工程流体力学试题

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1、东北石油大学考试命题审批表考试科目：工程流体力学交稿时间： 2015 年 12 月 17 日考试时间：2015 年 12 月 28 日 08:30时命题人姓名国丽萍院系部石油工程学院教研室流体力学使用年级13专业石油工程 海油油气工程工程力学班级油工13-1 8海油13-1 2力学13-1人数合计330试卷总页数A卷6试卷答案及评分标 准总页数A卷3B卷6B卷3考试形式开卷（）闭卷（J） 口试（）其它（）卷面总分100A、B卷相同试题分值0试卷保管人签名国丽萍命题方式（在相应 栏内划“屮）题库抽题教研室命题任课教师出题他人命题其它V教研室意见：负责人签名：年月日院系部意见：负责人签名：年月日注

2、：1、请在“教研室意见”栏或“院系部意见”栏签署选用“A”卷或“B”卷的意见。2、本 登记表同试卷一并归档保存。 3、本表要求必须用计算机打印。东北石油大学考试阅卷汇总表考试科目：流体力学考试时间：2015 年月12 日28时阅卷时间：2015 年12月30 日使用 年级13专业石油工程 海油油气工程工程力学班级油工13-1 8海油13-1 2力学13-1人数合计330试卷保管人签名阅卷前国丽萍阅卷后国丽萍阅卷方式（在相应栏内划“屮）流水阅卷任课教师阅卷他人阅卷其它V试卷评阅人员签字：题号一二三四五六七签字题号八九十合分人核查人签字试卷评阅情况说明：阅卷过程严格按照参考答案及评分标准进行，并且

3、对试卷进行 自杳以及教师间互杳，保证评卷过程的公平合理性。试卷评阅负责人签名：年月日注：1、本表的各项内容必须在阅卷完毕后全部填写齐全。2、本汇总表同试卷一并 归档保存。20112016学年第1, 2学期流体力学课程期末考试试卷卷）注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。装 订 线OI题号一二三四五六七八九十总分得分本试卷共5道大题，满分100分；考试时间120分钟；g取9.8m/s2，水的密度为1000kg/m3,水银的密度为13600kg/m3,圆周率n取314, 一个 标准大气压为101325X105Pa;计算结果精确到小

4、数点后一位。一、单项选择题（本大题20分，每小题1分）请把答案按着相应题号填在下面的表格里院系:专业:IiOI班级:姓名:学号:IIO装订线得分:A、Pa-s；B、m2/s；C、s/m2；D、 N-m/so2.3.4.5.6.7.F列流体中，哪一种是牛顿流体。（）A、聚合物溶液;B、酒精;C、芝麻酱;D、血液。F面关于液体静压力方向正确的表述是（A、沿着作用面的内法线方向;C、与作用面平行;B、沿着作用面的外法线方向;D、与作用面相切。某点的真空度为15000Pa,当地大气压为1标准大气压，该点的绝对压力为（）A、86325 Pa;B、116325Pa；C、 25000Pa;D、165000

5、Pao在同一瞬时,A、相交;控制体是（位于流线上各个流体质点的速度方向总是在该点，与此流线（）B、重合;C、平行;D、相切。A、包含确定物质的集合;C、流场中固定的空间体;pa v 2伯努利方程中中 + -g +冠表示A、单位质量流体具有的总比能;C、单位面积流体具有的总比能;B、D、位置、形状都变化的空间体;位置不变，形状可变的空间体。B、单位体积流体具有的总比能;D、单位重量流体具有的总比能。牛顿流体圆管层流时，断面最大流速是平均流速（）1 1B、3 倍； C、2 倍；D、2 倍。变直径管流，小管直径q,大管直径d2=2d1，两断面雷诺数的关系是（）A、Re1=0.5Re2；B、Re1=R

6、e2； C、Re1=1.5Re2； D、Re1=2Re2oA、3 倍;C、2 倍;10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.关于长管正确的描述是（）u 2A、h O ；B、丰 0 ；C、h O ；f2 gwD、h 0。j下面属于串联管路特点的有（）A、Q = 丫 Q ；B、h = h = h = = h ；iff 1f 2fiC、h工工h ；ffiD、工 Q = 0 o下面选项中，（）是有量纲量。A、雷诺数Re；B、体积弹性系数E；C、弗劳德数Fr；D、水力坡度i。液体在重力场中作等加速度直线运动时，其自由面与（）处处正交。A、重力B、惯性力C、重力和惯性力的合力D、压

