǎn)位置有關(guān)）。而靜止流體不存在流動方向，壓強(qiáng)大小與流體的流動方向無關(guān)，D正確。5.液體在重力作用下在等徑的豎直管中流動時，其測壓管水頭線（）。A.沿程上升B.沿程下降C.沿程不變D.前三種情況都有可能答案：C。等徑豎直管中，流速不變，動能不變。根據(jù)能量方程\(z+\frac{p}{\rhog}+\frac{v^{2}}{2g}=常數(shù)\)，對于等徑管\(v\)不變，由于是在重力作用下的穩(wěn)定流動，沒有能量的額外輸入或損失（不考慮黏性損失），測壓管水頭線\(z+\frac{p}{\rhog}\)沿程不變，C正確。6.圓管層流運(yùn)動中，過流斷面上的流速分布規(guī)律為（）。A.均勻分布B.線性分布C.拋物線分布D.對數(shù)分布答案：C。圓管層流運(yùn)動時，根據(jù)納維-斯托克斯方程推導(dǎo)可得，過流斷面上的流速分布為拋物線分布，管軸處流速最大，管壁處流速為零，C正確。均勻分布是理想流體在等截面管道中流動的流速分布情況，A錯誤；線性分布不符合圓管層流的流速分布規(guī)律，B錯誤；對數(shù)分布一般用于紊流的流速分布描述，D錯誤。7.雷諾數(shù)\(Re\)反映了（）的對比關(guān)系。A.黏滯力與重力B.慣性力與黏滯力C.慣性力與重力D.壓力與黏滯力答案：B。雷諾數(shù)\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，其中\(zhòng)(v\)是流速，\(d\)是特征長度，\(\nu\)是運(yùn)動黏度。雷諾數(shù)反映了慣性力與黏滯力的對比關(guān)系，當(dāng)\(Re\)較小時，黏滯力起主導(dǎo)作用，流動為層流；當(dāng)\(Re\)較大時，慣性力起主導(dǎo)作用，流動為紊流，B正確。8.圓管紊流粗糙區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)\(\lambda\)（）。A.只與雷諾數(shù)\(Re\)有關(guān)B.只與相對粗糙度\(\frac{k_s}66m06io\)有關(guān)C.與\(Re\)和\(\frac{k_s}iwky66c\)都有關(guān)D.與\(Re\)和管長\(l\)有關(guān)答案：B。在圓管紊流粗糙區(qū)，由于黏性底層厚度\(\delta_l\)遠(yuǎn)小于管壁的絕對粗糙度\(k_s\)，黏性的影響可以忽略不計(jì)，沿程水頭損失系數(shù)\(\lambda\)只與相對粗糙度\(\frac{k_s}cqo6um6\)有關(guān)，B正確。在層流區(qū)\(\lambda\)只與\(Re\)有關(guān)；在紊流過渡區(qū)\(\lambda\)與\(Re\)和\(\frac{k_s}uaocuai\)都有關(guān)，A、C錯誤；\(\lambda\)與管長\(l\)無關(guān)，D錯誤。9.突然擴(kuò)大管的局部水頭損失系數(shù)\(\zeta\)與（）有關(guān)。A.管長B.管壁粗糙度C.管徑比\(\frac{d_1}{d_2}\)D.雷諾數(shù)答案：C。突然擴(kuò)大管的局部水頭損失系數(shù)\(\zeta=(1-\frac{A_1}{A_2})^2=(1-(\frac{d_1}{d_2})^2)^2\)，其中\(zhòng)(A_1\)、\(A_2\)分別為小管和大管的過流面積，\(d_1\)、\(d_2\)分別為小管和大管的管徑，所以\(\zeta\)與管徑比\(\frac{d_1}{d_2}\)有關(guān)，C正確。局部水頭損失主要是由于流體的邊界突然變化引起的，與管長、管壁粗糙度、雷諾數(shù)關(guān)系不大，A、B、D錯誤。10.并聯(lián)管道中各支管的（）。A.水頭損失相等B.流量相等C.流速相等D.沿程水頭損失系數(shù)相等答案：A。在并聯(lián)管道中，各支管的起點(diǎn)和終點(diǎn)是相同的，根據(jù)能量守恒原理，各支管的水頭損失相等，A正確。