2025年大學(xué)三年級(jí)（能源與動(dòng)力工程）流體力學(xué)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分，每題給出的選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求)1.流體力學(xué)中，理想流體忽略了流體的（）A.粘性B.壓縮性C.慣性D.重力2.連續(xù)介質(zhì)假設(shè)意味著（）A.流體分子是連續(xù)分布的B.流體中沒有間隙C.流體的物理性質(zhì)在空間上是連續(xù)分布的D.流體不可壓縮3.描述流體運(yùn)動(dòng)的拉格朗日法是以（）為研究對(duì)象。A.流體微團(tuán)B.流體質(zhì)點(diǎn)C.空間點(diǎn)D.控制體4.流線的特點(diǎn)不包括（）A.流線不能相交B.流線是一條光滑的曲線C.流線上任意一點(diǎn)的切線方向與流體速度方向一致D.流線之間的間距處處相等5.均勻流的特征是（）A.流線是相互平行的直線B.流線是曲線C.流速沿程變化D.壓強(qiáng)沿程變化6.元流的伯努利方程適用條件不包括（）A.理想流體B.穩(wěn)定流動(dòng)C.不可壓縮流體D.粘性流體7.實(shí)際流體總流的伯努利方程中，包含的能量損失項(xiàng)是（）A.沿程水頭損失B.局部水頭損失C.沿程水頭損失和局部水頭損失D.流速水頭損失8.雷諾數(shù)反映了流體流動(dòng)中（）的相對(duì)大小。A.慣性力和粘性力B.重力和粘性力C.慣性力和重力D.壓力和粘性力9.層流與紊流的本質(zhì)區(qū)別是（）A.流速大小B.流線形狀C.流體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D.壓強(qiáng)分布10.沿程水頭損失系數(shù)λ與（）有關(guān)。A.雷諾數(shù)和管道粗糙度B.流速和管道直徑C.壓強(qiáng)和管道長度D.流量和管道材質(zhì)11.局部水頭損失產(chǎn)生的主要原因是（）A.流體粘性B.管道突然擴(kuò)大或縮小C.流速變化D.重力作用12.孔口自由出流的流量計(jì)算公式中，孔口的流量系數(shù)與（）有關(guān)。A.孔口形狀和雷諾數(shù)B.孔口大小和流速C.孔口位置和壓強(qiáng)D.孔口流量和水頭13.圓柱形外管嘴正常工作的條件是（）A.管嘴長度l=3～4d，作用水頭H<9mB.管嘴長度l=2～3d，作用水頭H<12mC.管嘴長度l=4～5d，作用水頭H<6mD.管嘴長度l=5～6d，作用水頭H<15m14.有壓管道恒定流的水力計(jì)算中，已知管徑d、流量Q、管長l、沿程水頭損失系數(shù)λ，求沿程水頭損失hf，應(yīng)使用公式（）A.hf=λl/d·v2/2gB.hf=λl/d·v2/gC.hf=λl/d·v/2gD.hf=λl/d·v/g15.長管是指（）A.管道長度很長B.局部水頭損失和流速水頭之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失C.沿程水頭損失遠(yuǎn)小于局部水頭損失和流速水頭之和D.管道直徑很小16.并聯(lián)管道的特點(diǎn)是（）A.各并聯(lián)管道的水頭損失相等B.各并聯(lián)管道的流量相等C.各并聯(lián)管道的流速相等D.各并聯(lián)管道的沿程水頭損失系數(shù)相等17.水泵的揚(yáng)程是指（）A.水泵進(jìn)出口的壓強(qiáng)差B.水泵進(jìn)出口的流速差C.單位重量液體通過水泵后所獲得的能量增值D.水泵的功率18.水擊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是（）A.管道中流速突然變化B.管道中壓強(qiáng)突然變化C.管道中流量突然變化D.管道中溫度突然變化19.明渠均勻流的形成條件不包括（）A.渠道是長而直的棱柱形順坡渠道B.渠道糙率沿程不變C.渠道中流量沿程不變D.渠道中水深沿程不變20.梯形斷面渠道水力最佳斷面的條件是（）A.濕周最小，過水?dāng)嗝婷娣e一定B.過水?dāng)嗝婷娣e最小，濕周一定C.水力半徑最小，過水?dāng)嗝婷娣e一定D.流速最小，過水?dāng)嗝婷娣e一定第II卷（非選擇題，共60分）一、填空題（每題2分，共10分）(總共5題，每題2分，將答案填在題中橫線上)1.流體靜力學(xué)基本方程的表達(dá)式為____________________。2.理想流體的伯努利方程表達(dá)式為____________________。3.