公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程流体力学及泵与风机-31流体动力学基础

公用设备工程师-专业基础(暖通空调、动力)-工程流体力学及泵与风机-3.1

流体动力学基础

［单选题］1.设流场的表达式为：&=—x+t,u,.=y+t,uz=0o求t=2时，通

过空间点(1,1,1)的迹线为()。［2019年真题］

A.x=t—1,y=4et-2-1+1,z=l

B.x=t+1,y=4e'Y—t—Lz=l

C.x=t—1,y=4e'T—t—1,z=l

D.x=l+l,y=4el-2+l+l,z=l

正确答案：C

参考解析：解法一。当t=2时，x=l,y=l,z=l。则将ABCD四项均带入t=

2,求x、y、z,经计算，只有C项符合题意。

解法二。迹线的方程为：dx/Ux=dy/uy=dz/uz=dto则dx/dt=u、=—x+t,

dy/dt=uy=y+t,dz/dt=u2=0o计算步骤如下:

①设一x+t=X,y+t=Y,则乂=1：—X,y=Y—to

②代入方程可得，d(t—X)/dt=X,d(Y—t)/dt=Y,dz/dt=0o

③对方程进行积分，可得In(X-l)=—t+c”In(Y+l)=t+c2,z=l。则

X—l=Cie—1=—x+t—1,Y+l=C2et=y+t4-lo因止匕，x=—Ciet+t—1,y

ct

=C2-t-l,z=lo又当t=2时.x=l,y=l,解得：C<sub"=°，‘2="”’代入T

C<su)>2.整理得：x=t—1.y=4et—2—t—k

［单选题］2.下列说法错误的是0・［2017年真题］

A.流速的大小可以由流线的疏解程度来反映

B.流废只能是一条光滑的曲彼或直战

C.只有在恒定源中才能用迹线代替流线

D.流现在任何情况下都不能相交

正确答案:D

参考科析：B项，流线是速度场的矢量线，它是某一确定时刻，在速度场中绘出的空间曲线。线上的所有质点在该时刻的速度矢址都与曲线相切，反映了该时

刻不同流体质点的速度方向，A项，流战的疏密程度反映了此时刻流场中各质点速度的大小.C项，由于恒定流各空间点上速度矢*不随时悯变化，故流战的形

状与位理均不随时间变化，流线与迹线两者重合。。项,流线在一般情况下不相交，但在特殊点可以相交，例如驻点(即速度为零的点)。

［单选题］3.下列说法正确的是00［2014年真卸

A.分析流体运动时，拉格朗日法比欧拉法在做数学分析时更为简便

D.拉格朗口让着眼于流体中各个标点的流动情况，而欧拉法着眼于流体经过空向各固定点时的运动情况

c.波我是拉格朗H法对流动的描述，边线是欧拉怯对流动的描述

D.拉格朗日法和欧拉法在研究流体运动时，有本质的区别

正确答案:B

参考释析：A项,由于跟踪每一个质点的运动过于红杂，而从场的角度分析流体较为方便,故欧拉法更为便捷.K两项，拉格朗日法是把流体的运动，看作无

数个优点运动的总和,以部分质点作为观察对象加以描述，通过描述每一个质点的运动把押整体的流动，因此拉格朗日法又称迹纹法：欧拉法是以流动的空间

作为观察对象，观察不同时刻各空间点上流体质的的运动参数，通过描述物理nt在空间的分布来研究整个流动，因此欧拉法又称流税法,。项，拉格朗日法和

欧拉%都是前流体运动的描述，只是着眼点不同.因此不能说有本质的区别.

［单选即M.网管均匀流中，与切应力成正比的是C・［2010年真题］

A.阴告的直径

B.防1行的长度

C.嗣律的表面积

D.画行的圆周率

正确答案：A

参考释析：均匀流过流断面上切应力按线性规律分布：t/r=r/r,即在圆管均匀流中，切应力与半径成正比，切应力在轴线上为零，在管壁上可达最大

00

值.