并聯(lián)管道中各支管的流量分配與各支管的阻抗有關(guān)，流量不一定相等，B錯誤；由于各支管的管徑、流量等可能不同，流速也不一定相等，C錯誤；各支管的管徑、管壁粗糙度等可能不同，沿程水頭損失系數(shù)也不一定相等，D錯誤。11.水擊現(xiàn)象是指（）。A.水流對管壁的壓力突然升高的現(xiàn)象B.水流速度突然變化引起壓強(qiáng)急劇變化的現(xiàn)象C.水的沖擊力作用在管道上的現(xiàn)象D.水流速度突然增大的現(xiàn)象答案：B。水擊現(xiàn)象是由于管道中水流速度的突然變化（如閥門突然關(guān)閉或開啟），引起管內(nèi)壓強(qiáng)急劇變化的現(xiàn)象。水流對管壁的壓力突然升高只是水擊現(xiàn)象的一種表現(xiàn)，A錯誤；水的沖擊力作用在管道上表述不準(zhǔn)確，C錯誤；水流速度突然增大只是水擊產(chǎn)生的一種可能情況，水擊也可能是水流速度突然減小引起的，D錯誤。12.不可壓縮流體的平面流動中，流函數(shù)\(\psi\)滿足（）。A.\(\frac{\partial\psi}{\partialx}=u_y\)，\(\frac{\partial\psi}{\partialy}=-u_x\)B.\(\frac{\partial\psi}{\partialx}=u_x\)，\(\frac{\partial\psi}{\partialy}=u_y\)C.\(\frac{\partial\psi}{\partialx}=-u_y\)，\(\frac{\partial\psi}{\partialy}=u_x\)D.\(\frac{\partial\psi}{\partialx}=-u_x\)，\(\frac{\partial\psi}{\partialy}=-u_y\)答案：C。在不可壓縮流體的平面流動中，流函數(shù)\(\psi\)與流速分量的關(guān)系為\(\frac{\partial\psi}{\partialx}=-u_y\)，\(\frac{\partial\psi}{\partialy}=u_x\)，C正確。13.勢流是指（）的流動。A.無旋B.有旋C.層流D.紊流答案：A。勢流是指無旋流動，在勢流中存在速度勢函數(shù)\(\varphi\)，滿足\(\vec{u}=\nabla\varphi\)，其中\(zhòng)(\vec{u}\)是流速矢量。有旋流動不符合勢流的定義，B錯誤；層流和紊流是根據(jù)流動的狀態(tài)分類的，與是否為勢流無關(guān)，C、D錯誤。14.明渠均勻流發(fā)生的條件是（）。A.明渠的底坡是順坡B.明渠的糙率沿程不變C.明渠的過水?dāng)嗝嫘螤睢⒊叽缪爻滩蛔僁.上述三個條件同時滿足答案：D。明渠均勻流發(fā)生的條件包括：明渠的底坡是順坡（提供水流流動的動力）、明渠的糙率沿程不變（保證水流的阻力特性不變）、明渠的過水?dāng)嗝嫘螤睢⒊叽缪爻滩蛔儯ㄊ顾鞯倪^水條件穩(wěn)定），這三個條件需要同時滿足，D正確。15.寬頂堰的淹沒系數(shù)\(\sigma_s\)（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.不確定答案：C。當(dāng)寬頂堰發(fā)生淹沒出流時，下游水位對堰流有頂托作用，使得過堰流量減小，淹沒系數(shù)\(\sigma_s\)小于1。自由出流時\(\sigma_s=1\)，不會出現(xiàn)\(\sigma_s\gt1\)的情況，A、B、D錯誤。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.下列關(guān)于流體黏性的說法中，正確的有（）。A.黏性是流體的固有屬性B.黏性只有在流體運(yùn)動時才表現(xiàn)出來C.黏性系數(shù)與流體的種類和溫度有關(guān)D.黏性系數(shù)與流體的運(yùn)動速度有關(guān)答案：ABC。黏性是流體的固有屬性，無論流體是否運(yùn)動都具有黏性，但只有在流體運(yùn)動時，流體層之間有相對運(yùn)動，黏性才會表現(xiàn)出來，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，A、B正確。