7、力在（ ）流动中，流线和迹线一定重合A、稳定；B、有旋；C、不稳定；D、无旋。应用总流的伯努利方程时，两截面之间（）A、必须都是急变流；B、可以出现急变流；C、不能出现急变流；D、必须都是缓变流。下列叙述中正确的是（）A、静止液体受到的压应力一定为零；B、静止液体的动力粘度一定为零；C、静止液体受到的切应力一定为零；D、静止液体的运动粘度一定为零。如图，一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地大气压力为98000Pa,则容器内液面的绝对压力为（）水柱。A、2m；B、1m；C、-2m；D、8m。水力半径Rh越大，其流动阻力（hA、不变；B、越大；）C、越小

8、；D、为0。单位质量流体所受的质量力的量纲是（A、ML2T；B、MLT-2 ；C、LT-2；下列各表达式是无量纲数的是（）A、.三Q ；B、匹；Ap LApLC、PLAp Q 2L-1TO20112016学年第1, 2学期流体力学课程期末考试试卷卷）注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。装 订 线OI请把答案按着相应题号填在下面的表格里得分：题号12345678910答案二、判断题（本大题10分，每小题1分）院系:专业:IOII班级:姓名:1.当5 A时，即层流底层完全淹没了管壁的粗糙凸出部分，在流体力学中称为“水力光滑管”。

9、2当温度降低时气体的动力粘度的升高，液体的动力粘度减小。3. 在相同作用水头H和出流断面积A的条件下，管嘴出流量小于孔口出流量。4. 液体的相对密度为该液体的密度与标准大气压下、0C纯水的密度之比。5. 流体的流动状态主要表现为流体质点的摩擦和变形，流体质点互补干扰各自成层的流动称为 层流。6. 静止液体作用在平面上的总压力的作用点一定高于面积形心。7. 量钢和谐原理可表述为凡是正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲必须是一致的。8. 测压管水头线与总水头线的高差能够反映出压力水头的变化情况。9. 圆管中紊流的速度分布剖面是中心部分较平坦而近壁面处的速度梯度较大。10. 欧拉法表示的加速度中

10、包括时变加速度和当地加速度。三、填空题（本大题20分，每个空2分）1. 某管道的截面为环形，其内径为,外径为d2，其水力半径R为12h当量直径D当为o2. 已知流场的速度分布为u = -cx， u =-cy ；流线方程为，角变形速率xy为，旋转角速度为o3. 如下图所示，流量为Q0之水平射流，冲击铅直放置并与之成0角的光滑平面壁，冲击后液流分散，设液流的密度为0。则流量Q1为，流量Q2为;得分:学号:IIO装订线4、水上坦克模型，几何尺寸缩小9倍。欲使模型运动速度与原型在水上航速6km/h相似，则模型航速应为 km/h。5. 流体流经突扩管段前的平均流速为4.13 m/s,流经突扩管段后的平均

11、流速度为1 m/s,则此突扩管的局部水头损失为 m；当以下游流速计算其局部水头损失时，局部阻力系数为。四、计算题（本大题40分，每小题10分）得分：1.有A、B两水池，其间用旧钢管连接，如图所示。已知各管长Li=L2=L3=1000m，直径d1=d2=d3=20cm,沿程阻 力系数均为久=0.01,两水池高差 z=12m，求A池流入B池的流量为多少。压力表2.如图所示离心泵，吸入管和排出管的内径均为d=0.2m,，流量为0.05m3/s,真空表与压力表之间的高差（俗称表 间距）为1m。真空表读数Pv=14x104Pa,压力表读数PM=35x104Pa。泵的效率n泵=0.8，电动机的效率n电=0

12、.9。 管路的水头损失为1m。求泵的有效功率和所需电动机的输入功率。0220112016学年第1, 2学期流体力学课程期末考试试卷卷）3.注意：装订 线左侧请不 要答题，请 不要在试卷 上书写与考 试无关的内 容，否则将 按相应管理 规定处理。装 订 线OI有一压力贮油箱（见图），其宽度（垂直于纸面方向）b=2m，箱内油层厚h=1.9m，密度 P0=800kg/m3，油层下有积水，箱底有一 U型水银压差计，所测之值如图所示，试求作用在 半径R=1m的圆柱面AB上的总压力（大小和方向）。院系:专业:IiOI4.班级:表1水的物理性质温度C密度 p (kg/m3)运动粘滞系数vX106 （m2/s

