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全国2007年1月高等教育自学考试
流体力学试题
课程代码：03347
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．无粘性流体是（ C ）
A ．符合 p
=RT 的流体
B ．ρ=0的流体
C.μ=0的流体
D ．实际工程中常见的流体
2．水流由水箱流经管径d 1=200mm ，d 2=100mm 的管路后流入大气中，已知出口处v 2=lm/s ，则d 1管段的断面平均流速v 1为（ A ） A. 0.25m/s B. 0.5m/s C. 1m/s
D. 2m/s
3．某变径管的雷诺数之比Re 1∶Re 2=1∶4，则其管径之比d 1∶d 2，为（ D ）
A ．1∶4
B ．1∶2
C ．2∶1
D ．4∶1
4．如图所示密闭水箱，压力表读数为9800N ／m 2，表中心至水箱底的高度h =0.5m ， 液面距箱底H =2m ，则液面相对压强为（ B ） A ．-9800N ／m 2 B ．-4900N ／m 2 C ．4900N ／m 2
D ．9800N ／m 2
5．对于水箱水位恒定为4.9m 的薄壁小孔口(孔径为10mm)自由出流，流经孔口的 流量为（ A ） A ．0.48L/s B ．0.63L/s C ．1.05L/s
D ．1.40L/s
6．压力表测得城市给水干管(长管，比阻a=1.07s 2／m 6)某处的水压P =9.8N ／cm 2，从此处引出一根水平输出管，如要保证通过的流量Q=l00L ／s ，该水压能将水流输送至（ D ） A ．9.8m B ．93.5m C ．915.9m
D ．934.6m
7．实用堰溢流堰顶厚度δ与堰上水头H 符合的条件是（ B ）
2
A ．
H
δ
<0.67 B ．0.67<H
δ
<2.5
C ．2.5<
H
δ
<10
D ．
H
δ
>10
8．若明渠水流为急流时，则（ C ） A ．F r <l B ．
dh
de >0 C ．h <h c
D ．i <i c
9．在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的减小，临界水深将（ C ） A ．增大 B ．减小
C ．不变
D ．以上都有可能
10．进行水力模型实验，要实现堰流的动力相似，应选的相似准则是（ B ） A ．雷诺准则 B ．弗劳德准则 C ．欧拉准则
D ．其它准则
二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
11．任何微小的剪切力作用都使流体流动，只要剪切力存在，流动就持续进行，流体的这
种力学特性就是____________。
流动性
12．绝对压强是以没有气体分子存在的____________为基准起算的压强。
绝对真空 13．流线上各质点的____________都与该流线相切。
速度矢量
14．均匀流动方程式给出了圆管均匀流沿程水头损失与剪应力成____________关系。
正比 15．沿程直径不变，流量也不变的管道称为____________。
简单管道
16．孔口自由出流和淹没出流基本公式的形式相同，各项系数相同，但____________不同。
作用水头的算法
17．量纲和谐原理：凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲一定是____________。
一致的
18．若矩形渠道中临界水深为2m ，则断面单位能量有极小值e min =____________m 。
3 19．当宽顶堰的堰上水深大于临界水深时，则整个堰顶的水流状态为____________。
淹没
溢流
20．渗流量Q 与过流断面面积、____________成正比，并与土的透水性能有关。
水力坡度 三、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 21．阿基米德原理
3
22．紊流 23．水跃现象 24．渗透系数 25．动力相似
四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）
26．有一灌溉渠道，断面为梯形，底宽b =2.5m ，边坡系数m =1.5，均匀流水深h =2.0m ，流
量Q =10m 3/s ，渠道底坡i =0.0003，求渠道的粗糙系数n 。
（小数点后保留四位有效数字） 27．元流伯努利方程为z +
C 22
=+g
u g p ρ，请说明该方程各项的物理意义。
28．总流动量方程的应用条件是什么？
29．流体在管道内流动产生的阻力可分为两类，是哪两类？它们分别由什么原因产生？ 五、计算题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）
30．如图所示的混凝土海堤，靠海一侧为抛物线曲面z =0.2x 2。
水深h =5m ，海水密度
ρ=1025kg/m 3。
试求作用在单位长度海堤上的静水总压力。
5.125562158.910252
1
2122=⨯⨯⨯*=⨯=
b gh P x ρ N =125.562kN kN 417.167N 7.16741653
2
2
.08
.910253
22.02.0112
3
230
==⨯⨯
⨯=
⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯==⎰⎰h
h
h
z z g dz z
g xdz g gV P ρρρρ
4
或
kN 417.167N 7.16741652
.08.9102532)
3
2.0()2.0(12
3
2
.00
32
.00
2
==⨯⨯⨯=
⨯-=-⨯⨯==⎰
h h z x hx g dx x h g gV P ρρρ
kN 271.209417.167562.1252222=+=+=z x P P P
562
.125417
.167arctg
P P arctg
x z ==θ
31．如图所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知z =0处的直径d (0)=0.5m ，通过的流量
Q =0.9m 3/s ，不计粘性作用，为使管中各断面的压力都相同，即p (z )=p (0)，试求竖管的直径d (z )与z 的关系式。
解：列0-0和z-z 断面的的能量方程，忽略水头损失，有
g
v
g z p z g v g p z 2)(2)0(2
2000αραρ+
+=++ ① 而 586.45.014.39.04)0(20=⨯⨯==
A Q v m/s 2
20
1146.114.39.04z z d d A Q v =⨯⨯== )()0(z p p = 00=z
代入 ① 式，有
4
228.92146.18
.92586.4z d z ⨯⨯+
=⨯
5
4
067
.0073.1z d z -
=
32．有一圆管，在管内通过运动粘度v =1.118×10-6m 2/s 的水，测得通过的流量
Q =3.8×10-5m 3/s ，在管长l =30m 的管段上测得水头损失为0.03m ，试求该圆管的直径d 。
解：假设水流为层流，则
vd
R e ν
λ6464=
=
而
03
.010
15.53014.38.9210
8.343010118.16424642//46426426424
11
4
5
6
42
2
222=⨯=
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯=
===---d d d g Q l g d Q d l g v d l g v d l vd g v d l ＝h f πνπνννλ
1141075.17671-⨯=d 05.2=d cm
此时 115.00205
.014.3108.34425
2=⨯⨯⨯===-d Q A Q v π m/s 雷诺数 230044.211210118.10205
.0115.06
>=⨯⨯=
=
-ν
vd
R e
为层流，假设成立。
故该圆管的直径为2cm 。
33．如图所示，水箱通过内径d =0.1m ，l =120m 水平管道向大气中排水，已知入口处局部损
失系数ξ=0.5，管道沿程阻力系数为λ=0.013，试求通过管内的流量Q =0.04m 3/s 时水箱中应维持的水面高度h 。
（小数点保留四位有效数字）
6
解：列1-1（进口）和2-2（出口）断面的的能量方程
212
2
2222111122-+++=++w h g
v g p z g v g p z αραρ
g
v g v
d l g v h 222000022
2
ζ
λ++++=++ g
v g v h 21.1725.01.0120
013.0122=+⨯+=）（
而 096.51
.014.304
.042
=⨯⨯=
v m/s 653.228
.92096.51.172=**
=h m。