黏性系數(shù)與流體的種類有關(guān)，不同種類的流體黏性系數(shù)不同；同時，黏性系數(shù)還與溫度有關(guān)，對于液體，溫度升高，黏性系數(shù)減??；對于氣體，溫度升高，黏性系數(shù)增大，C正確。黏性系數(shù)是流體的物性參數(shù)，與流體的運(yùn)動速度無關(guān)，D錯誤。2.下列屬于液體靜壓強(qiáng)特性的有（）。A.靜壓強(qiáng)的方向垂直指向作用面B.靜止流體中任意一點(diǎn)各個方向的靜壓強(qiáng)大小相等C.靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向有關(guān)D.靜壓強(qiáng)的大小與流體的種類無關(guān)答案：AB。液體靜壓強(qiáng)的特性包括：靜壓強(qiáng)的方向垂直指向作用面；靜止流體中任意一點(diǎn)各個方向的靜壓強(qiáng)大小相等，A、B正確。靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無關(guān)，C錯誤；靜壓強(qiáng)的大小與流體的種類有關(guān)，不同種類的流體密度不同，根據(jù)\(p=p_0+\rhogh\)，靜壓強(qiáng)會不同，D錯誤。3.圓管層流和紊流的區(qū)別有（）。A.層流的流速分布為拋物線分布，紊流的流速分布為對數(shù)分布B.層流的沿程水頭損失系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)，紊流的沿程水頭損失系數(shù)與雷諾數(shù)和相對粗糙度有關(guān)C.層流的流體質(zhì)點(diǎn)做有規(guī)則的層狀運(yùn)動，紊流的流體質(zhì)點(diǎn)做雜亂無章的運(yùn)動D.層流的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)，紊流的雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)答案：ABCD。圓管層流時，過流斷面上的流速分布為拋物線分布，紊流時流速分布近似為對數(shù)分布，A正確。層流的沿程水頭損失系數(shù)\(\lambda=\frac{64}{Re}\)，只與雷諾數(shù)\(Re\)有關(guān)；紊流的沿程水頭損失系數(shù)在不同區(qū)域與雷諾數(shù)和相對粗糙度的關(guān)系不同，B正確。層流中流體質(zhì)點(diǎn)做有規(guī)則的層狀運(yùn)動，各層之間互不摻混；紊流中流體質(zhì)點(diǎn)做雜亂無章的運(yùn)動，有強(qiáng)烈的摻混現(xiàn)象，C正確。當(dāng)雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時，流動為層流；當(dāng)雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)時，流動為紊流，D正確。4.下列關(guān)于水擊的說法中，正確的有（）。A.直接水擊的危害比間接水擊大B.縮短閥門關(guān)閉時間可以減小水擊壓強(qiáng)C.增大管道的彈性模量可以減小水擊壓強(qiáng)D.安裝水擊消除器可以減小水擊的影響答案：AD。直接水擊是指閥門關(guān)閉時間小于一個相長時發(fā)生的水擊，其水擊壓強(qiáng)比間接水擊大，危害也更大，A正確?？s短閥門關(guān)閉時間會使水流速度變化更快，水擊壓強(qiáng)增大，B錯誤。增大管道的彈性模量會使水擊波傳播速度增大，水擊壓強(qiáng)增大，C錯誤。安裝水擊消除器可以吸收水擊能量，減小水擊的影響，D正確。5.明渠水流的流態(tài)可以分為（）。A.層流B.紊流C.緩流D.急流答案：CD。明渠水流的流態(tài)主要分為緩流和急流，緩流的水流速度小于干擾波的傳播速度，水面波動能夠向上游傳播；急流的水流速度大于干擾波的傳播速度，水面波動不能向上游傳播。