2025年大学三年级（能源与动力工程）流体力学试题及答案

2025年大学三年级（能源与动力工程）流体力学试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.流体力学中，理想流体的特点是A.不可压缩且无黏性B.可压缩且无黏性C.不可压缩且有黏性D.可压缩且有黏性2.连续性方程是基于流体的哪个基本定律推导出来的A.能量守恒定律B.质量守恒定律C.动量守恒定律D.牛顿第二定律3.流体在管道中流动时，雷诺数的大小反映了A.流动的速度大小B.管道的直径大小C.流动的状态（层流或紊流）D.流体的密度大小4.伯努利方程适用于A.理想流体稳定流动B.黏性流体稳定流动C.理想流体非稳定流动D.黏性流体非稳定流动5.某管道中流体的流速为v，管道横截面积为A，流体密度为ρ，则该管道的体积流量为A.v/AB.vAC.ρvAD.v/ρA6.流体静力学基本方程中，压强随深度的变化关系是A.线性增加B.线性减小C.非线性增加D.非线性减小7.作用在平面上的液体总压力的作用点A.在受压面的形心处B.在受压面的重心处C.在受压面的压力中心处D.以上都不对8.流线的特点不包括A.流线不能相交B.流线的疏密反映流速的大小C.流线是一条光滑的曲线D.流线可以是折线9.流体的黏性主要来源于A.分子间的引力B.分子的热运动C.流体的密度D.流体的温度10.欧拉法研究流体运动时，着眼于A.流体的质点B.流场中的空间点C.流体的微团D.以上都不对第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述流体力学中研究流体运动的两种方法及其特点。12.（15分）推导理想流体微小流束的伯努利方程，并说明各项的物理意义及适用条件。13.（15分）有一水平放置的管道，直径从d1=0.2m突然扩大到d2=0.4m，已知管道中水流的流量Q=0.1m³/s，水的密度ρ=1000kg/m³，求突然扩大处的局部水头损失。14.（15分）材料：某矩形断面渠道，底宽b=2m，水深h=1m，水流速度v=2m/s。已知渠道糙率n=0.02，底坡i=0.001。求渠道的水力半径R、谢才系数C、流量Q，并判断水流的流态（已知临界雷诺数Re_c=500）。15.（15分）材料：有一圆柱形水箱，直径D=2m，高H=3m，水箱底部有一圆形小孔，直径d=0.05m。初始时水箱装满水，求水从小孔流出的流速及流量（不计水头损失）。答案：1.A2.B3.C4.A5.B6.A7.C8.D9.B10.B11.研究流体运动的方法有拉格朗日法和欧拉法。拉格朗日法着眼于流体的质点，跟踪每个质点的运动轨迹，通过描述质点的运动来研究流体整体的运动。其优点是能清晰地反映每个质点的运动情况，但方程组复杂。欧拉法着眼于流场中的空间点，研究流体在空间点上的运动参数随时间的变化。优点是方程组简单，便于分析流场的整体性质，但不能直接反映质点的运动轨迹。12.理想流体微小流束的伯努利方程为：z1+p1/ρg+v1²/2g=z2+p2/ρg+v2²/2g。其中z为位置水头，表示单位重量流体具有的位置势能；p/ρg为压强水头，表示单位重量流体具有的压强势能；v²/2g为速度水头，表示单位重量流体具有的动能。适用条件为理想流体、稳定流动、质量力只有重力。13.1.先求流速：-由Q=v1A1=v2A2，A1=πd1²/4，A2=πd2²/4，可得v1=Q/A1=0.1/(π×0.2²/4)≈3.18m/s，v2=Q/A2=0.1/(π×0.4²/4)≈0.796m/s。2.再求局部水头损失：-局部水头损失公式为hj=(v1-v2)²/2g，代入数据得hj=(3.18-0.796)²/2×9.81≈0.36m。14.1.水力半径R：-R=A/χ，A=bh=2×1=2m²，χ=b+2h=2+2×1=4m，所以R=2/4=0.5m。2.谢才系数C：-C=(1/n)R^(1/6)，代入数据得C=(1/0.02)×0.5^(1/6)≈49.7m^(1/2)/s。3.流量Q：-Q=AC√(Ri)，代入数据得Q=2×49.7×√(0.5×0.001)≈2m³/s。4.雷诺数Re：-Re=vR/ν，ν=C/nR^(2/3)，先求ν=49.7/0.02×0.5^(2/3)≈1.1×10^(-6)m²/s，Re=2×0.5/1.1×10^(-6)≈9.09×10^5＞500，水流为紊流。15.1.由小孔流速公式v=√(2gh)：-h=H=3m，