［单选题］5.根据流体运动卷数是否用时间变化可以分为稔定流动和非稔定流动，请问下面哪一种说法是正确的？0一2009年真跑］

A.流体非稳定流动时，只有流体的速度随时间而变化

B.流体梗定流动时,任何情况N沿程压力均不变

C.流体稳定流动时，流速一定很小

D.流体稳定流动时,各流通断面的平均流速不一定相同

正确答案：D

参考释析：根据流场中流速等物理量的空间分布是否与时间有关，流体流动可以分为非稳定流动和稳定流动.非稳定流动中，流场中的各点流速随着时间变

化,各点的压强、黏性力和惯性力也随着速度的变化而变化。枪定流动中，流场中各点流速不随时间变化•由流速决定的压强、密件力和惯性.力也不随时间变

化。，项，流体非稳定流动时，不仅流体的速度随时间而变化，流体其他参数也可能随时间而变化。BC两项，稳定流动是指流场中每•空间点上的流动参数都

不随时间变化的流动，又称恒定流动.因此是否槎定流动与流速大小无关,对于流场中的同一点,流动冬数不变,但流动的沿程参数可能发生变化.D项，流

体稔定流动时，报据质量守恒定律，其各流通断面的质量流量和同，由丁做面大小不定，所以平均流速不一定相同。

［单选题］6.运动流体的压强0.［2008年真题］

A.与空间位置有关，与方向无美

B.与空间位置无关，与方向有关

C.与空间位置和方向都有关

D.与空间位置和方向都无关

正确答案:C

参考科析：对于静止流体，压强与空间位比有关，与方向无关,对于运动流体,流体中因存在划向应力，故与空间位置和方向都有关。

［单选迎］7.流体力学对理想流体运用了以下哪种力学模型，从而简化了流体的物质结构和物理性质0,［2005年真的1

R.连埃介质

B.无黏性、不可压缩

C连读介质、不可压缩

D.连渎介质、无胖性、不可仄缩

正确答案：D

参考W析：流体的主要力学模型包括连续介肘、无黏性流体、不可压缩流体等三种模型。其中,连续介质模型是对流体物质结构的简化；无落性流体模型是不

考虑粘性作用而对流体物理性质的简化：不可压缩流体模型是不计压缩性和热膨版性而对流体的理性质的简化。

［单选胭］8.对于某一管段中的不可压缩流体的流足，取三个管径不同的断面，其管径分别为A=15Q3n,A=100™.A=200mm.则三个断面A、A和A对

123123

应的流速比为0。［2011年真题］

A.16:36:9

B.9:25:16

C.9:36:16

D.16:25:9

正确答案：A

参考科析：由连续性方程vF=vF=vF（同•管路上不可压缩流体的流量恒定）可知，则断面流速丫与断面面积卜.成反比，所以断面流速v与断面直径A

112233

的平方成反比。本题中三个断面直径之比为：A:A=1.5:1:2,则断面面积之比为：F:F:F=1.52:12:22=9:4:16,因此对应的流速比为：

12323

1<su>:2:v3=16:36:9,

（单立期）9.图3-1T中相互间可以列总流伯努利方程的断面是0。［2016年我理］

图3-1-1

A.1-1和3—3

B.1-1和4—4

C.2-2和3—3

D.2-2和4—4

正确答案:D

参芍评折：列总流伯努利方程的断面必须是均匀流断面或爆变流断面，两断面之间可以是急变沆，1一1断面是转弯的急变流；3—3断面是犷大的急变流；2—2

和4-4断面为均匀流断面.因此相互间可以列总范伯努利方程的断面是2—2和4-4.