層流和紊流是根據(jù)水流內(nèi)部的流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動狀態(tài)分類的，不是明渠水流特有的流態(tài)分類，A、B錯誤，C、D正確。三、判斷題（每題2分，共10分）1.連續(xù)介質(zhì)模型只適用于液體，不適用于氣體。（）答案：錯誤。連續(xù)介質(zhì)模型適用于液體和氣體，只要流體的分子平均自由程遠(yuǎn)小于所研究問題的特征長度，就可以把流體看成連續(xù)介質(zhì)，用連續(xù)函數(shù)來描述流體的物理參數(shù)。2.靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與該點(diǎn)的位置和流體的種類有關(guān)。（）答案：正確。根據(jù)靜止流體壓強(qiáng)公式\(p=p_0+\rhogh\)，其中\(zhòng)(h\)與該點(diǎn)位置有關(guān)，\(\rho\)與流體種類有關(guān)，所以靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與該點(diǎn)的位置和流體的種類有關(guān)。3.圓管層流的沿程水頭損失與流速的平方成正比。（）答案：錯誤。圓管層流的沿程水頭損失\(h_f=\lambda\frac{l}8ciwuga\frac{v^{2}}{2g}\)，其中\(zhòng)(\lambda=\frac{64}{Re}\)，\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，經(jīng)推導(dǎo)可得\(h_f\)與\(v\)成正比，而不是與流速的平方成正比。4.并聯(lián)管道中各支管的流量相等。（）答案：錯誤。并聯(lián)管道中各支管的水頭損失相等，但各支管的流量分配與各支管的阻抗有關(guān)，阻抗小的支管流量大，阻抗大的支管流量小，所以各支管的流量不一定相等。5.明渠均勻流是等深、等速流。（）答案：正確。明渠均勻流的特點(diǎn)是過水?dāng)嗝嫘螤?、尺寸沿程不變，水深沿程不變，流速沿程不變，所以是等深、等速流。四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述流體靜壓強(qiáng)的特性。流體靜壓強(qiáng)具有兩個重要特性：（1）靜壓強(qiáng)的方向垂直指向作用面。這是因?yàn)榱黧w具有易流動性，若壓強(qiáng)不垂直指向作用面，流體就會在該力的切向分力作用下產(chǎn)生流動，這與流體靜止的前提矛盾。例如，在靜止的水箱中，水箱壁上任意一點(diǎn)受到的水的靜壓強(qiáng)方向都是垂直指向水箱壁的。（2）靜止流體中任意一點(diǎn)各個方向的靜壓強(qiáng)大小相等。可以通過取一個微小的四面體流體微元進(jìn)行受力分析來證明。假設(shè)該微元處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)平衡條件，各個面上的壓強(qiáng)在不同方向上的分量相互平衡，從而得出同一點(diǎn)各個方向的靜壓強(qiáng)大小相等。這個特性在實(shí)際工程中非常重要，比如在計(jì)算靜止液體對容器壁的壓力時，不需要考慮方向的影響。2.簡述圓管層流和紊流的主要區(qū)別。圓管層流和紊流有以下主要區(qū)別：（1）流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動狀態(tài)：層流中，流體質(zhì)點(diǎn)做有規(guī)則的層狀運(yùn)動，各層之間互不摻混，就像一層層平行的薄片在流動；而紊流中，流體質(zhì)點(diǎn)做雜亂無章的運(yùn)動，有強(qiáng)烈的橫向和縱向摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的軌跡非常復(fù)雜。（2）流速分布：層流的流速分布為拋物線分布，管軸處流速最大，管壁處流速為零；紊流的流速分布近似為對數(shù)分布，流速分布相對比較均勻，近壁處流速變化較大。