1、流体力学（边界层基础及绕流运动）历年真题试卷汇编 1 及答案与解析一、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。1 (武汉大学 2007 年考研试题)粘性底层厚度 1 随 Re 的增大而( )。（A）增大（B）减小（C）不变（D）不定2 (清华大学 2005 年考研试题)宽浅输水渠道底部为泥沙淤积形成的动床。不计边壁阻力，在其他条件都相同的情况下，当渠道底部有沙垄运动时，和渠道底部为动平整时相比，该渠道的水流阻力( )。（A）增加（B）不变（C）减少3 (清华大学 2005 年考研试题)悬沙相对浓度的分布方程是：，k=04。若泥沙容重不变，u *不变，则泥沙颗粒的粒径越大，其悬浮指
2、标( )。（A）越大（B）不变（C）越小4 (西安建筑科技大学 2009 年考研试题)黏性底层。三、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。5 (西安建筑科技大学 2001)年考研试题)边界层分离只可能发生在_的区域。6 (西北工业大学 20062007 学年第 1 学期期末考试试题)已知一层流边界层内的速度分布为 u=usin( )，那么其位移厚度为_。动量损失厚度为_。7 (西北工业大学 20052006 学年第 1 学期期末考试试题)已知一层流边界层内的速度分布为 u= ，那么其位移厚度为_，动量损失厚度为_。8 (西安建筑科技大学 2010 年考研试题)紊流过渡区向阻力平方区
3、过渡时，黏性底层厚度将发生什么变化? 两种切应力发生什么变化?9 (南京大学 20052006 学年第 2 学期期末考试试题)叙述流体运动的边界条件中“静止固壁边界条件 ”是如何表示的 ?10 (东北电力大学 2004 一 2005 学年第 2 学期期末考试试题)简述黏性流体绕流物体时产生阻力的原因。如何减少阻力?11 (北京航空航天大学 2007 年考研试题)考虑两个平行平板之间的黏性不可压缩流体的运动。设两板为无限平面，间距为 h，上板不动，下板以常速 U 沿板向运动，如图 81 所示。设流向压力梯度为常数，运动定常，流体所受外力不计。求：(1)最大速度。(2)运动板上的摩擦应力。12 (
4、北京航空航天大学 2007 年考研试题)假定半无穷平板边界层速度分布为，其中 、 *、 *分别为边界层名义厚度、排挤厚度和动量损失厚度，Rex=Uxv， x 从平板前缘算起。13 (北京航空航天大学 2006 年考研试题)如图 82 所示，相距 2h 的两竖直平板间黏性流体()受重力作用向下做层流运动，流场中只有一个速度分量 w=w(x)。求流场的速度分布及壁面摩擦应力。14 (北京航空航天大学 2006 年考研试题)如图 8-3 所示，平板长度为 L，宽度为 b，水以速度 U 平行流过平板，已知水的运动黏性系数为 ，密度为 ，若边界层速度分布函数 =f(y)为已知，求：(1)。(2)维持平板
5、不动所需的外力。15 (北京航空航天大学 2005 年考研试题)如图 84 所示，考虑两个平行平板之间的黏性不可压缩流体的运动。设两板为无限平面，间距为 h，上板不动，下板以常速U 沿板向运动。设流向压力梯度为常数，运动定常，流体所受外力不计。求： (1)最大速度。 (2)运动板上的摩擦应力。16 (北京航空航天大学 2005 年考研试题)如图 85 所示，假定半无穷长平板边界层速度分布为。其中，、 *、 *分别为边界层名义厚度、排挤厚度和动量损失厚度，Re x= ，x 从平板前缘算起。17 (中国科学院一中国科技大学 2007 年考研试题)如图 8-6 所示，两无穷大平行平板的间距为 h，中
6、间充满着不可压缩黏性液体，上板(z=h)相对于下板(z=0)在自身平面内以不变的速度 u=U 沿 x 轴运动，同时流场受到沿 x 轴的常压力梯度 =一G 的作用。若流体的黏性系数为 ，求流动达到定常时的速度场和体积流量。18 (中国石油大学 2005 年考研试题)如图 8-7 所示，有一粘度为 、密度为 的流体在两块平行平板内作充分发展的层流流动，平板宽度为 h，两块平板之间的距离为 ，在 L 长度上的压降为 p，上下两块平板均静止。求： (1)流体的速度分布。 (2)流速等于平均流速的位置。19 (中国海洋大学 2005 年考研试题)两无限大平行平板间有两层不同密度、不同黏性的流体。已知下层
7、流体厚度、密度和黏性系数分别为 h1、 1 和 1，上层流体厚度、密度和黏性系数分别为 h2、 2 和 2。设水平方向无压力差，上平板以速度 V0匀速运动。 (1)写出平板上和两介质界面处的边界条件。 (2)求两板间定常层流流动速度分布。20 (中国海洋大学 2005 年考研试题)为什么在雷诺数很大时，在 NS 方程组中不能完全忽略黏性项，而要引入边界层近似?边界层理论的基本假设是什么?21 (武汉科技大学 2007 年考研试题)如图 88 所示，一直径为 50mm 的柱塞在力F 的作用下维持不动，已知腔内绝对压力 p=251325Pa，液体动力粘度 =01 Pa.s，柱塞与孔的配合间隙 a=