［单选期］10.试建立图3-1-2中断面1-1和断面2—2之间的能量方程0。［2009年真题】

33断面图3-1-2

正确答案：D

参考蟀析：由时图可知，以总管段中心线为基准，则1一1断面和2—2断面的高度不同，即Z±Z：流体从1—1断面流经2—2断面过程中，由于阻力损失

12

h.压强降低,即P>P：根据质fit守恒定律.流体的流量不变•1一1断面管径大于2—2断面管径，因此丫<v,嫁上所述,根据伯努利方程可得•卜】

断面和2-2新面之间的能量方程为:

［单选鹿］11.如图3T-3所示轴流式风机的吸入管.由装在管壁下的U形测压管(内装水)测得压差高度为Ah.水的密度为P.空气密度为P,试确定风机的

a

进风欧0。［201。年真题)

正确答案：C

参考释析：以0断面为基准面。KZ1-1断面与2—2断面列伯努利方程：0=p/(Pg)+u2/(2g),由题造可用，2断面处的压强p=-pgAh,将其代

2a2

入伯努利方程，可得：TP2.

［单选世012.管路山不同管径的两管由后相连按俎成，大管的宜径d-O.6.,小管的直径d-0.3m,水在管中流动时，A点的压—SON/心，B点的压妞P

ABAB

=50N/»2.A点的流速v<Sub>A=lnl/S,图3-11中B点比A点高Im.则水在管中的流动方向和水流经两断面的水头损失为().［2012年其题二

B

A.A流向B,0.76m

B.A流向B.1.76m

C.B流向A,0.76m

D.B流向A,1.76m

正确答案：D

参考科析：连线性方程的公式为：Fv=Fv,Wd2v=d2v。由题意可得，v=lm/s.d=0.6m,小管的d=0.3m,则v=(d/d)2v=(0.6/0.3)

AABBAABBAABBABA

2Xl=Ws.取A所在的平面为参考高度，A断面的总能量为：H=P/(Pg)+v_A2/(2g)=80/(1000X9.8)+12/(2X9.8)=0.059B：B断

AA

面的位能量为：H<b>B2/(2g)=1+50/(1000X9.8)+42/(2X9.8)=1.82nu由于H<H,水流从高能量流向低能量，即

B/sub>=ZB+PB/<pg>+v<stAB

水流从R流向M根据俄fflt守恒定律，两能微的差俵为能SU员耗，即两新面的水头损失h=-1-II=1.82-0.059=1.76m.

B-ABA

［单选鹿J13.某通风管道系统.通风机的总压头P=980Pa,风量Q=4«3/s,现需要将该系统的风地提薪10%,则该系统通风应具有的总压头为()・〔2013年真题J

A.98))Pa

B.1078Pa

C.1185.8Pa

D.1434.8Pa

正确答案：C

参考释析：风机通常与风道相连，风机提供的能吊即风机的压头，主要用于空气流通过程中克腹阻力损失，即h=SQ2,其中，阻抗S=8(Xl/d+EK>/

II11

<n2d4g).系统的阻抗S不随风fltQ的变化而变化,则h/h=Q2/Q<<u=1.IQ时，h₂/h=

II2121/sub>2.当该系统的风址提高ISi,即Qsb>211

1.21.h=1.21X980=1185.8Pa.

2

［单选题］14.如图3-1-5所示，用水银压差计+文丘里管漓量管道内水流量，已知管道的直径d=2005,文丘里管道喉管直径d=100n«,文丘里管的流量系

I2

数u=0.95,已知测出的管内流量Q=0.025m3/s,那么两断面的压强差Ah为(水银的密度为l3600kR/m3)()。［2014年真题］

图3-1-5

A.247nm

B.356111111

C.427mn

D.506皿

正确答案：C

参考释析：由文丘里流量系数可得理想流体模型下的流fitQ=Q/M=0.025/0.95=0.0263m3/s,则I、2断面的流速为：v=4Q/(nd2)=4X0.0263/(n

理11

X0.22)=0.838m/s.v=IQ/(nd2)=4X0.0263/(kXO.12)=3.350m/s4取测压管所在断面1和断面2列伯努利方程：p/(Pg)+v2/(2g)=

221水1

pb>22/(2g)。因为(P—P水)Ah/P<,()s

2ub>Z(。水g)+v<suH?水/sub>=<v22—vl2)/(2R)故Ah=p水v22—vlub>2/[(01IR>—0<ub>水)

22

<2g)]=1000X(3.352-0.838)/[<13600-1000)X(2X9.8)]=42.7mm.