圓管層流的沿程水頭損失系數(shù)λ=____________________。4.明渠均勻流的流量公式為____________________。5.水擊壓強(qiáng)的計(jì)算公式為____________________。二、簡答題（每題5分，共15分）(總共3題，每題5分，簡要回答下列問題)1.簡述流體的粘性及其影響因素。2.說明總流伯努利方程中各項(xiàng)能量的物理意義。3.簡述長管和短管水力計(jì)算的特點(diǎn)。三、計(jì)算題（每題10分，共20分）(總共2題，每題10分，要求寫出詳細(xì)計(jì)算過程及答案)1.已知一水平放置的圓形管道，直徑d=100mm，流量Q=0.01m3/s，管道沿程水頭損失系數(shù)λ=0.02，求管道的沿程水頭損失hf。2.在一梯形斷面渠道中，底寬b=2m，邊坡系數(shù)m=1.5，水深h=1m，糙率n=0.025，渠道底坡i=0.001，求渠道的流量Q。四、案例分析題（15分）(總共1題，每題15分，閱讀以下案例，回答問題)某工廠有一輸水管道系統(tǒng)，由一根主管和兩根支管并聯(lián)組成。主管直徑D=200mm，長度L=1000m，沿程水頭損失系數(shù)λ1=0.02。支管1直徑d1=mm，長度L1=500m，沿程水頭損失系數(shù)λ2=0.02；支管2直徑d2=100mm，長度L2=800m，沿程水頭損失系數(shù)λ3=0.02。已知總流量Q=0.1m3/s，水的運(yùn)動(dòng)粘度ν=1×10??m2/s。1.計(jì)算主管的沿程水頭損失hf1。2.計(jì)算支管1和支管2的流量Q1、Q2。3.若要提高整個(gè)輸水系統(tǒng)的效率，可采取哪些措施？五、論述題（20分）(總共1題，每題20分，論述以下問題)論述流體力學(xué)在能源與動(dòng)力工程中的應(yīng)用及重要性。答案：第I卷答案1.A2.C3.B4.D5.A6.D7.C8.A9.C10.A11.B12.A13.A14.A15.B16.A17.C18.A19.D20.A第II卷答案一、填空題答案1.p+ρgh=C2.z1+p1/ρg+v12/2g=z2+p2/ρg+v22/2g3.64/Re4.Q=AC√(Ri)5.Δp=ρcΔv二、簡答題答案1.流體的粘性是指流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間或流層間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以抵抗剪切變形的性質(zhì)。影響因素有流體的種類，如液體粘性隨溫度升高而減小，氣體粘性隨溫度升高而增大；還有壓力，一般壓力對(duì)液體粘性影響不大，對(duì)氣體粘性影響較小。2.z為位置水頭，表示單位重量流體相對(duì)于基準(zhǔn)面的位置高度所具有的能量；p/ρg為壓強(qiáng)水頭，表示單位重量流體由壓強(qiáng)所具有的能量；v2/2g為流速水頭，表示單位重量流體由流速所具有的能量。3.長管水力計(jì)算特點(diǎn)是忽略局部水頭損失和流速水頭，只計(jì)算沿程水頭損失。短管水力計(jì)算特點(diǎn)是要同時(shí)考慮沿程水頭損失、局部水頭損失和流速水頭。三、計(jì)算題答案1.流速v=4Q/(πd2)=4×0.01/(3.14×0.12)=1.27m/s，hf=λl/d·v2/2g=0.02×1000/0.1×1.272/(2×9.81)=16.2m。2.過水?dāng)嗝婷娣eA=(b+mh)h=(2+1.5×1)×1=3.5m2，濕周χ=b+2h√(1+m2)=2+2×1×√(1+1.52)=5.81m，水力半徑R=A/χ=3.5/5.81=0.6m，謝才系數(shù)C=(1/n)R^(1/6)=(1/0.025)×0.6^(1/6)=49.7m^(1/2)/s，流量Q=AC√(Ri)=3.5×49.7×√(0.6×0.001)=1.8m3/s。四、案例分析題答案1.主管流速v=4Q/(πD2)=4×0.1/(3.14×0.22)=3.18m/s，Re=vD/ν=3.18×0.2/1×10??=6.36×10?，hf1=λ1L1/D·v2/2g=0.02×1000/0.2×3.182/(2×9.81)=51.4m。2.支管1和支管2的水頭損失與主管相同，hf2=hf3=hf1=51.4m。對(duì)于支管1，Re1=v1d1/ν，v1=Q1/(πd12/4)，代入hf2=λ2L2/d1·v12/2g可得Q1=0.03m3/s；同理可得Q2=0.07m3/s。3.可采取措施有：定期清理管道，減小管道粗糙度；優(yōu)化管道布局，減少局部水頭損失；合理選擇管徑，使流速處于合理范圍等。五、論述題答