13、）0999.81.792510001.51910999.71.308用直径D=0.1m管道，输送流量为10kg/s的水，水温为5C。（1）试确定管内水的流态。（2） 如果该管输送同样质量流量的石油，已知石油的相对密度为0.85 ,运动粘度 v=1.14x10-4m2/s，试确定石油的流态。（3）设输送石油的管长为1000m,则计算其沿程水头 损失。表1为水的物理性质。姓名:学号:IIO装订线得分:五、推导题(本大题10分)试由NS方程推导平行平板间库特流的速度分布公式。如图所示的两平行平板间充满牛顿流体，上板以速度u0做水平方向的匀速运动，下板不动，流体在x方向的 压力梯度dp/dx推动和上板

14、的带动下流动，即平板间的库特流，速度表示为u=ux(y)。x20112016学年第1, 2学期流体力学课程期末考试试卷卷）答案及评分标准授 课 专业班级本试卷共五道大题，满分100分。1 5 B B A A D；610CDCDD；11 15 C B C A B；16 20CDCCA。二、判断题（本大题10分，每小题1分）1 5V X X X V ；6 10 XVXVV一、单项选择题（本大题20分，每小题1分）三、填空题（本大题20分，每个空2分）1、(d d )， d d ；4 1 2 1 2x2、= c ， 0， 0；y四、3、Q = Q （1+ cos9）/2，Q1 0计算题（本大题40分

15、，每小题10分）1、解：L1和L管段为并联管段，有2 = Q0(1-cos 9 )/2；4、2 ；5、0.5, 9.8；0.0826九 QtLt = 0.0826九1 d 52 d 51 2 Q = Q =1Q1 2 2列两自由液面的伯努利方程Az = h + h = 0.0826九f 1f 3Q 2 L d 513得Q=0.061m3/s2、解：11、22断面的伯努力方程：p a u 2z + 1 + H = z +1Pg2 gp a u 2 亠 + h2pg2 gw1-2-1分-2分-2分-3分-2分-3分u =u1 2 H = q-z1)+ r + 1=(10)+ 35 x 104 (1

16、4 x 104) +11000 x 9.8=52 m-1分泵的输出功率N泵=pgQH=1000 X 9.8 X 0.05 X 52 二 25.48kwN泵的额定功率N =泵 轴 耳 泵N 电动机的输入功率N =T 电 q 电3、解：选取水银压差计最低液面为等压面，则31 85二 35.39kw0.9p g x 0.5 = p + p g x 1.9 + p g x 1.0HB owp = p g x 0.5 - p g x 1.9 + p g x 1.0BHow=13600 x 9.8 x 0.5 - 800 x 9.8 x 1.9 -1000 x 9.8=41944(Pa)由PB不为零可知等

17、效自由液面的高度h P 41944h = -k = 5.35 m* p g 800 x 9.8o曲面水平受力R1P =p gh A =p g(h + )Rb = 800x9.8x(5.35 + )x2 = 91728Nxo C xo * 22曲面垂直受力P =p gV = p g(丄兀R2 + Rh )b = 800x9.8x(丄x3.14 + 5.35)x2 = 96196.8N z o o 4*4P =：P2 + P2 =*917282 + 96196.82 = 132.92kN F x zc/P、/ 91728、仆 rv = arctan( ) = arctan() = 43.7。P96

18、196.8Z-2分-2分-2分-1分-2分-2分-2分-2分-1分授 课 专业班级20112016学年第1, 2学期流体力学课程期末考试试卷卷)答案及评分标准4、解：(1)Re = 83863 2000 故为紊流-3 分u 兀 D 3.14 x 0.1x 1000 x 1.519 x 10-6(2)输送同样体积流量的石油时，Re = VD =Q = 1315 2000故为层流-3 分u兀 Du 3.14 x 0.1x 850 x 1.14 x 10-46464X = 0.04867- 2 分Re 1315(10 丫 亠 x1000h = 0.0826XQ21 = 0.0826x 0.04867

19、 x850= 55.64m- 2 分fD50.15五、推导题(本大题10分)如图所示的两平行平板间充满牛顿流体，上板以速度u0做水平方向的匀速运动，下板不动, 流体在x方向的压力梯度dp/dx推动和上板的带动下流动，即平板间的库特流，速度也可表示为 u=ux(y)。x轴向的NS方程：X -1 生 + YP dxd2ud2ud2u x +x +x、dx 2dy 2dz 2 丿dudu dudu= x + ux + ux + ux-dt x dxy dyz dzduxdt-2分d2u 1 dpV =dy2 P dx积分可得1 dp 2 u =y2 + c y + c2 卩 dx12-2分运用边界条件:y=0 时 u=0； c2 =0。u1 dp y=h 时 u= u ； c = -0 h。01 h 2 卩 dx-2分贝y：u=-1 dp y +(y2 hy)-2分可简化为-2分h2 卩 dx10