[单选题]15.用水银比压计测量管中的水流,测得过流断面流速v=2m/s,如图3-1-6所示：则A点比压计的度数Ah为0。[2013年真匐

A.16nm

B.20nm

C.26<im

D.3011nl

正确答案：A

参考释析：同一轴流线上列fFl努利能量方程：P/(Pg)=P/(Pg)+u2/(2g),即p-p=Pu2/2.而p-p=(p-P)gAh,则

1水2水12水12水银水

<p—P/水<2

水眼水sub>>gAh=P水<sub〉u2/2,&h=P水u2/[2g(P银一Psub>4<>]=1X2/[2X9.8X(13.6-1)]=0.016a=16mn.

(单选WS]16,如图3-1-7所示，容重为10000N/B3的理想流体在直管内从1断面流到2断面，若1断面的压强p=300kPa.则2断面压强p=0,〔2007年真

12

f

•.

A.lOOkPa

B.150kPa

C.20，)kPa

D.25-JkPa

正确答案：A

参考解析：以1断面所在的水平面为基准面,列1、2断面的理想流体伯努利方程：p/(Pg)=H+p/(Pg).则p=p-PgH=300X103-10000X20=

1221

10(K»0Pa=100kPa.

［单立逆］17.用半托管测定风道中的空气流速，已知测得的水柱h=3cm,空气的容重丫=11.8N/m3：e值取1,风道中流速为0,〔2007年典曲］

y

A.221M/S

B.15Ws

C.1105m./s

D.7.D5«/s

正确答案：A

参考资析：华托管是一种常用来测量气体或者液体流速的仪器,对两个测点列伯努利方程：p/Y=p/丫+丫2/(2g)。由题意可得，p-p=Pgh<

2yZsub>=

1000X9.8X0.03=2941%,6为修正系数，则流速计算公式为:

Ir94

=1XJ2X9.8X--

V11.8

22.1ms

Wi&flfi]18.z+p/r+v2/(2g)=C(常数)表示0。[2008年真匐

A.不可压缩理想流体槌定流动的伯努利方程

B.可压缩理想流体整定流动的伯努利方程

C不可压缩理想流体不稔定流动的伯努利方程

1).不可压缩黏性流体稳定流动的伯努利方程

正确答案：A

参考W析：伯努利方程是不可压缩流体一元稳定流动的能量方程.方程z+p/y+v2/(2g)=C的使用条件为：理想流体、稔定流动、质量力只有重力、不可

压缩流体，

［单选题］19.理想流体是指().

A.平曲流体

B.运动流体

C.忽略密度变化的流体

D.忽略勃性的流体

正确答案：D

参考释析：流体的主要力学模型包括：①连续介质模型：假定组成流体的的小物侦实体是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断地址成，质点之间不

存在词隙,②无黏性流体模型(或理想流体)：忽略黏性的流体.③不可压缩流体模型：不考虑压缩性和热膨胀性(密度变化)的流体.

［单选鹿］20.不可压缩流体是指0。

A.平葡流体

B.运动流体

C.忽略宅度变化的流体

D.忽略磬性的流体

正确答案：C

冬当曾析：流体的主要力学模型包括：①连续介痂模型：假定组成流体的最小物质实体是流体质点.流体是由无限多个流体质点连绵不断地址成・质点之间不

存在司隙。②无黏性流体模型(或理想流体)：忽略黏性的流体。③不可压缩流体模型：不考虑压缩性和热膨胀性(密度变化)的流体。

［单立逆］21.稳定流动是指0.

A.流动随时间按一定规律变化

B.各空间点上的运动要素不随时间变化

C.各过流断面的速度分布相同

D.不瑜定

正确答案：B

参考用析：根据流场中流速等物理量的空间分布是否与时间有关,流体流动可以分为非稳定流动和稳定流动,对于运动平衡的流动,流场中苦点流速不随时间

变化，由流速决定的压强、黏性力和惯性力也不胡时间变化，即各空间点上的运动要素不助时间变化，这种流动称为稳定流动。

［单选题］22.伯努利方程中p/y+z+u2/(2g)表示0.

