2025年大學(xué)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______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共10題，每題3分)w1.流體力學(xué)中，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.流體內(nèi)部不存在間隙C.流體的物理性質(zhì)在空間上連續(xù)分布D.流體是不可壓縮的w2.理想流體是指（）A.不可壓縮的流體B.無黏性的流體C.密度不變的流體D.流動(dòng)過程中壓力不變的流體w3.流體靜力學(xué)基本方程$p=p_0+\rhogh$中，$h$表示（）A.流體的高度B.相對于某一基準(zhǔn)面的高度C.壓力水頭D.速度水頭w4.雷諾數(shù)$Re$反映了流體流動(dòng)的（）A.慣性力與黏性力之比B.壓力與重力之比C.慣性力與重力之比D.黏性力與重力之比w5.圓管層流的沿程阻力系數(shù)$\lambda$與雷諾數(shù)$Re$的關(guān)系是（）A.$\lambda$與$Re$成正比B.$\lambda$與$Re$成反比C.$\lambda$與$Re$的平方成正比D.$\lambda$與$Re$的平方成反比w6.流體在管道中流動(dòng)時(shí)，局部阻力損失主要發(fā)生在（）A.管道入口處B.管道出口處C.管道轉(zhuǎn)彎處D.以上都是w7.伯努利方程$p/\rho+gz+v^2/2=const$中，$v^2/2$表示（）A.壓力能B.位能C.動(dòng)能D.總能w8.流線的特點(diǎn)是（）A.流線相交B.流線可以是折線C.流線上各點(diǎn)的速度方向與流線相切D.流線之間的距離表示流速大小w9.流體的黏性主要來源于（）A.分子間的引力B.分子的熱運(yùn)動(dòng)C.流體的壓縮性D.流體的膨脹性w10.對于不可壓縮流體的穩(wěn)定流動(dòng)，連續(xù)性方程表示（）A.流入控制體的質(zhì)量流量等于流出控制體的質(zhì)量流量B.流入控制體的體積流量等于流出控制體的體積流量C.控制體內(nèi)流體的質(zhì)量不變D.控制體內(nèi)流體的體積不變第II卷（非選擇題共70分）一、填空題（每題3分，共15分）w11.流體的主要力學(xué)性質(zhì)包括______、______、______等。w12.流體靜壓力的方向總是______作用面。w13.沿程阻力系數(shù)$\lambda$的計(jì)算方法有______和______。w14.動(dòng)量方程的表達(dá)式為______。w15.流體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)形式有______、______、______。二、簡答題（每題5分，共20分）w16.簡述流體靜力學(xué)基本方程的物理意義。w17.說明雷諾實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容及結(jié)論。w18.簡述黏性流體總流的伯努利方程各項(xiàng)的意義。w19.解釋流線與跡線的區(qū)別。三、計(jì)算題（每題10分，共20分）w20.一水平放置的圓管，內(nèi)徑$d=100mm$，管內(nèi)水流速度$v=2m/s$，水溫$t=20^{\circ}C$，已知水的運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)$\nu=1.01\times10^{-6}m^2/s$，求管內(nèi)水流的雷諾數(shù)，并判斷水流狀態(tài)。w21.如圖所示，一水箱側(cè)壁上開有一直徑$d=100mm$的圓孔，孔口中心至水面的高度$H=5m$，不計(jì)水頭損失，求孔口出流的流量。（提示：孔口出流流量公式$Q=\muA\sqrt{2gH}$，其中$\mu$為孔口流量系數(shù)，對薄壁圓孔$\mu=0.62$，$A=\frac{\pid^2}{4}$）四、分析題（15分）閱讀以下材料：在某火力發(fā)電廠的循環(huán)水系統(tǒng)中，水通過管道從冷卻塔輸送到凝汽器，再從凝汽器返回冷卻塔。管道系統(tǒng)中存在各種管件，如彎頭、閥門等。運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)管道的某些部位出現(xiàn)了明顯的磨損和腐蝕現(xiàn)象。問題：請分析管道磨損和腐蝕的可能原因，并提出相應(yīng)的解決措施。（要求：分析原因不少于3點(diǎn)，解決措施不少于2點(diǎn)）五、綜合題（20分）閱讀以下材料：某城市的排水系統(tǒng)由一系列管道組成，用于排放雨水和污水。排水管道的設(shè)計(jì)流量需要根據(jù)城市的降雨量、人口密度、污水排放量等因素來確定。在一次暴雨后，排水系統(tǒng)出現(xiàn)了排水不暢的情況，部分地區(qū)出現(xiàn)了積水現(xiàn)象。問題：w22.請分析排水不暢的可能原因。（10分）w23.為了改善排水系統(tǒng)的性能，你認(rèn)為可以采取哪些措施？（10分）答案：w1.Cw2.Bw3.Bw4.Aw5.Bw6.Dw7.Cw8.Cw9.Bw10.Bw11.慣性、黏性、壓縮性w12.垂直于w13.經(jīng)驗(yàn)公式法、半經(jīng)驗(yàn)公式法w14.$\sumF=\rhoQ(v_2-v_1)$w15.平移、旋轉(zhuǎn)、變形w16.流體靜力學(xué)基本方程表示靜止流體中，單位質(zhì)量流體的總機(jī)械能（壓力能、位能）保持不變。它反映了流體內(nèi)部壓力、位置高度和能量之間的關(guān)系。w17.雷諾實(shí)驗(yàn)通過觀察不同流速下流體的流動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)流速較小時(shí)，流體呈層流狀態(tài)；當(dāng)流速增大到一定程度后，流體變?yōu)槲闪鳡顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)得出了雷諾數(shù)這一判別流動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)。w18.黏性流體總流的伯努利方程中，$p/\rho$為壓力能，$gz$為位能，$v^2/2$為動(dòng)能，各項(xiàng)分別表示單位質(zhì)量流體具有的壓力能、位能和動(dòng)能。方程表明在黏性流體總流中，這三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，但總能量保持守恒。w19.流線是某一時(shí)刻流場中一條曲線，曲線上各點(diǎn)的速度方向與該點(diǎn)的切線方向一致，流線表示流體的流動(dòng)方向。跡線是流體質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)時(shí)所描繪出的軌跡線，表示某一質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路徑。w20.雷諾數(shù)$Re=\frac{vd}{\nu}=\frac{2\times0.1}{1.01\times10^{-6}}\approx1.98\times10^5$，因?yàn)?Re>2300$，所以水流為紊流狀態(tài)。w21.孔口面積$A=\frac{\pid^2}{4}=\frac{\pi\times(0.1)^2}{4}=0.00785m^2$，流量$Q=\muA\sqrt{2gH}=0.62\times0.00785\times\sqrt{2\times9.8\times5}\approx0.019m^3/s$。w22.排水不暢的可能原因：管道設(shè)計(jì)流量不足，未充分考慮城市發(fā)展導(dǎo)致的排水量增加；管道堵塞