（3）沿程水頭損失系數(shù)：層流的沿程水頭損失系數(shù)\(\lambda\)只與雷諾數(shù)\(Re\)有關(guān)，表達(dá)式為\(\lambda=\frac{64}{Re}\)；紊流的沿程水頭損失系數(shù)\(\lambda\)在不同區(qū)域與雷諾數(shù)\(Re\)和相對粗糙度\(\frac{k_s}u6o0ycy\)有關(guān)。在紊流光滑區(qū)，\(\lambda\)主要與\(Re\)有關(guān)；在紊流過渡區(qū)，\(\lambda\)與\(Re\)和\(\frac{k_s}66a0mi6\)都有關(guān)；在紊流粗糙區(qū)，\(\lambda\)只與\(\frac{k_s}ws6ew6m\)有關(guān)。（4）雷諾數(shù)：雷諾數(shù)是判斷層流和紊流的重要依據(jù)。當(dāng)雷諾數(shù)\(Re\)小于臨界雷諾數(shù)\(Re_c\)（一般圓管中\(zhòng)(Re_c\approx2000\)）時，流動為層流；當(dāng)\(Re\)大于\(Re_c\)時，流動為紊流。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.如圖所示，一封閉水箱，箱內(nèi)水面上的絕對壓強(qiáng)\(p_0=80kPa\)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)\(p_a=100kPa\)。水箱右側(cè)接一玻璃管，管內(nèi)水面高出水箱水面\(h=2m\)，水的密度\(\rho=1000kg/m^3\)，重力加速度\(g=9.8m/s^2\)。求：（1）水箱內(nèi)水面的相對壓強(qiáng)；（2）玻璃管內(nèi)水面相對水箱水面的壓強(qiáng)差。解：（1）相對壓強(qiáng)是指以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為基準(zhǔn)的壓強(qiáng)。水箱內(nèi)水面的絕對壓強(qiáng)\(p_0=80kPa\)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)\(p_a=100kPa\)。則水箱內(nèi)水面的相對壓強(qiáng)\(p_{r0}=p_0-p_a=80-100=-20kPa\)，負(fù)號表示水箱內(nèi)水面的壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)，為真空狀態(tài)。（2）玻璃管內(nèi)水面相對水箱水面的壓強(qiáng)差\(\Deltap\)可以根據(jù)流體靜壓強(qiáng)公式\(p=p_0+\rhogh\)計(jì)算。設(shè)水箱水面壓強(qiáng)為\(p_1\)，玻璃管內(nèi)水面壓強(qiáng)為\(p_2\)，玻璃管內(nèi)水面高出水箱水面\(h=2m\)。則\(\Deltap=p_2-p_1=\rhogh\)將\(\rho=1000kg/m^3\)，\(g=9.8m/s^2\)，\(h=2m\)代入上式得：\(\Deltap=1000\times9.8\times2=19600Pa=19.6kPa\)2.有一圓管，管徑\(d=200mm\)，管長\(l=100m\)，輸送水的流量\(Q=0.05m^3/s\)，水溫為\(20^{\circ}C\)，此時水的運(yùn)動黏度\(\nu=1.007\times10^{-6}m^2/s\)，管壁的絕對粗糙度\(k_s=0.2mm\)。求：（1）判別管內(nèi)水流的流態(tài)；（2）計(jì)算管內(nèi)的沿程水頭損失\(h_f\)。解：（1）首先計(jì)算管內(nèi)水流的流速\(v\)：根據(jù)流量公式\(Q=Av\)，其中\(zhòng)(A=\frac{\pi}{4}d^{2}\)，\(d=200mm=0.2m\)，\(Q=0.05m^3/s\)。則\(v=\frac{Q}{A}=\frac{Q}{\frac{\pi}{4}d^{2}}=\frac{0.05}{\frac