2025年大学二年级（能源与动力工程）流体力学测试题及答案

2025年大学二年级（能源与动力工程）流体力学测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在括号内。(总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内)1.流体力学中，理想流体的定义是（）A.不可压缩的流体B.无黏性的流体C.密度不变的流体D.运动时无能量损失的流体2.连续性方程是基于流体的（）原理推导出来的。A.能量守恒B.质量守恒C.动量守恒D.热量守恒3.流体在管道中流动时，雷诺数Re主要反映了（）A.流体的黏性力与惯性力之比B.流体的压力与黏性力之比C.流体的惯性力与重力之比D.流体的黏性力与重力之比4.层流与紊流的本质区别是（）A.流速不同B.雷诺数不同C.流体微团的运动状态不同D.压力不同5.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6.当流体在等径水平管道中流动时，若流量增大，则（）A.流速增大，压力增大B.流速增大，压力减小C.流速减小，压力增大D.流速减小，压力减小7.某管道直径d=100mm，管中流速v=1m/s，流体密度ρ=1000kg/m³，则管中流体的体积流量为（）A.0.00785m³/sB.0.0785m³/sC.0.785m³/sD.7.85m³/s8.圆管层流的沿程阻力系数λ与雷诺数Re的关系是（）A.λ与Re成正比B.λ与Re成反比C.λ与Re的平方成正比D.λ与Re的平方成反比9.突然扩大管道的局部阻力系数ζ与（）有关。A.上下游管道直径比B.管道长度C.流体流速D.流体密度10.以下哪种现象不属于流体的黏性表现（）A.流体流动时产生内摩擦力B.流体静止时不能承受剪切力C.流体具有一定的可压缩性D.流体在管道中流动时，管壁处流速为零第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（每题2分，共10分）(总共5题，每题2分，请将正确答案填在横线上)1.流体力学中，作用在流体上的力按其作用方式可分为______和______。2.实际流体在管道中流动时，沿程阻力损失hf与流速v的______次方成正比。3.雷诺数Re的表达式为Re=______。4.孔口自由出流的流量公式为Q=______。5.流体的黏性随温度的升高而______。三、简答题（每题10分，共30分）(总共3题，每题10分，简要回答问题)1.简述流体静力学基本方程的物理意义和应用。2.说明沿程阻力和局部阻力的概念，并分别举例说明其产生的原因。3.分析影响流体流动形态的主要因素。四、计算题（每题15分，共30分）(总共2题，每题15分，写出详细计算过程和答案)1.有一水平放置的圆形管道，直径d=200mm，管中水流速度v=2m/s，水温t=20℃。已知20℃水的运动黏度ν=1.01×10⁻⁶m²/s，求管中水流的雷诺数，并判断水流形态。若要使水流变为另一种形态，流速应如何变化？2.如图所示，一水箱通过一短管向大气中排水。已知水箱水面高度H=5m，短管长度l=10m，管径d=50mm，沿程阻力系数λ=0.02，局部阻力系数：进口ζ₁=0.5，出口ζ₂=1.0。求短管的排水量Q。（忽略短管的流速水头）五、案例分析题（10分）(总共1题，每题10分，请根据提供的案例进行分析解答)某热电厂的蒸汽管道在运行过程中出现了局部过热现象。经检查发现，该管道在某一部位有一个突然缩小的管件。请分析该局部过热现象产生的原因，并提出改进措施。答案1.B2.B3.A4.C5.A6.B7.A8.B9.A10.C1.表面力、质量力2.23.dvρ/μ（d为管径，v为流速，ρ为密度，μ为动力黏度）4.μA√(2gh)（μ为孔口流量系数，A为孔口面积，h为孔口水头）5.减小1.流体静力学基本方程的物理意义：反映了静止流体中压力、位置水头和压强水头之间的能量守恒关系。应用：可用于计算静止流体中某点的压力、液位高度差等，如测压管水头的计算，连通器原理的应用等。2.沿程阻力：流体在直管中流动时，由于流体黏性和管壁粗糙度的影响，产生的阻力。例如，水在长直管道中流动时的阻力。原因是流体与管壁的摩擦以及流体内部的黏性摩擦。局部阻力：流体在管道中遇到管件（如弯头、阀门等）时，由于流动状态的突然改变而产生的阻力。例如，管道中的阀门突然关闭时产生的阻力。原因是流体流动方向和速度的急剧变化。3.影响流体流动形态的主要因素有：雷诺数Re，它反映了流体的黏性力与惯性力之比；管径d，管径越大，越容易形成紊流；流速v，流速越高，越容易形成紊流；流体的黏性μ，黏性越大，越容易形成层流；管壁粗糙度，粗糙度越大，越容易形成紊流。1.解：雷诺数Re=dv/ν=0.2×2/(1.01×10⁻⁶)≈3.96×10⁵＞2300，水流为紊流。若要使水流变为层流，根据Re=dv/ν，当管径d和运动黏度ν不变时，流速v应减小，使Re≤2300。2.解：沿程阻力损失hf=λ(l/d)(v²/2g)，局部阻力损失hj=(ζ₁+ζ₂)(v²/2g)。根据能量方程H=hf+hj，可得H=(λ(l/d)+ζ₁+ζ₂)(v²/2g)，解得v=√(2gH/(λ(l/d)+ζ₁+ζ₂))=√(2×9.8×5/(0.02×(10/0.05)+0.5+1.0))≈2.43m/s。排水量Q=vA=v(πd²/4)=2.43×(π×0.05²/4)≈0.00477m³/s。案例分析：局部过热现象产生的原因