A.单位质量流体具有的机械能

B.单位体枳流体具有的机械能

C.单位重量流体具有的机械能

D.通过过流断面流体的总机械能

止确答案：C

参考樨析：在流场中选取元流，并在元流上沿流向取1、2两断面，以两断面间的元流段为对象，根据外力做功等于机械能增量的原理，可导出单位重量流体的

能量方程，即P/Y+z+u2/《2g)=p/y+z22

11122ub>+u2/(2g),这就是理想不可压缩流体稳定元流能量方程，或称为伯努利方程.因此，p/y+z+u/

(2g)表示单位重量流体具有的机械能。

［单选题］23.水平放置的渐犷管，若忽略水头损失，断面形心点的压强，沿流动方向布.以下关系0,

A.P>P

12

B.P=P

12

C.P<P

12

D.不瑜定

正确答案：C

参考W析：根据连续性方程VX(«/4)d2=vX(K/4)d2可知,当渐扩管的管径逐渐增大，即dVd,则v>v。根据伯努利方程PZY+Z+U2/

11221212111

<2g)=P/y+z+u<sub>22/<2g)可知，由于水平放置，则z=z,当\<sub>l>v2时，PVP.

221212

［单选题］24.利用毕托管原理测量输水管中的流量Q・已知*水管直径d=200n»,水银差压计读数h=6"断面用均流速v=0.84u,这里u为中托管

pmaxmax

前管抽上未受扰动水流的流速(图318〉。则输木管中的流量Q为。L/w.

A.1OT

B.102

C.103

D.105

IE确答案:B

转学裨析：以轴线所在的面为基准面。沿轴线取里面测压孔所在过流断面的轴线点和毕托管就京列伯努利方程，得：P/r=P/y+u2/<2g).根据I型

12max

管测St压差原理，可得P-P=(Y<sub>Mg-Y)h.因此，1>的计算公式为：

max

…13328-9.8…

=_/2x9.8x--------------x0.06

V9.8

=3.849m/s则流量Q=vA=0.84uX<1/4)d2=0.84X3.849X(3.14/4)X0.22=0.102m3/s=

max

102Us»

[单选flfi]25.已知信直输水管道的直径d=200n»,在相距l=20m的上下两点测压计读数分别为196.2kPa和588.6kPa其流动方向为，其水头损失为

_____■(图3-1-9).()

0

0

图3-1-9

R.向上，10

B.向下，10

C.向h.20

D.向下,20

正确答案：C

冬考释析：根据机械能的大小判断水流方向，水流方向为从机械能大的断面流向机械能小的断面，以下断面为基准面。上断面的机械能为：H=p/y+z+

Sss

u2/<2g)=196.2X103/(1000X9.8)+20+u2/(2g)=40+u2/(2g)：下断面的总机械能为：H=p/y+z+u2/(2g)=588.6X103/(1000X

SSSXXXX

9.8)+0+u2/<2g)=60+u<sub>x2/(2g).由于上下断面管径相同.流量相同，因此流速相同即u<>x>H,水流方向从下

xs/sub>=uxub>.因此.H<subS

到上，水头损失-H=60-40=20..

xS

［单选即］26.试用文丘里流量计测量石油管道的流量q()L/s。已知管道直径d=200mm,文丘里省喉道直径d=100mm,石油的密度P=850kg/m3,文丘里管的

12

流后系数9=0.95,水银差压计读数h=150n■(图3-1-10).

A.512

B.522

C.532

D.542

正确答案：A

参考辉析:计算步骤如F：

①计算两断面速度之比，根据连续性方程丫A=vA可知，v/v=A/A=d2/d2=0.22/0.12=4,即v<sub>2</sub〉=4\,<sub>l。

1122211212

②求断面速度。以管道中心面为基准面，如图3-1-11,取测压管所在断面1和断面2列伯努利方程：p/(Pg)+v2/(2g)=p/<Pg>+v2/(2g),则

1122

(v2—v2)/(2g)=[(4v)2—v2]/(2g)=(p—pub>)/(Pg)=(Pg

2