8、005mm，配合长度 l=150mm。已知配合间隙不存在偏心，间隙内的液流速度分布表达式为 u=一 (ayy2)，当地大气压pa=101325Pa。试求： (1)力 F 的大小。 (2)泄漏流量。22 (西安建筑科技大学 2009 年考研试题)高压电缆线直径为 12cm，两相邻电缆塔的距离为 60m，风速为 25ms，空气密度为 13kgm 3，长圆柱体的阻力系数cD=1 2。试求风作用在电缆线上的力。23 (西北工业大学 2006-2007 学年第 1 学期期末考试试题)不可压缩流体沿铅垂壁面呈液膜状向下流动，如图 89 所示，液膜厚度 不变，流动是定常层 流流动，求液膜内的速度分布。24
9、(西安理工大学 2005 年秋季学期期末考试试题)某水电站的引水钢管末端设有自动调节阀门，已知管长 L=300m，直径 d=800mm，阀门全开时，通过管道的流量qv=1m3s 。管壁厚度 =10mm，水的弹性系数 K=2109Nm 3，钢管的弹性系数E=21011Nm 2。 (1) 阀门完全关闭的时间分别为 TS=05s 和 TS=3s 时，各发生何种水击? (2)求 TS=05s 时管中的最大水击压强水头H。 (3)当阀门突然关闭，若不计水头损失，绘出阀门处的水击压强过程示意图。流体力学（边界层基础及绕流运动）历年真题试卷汇编 1 答案与解析一、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符
10、合题意的。1 【正确答案】 B【知识模块】 边界层基础及绕流运动2 【正确答案】 A【知识模块】 边界层基础及绕流运动3 【正确答案】 A【知识模块】 边界层基础及绕流运动4 【正确答案】 紊流中，管道靠近壁面的薄层粘性切应力起主导作用，这薄层称为粘性底层。【知识模块】 边界层基础及绕流运动三、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。5 【正确答案】 黏性作用与逆压梯度同时存在【知识模块】 边界层基础及绕流运动6 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动7 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动8 【正确答案】 紊流过渡区向阻力平方区过渡时，黏性底层厚度变小。时均流
11、速引起黏性切应力减小，脉劫流动引起的质点相互掺混切应力增大。【知识模块】 边界层基础及绕流运动9 【正确答案】 流体流经固体壁时必须满足不可穿透的条件，即流体不能穿入固壁，也不能离开固壁而形成空隙。 对理想流体：法向速度 vn=0(因为不可穿透)，流体是连续地流过表面(滑过去)。 对粘性流体：因为不可穿透，则 vn=0；同时需满足无滑脱条件，则 v=0。两个条件合起来就是 =0，即对黏性流体，流点将粘附在固壁上。【知识模块】 边界层基础及绕流运动10 【正确答案】 原因主要有在于，阻力有两部分，一部分是由于黏性产生切向应力形成的摩擦阻力，另一部分是由于边界层分离产生压强差形成的压差阻力。减少阻
12、力是把物体作成流线型，使分离点后移，甚至不发生分离，可减少绕流阻力。【知识模块】 边界层基础及绕流运动11 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动12 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动13 【正确答案】 由已知，流场中只有一个速度分量 w且 w=w(x)仅是 x 的函数。对于 x 方向列动量方程：【知识模块】 边界层基础及绕流运动14 【正确答案】 (1)由题意可得：【知识模块】 边界层基础及绕流运动15 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动16 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动17 【正确答案】 由题意，满足该流动的动量方程为：【知识模块
13、】 边界层基础及绕流运动18 【正确答案】 根据受力分析，简化 NS 方程得：【知识模块】 边界层基础及绕流运动19 【正确答案】 (1)边界条件。 平板上边界条件为： z=0，u 1=0 z=h1+h2，u 2=u0【知识模块】 边界层基础及绕流运动20 【正确答案】 因为在物面附近总存在一个薄层，其内流体速度沿物面切向的分量从外部理想流体流动速度迅速减小，到物面处满足切向流速为 0。在该层内不满足雷诺数远大于 1 的条件。而是黏性力与惯性力同等重要。引入边界层假设可以解释在离开物面的广大区域，大雷诺数流动与理想流体流动接近一致，同时物体还会受到阻力这些事实。边界层假设内容：大雷诺数下物体表
14、面存在很薄的一层流动，在该层中黏性力与惯性力同量级。【知识模块】 边界层基础及绕流运动21 【正确答案】 容腔的相对压力 p=251325101325=150000(Pa)。【知识模块】 边界层基础及绕流运动22 【正确答案】 沿来流方向阻力公式： D= 由题意知，A=001260=0 72(m 2)，代入公式可得： D=351(N)【知识模块】 边界层基础及绕流运动23 【正确答案】 取 x 轴方向垂直向下，则据题意 v=w=0，由连续方程知：由、式知，液膜在水平平面上压强无变化。而液膜自由面上的压强为大气压强，因此在整个液膜内压强都等于大气压强，于是 =0。那么式可整理为：【知识模块】 边界层基础及绕流运动24 【正确答案】 【知识模块】 边界层基础及绕流运动
