【考研类试卷】2009年武汉大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷及答案解析.doc

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1、2009 年武汉大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：15，分数：30.00)1.液体的内摩擦力的划、与液体压强韵大小无关。（分数：2.00）A.正确B.错误2.静水压强大小与作用面的方向无关。（分数：2.00）A.正确B.错误3.当作用面的面积相等时静水总压力的大小也相等。（分数：2.00）A.正确B.错误4.其他条件相同情况下扩散管道中的水头损失比收缩管道中的水头损失小。（分数：2.00）A.正确B.错误5.等直径 90弯管中的水流是均匀流。（分数：2.00）A.正确B.错误6.迹线是描述同一个液体

2、质点在流场中运动时的速度方向的曲线。（分数：2.00）A.正确B.错误7.沿程水头损失表示的是单位长度流程上的水头损失的大小。（分数：2.00）A.正确B.错误8.流体的黏性大小与流体的种类无关。（分数：2.00）A.正确B.错误9.在紊流粗糙区中，管径相同、材料和加工方式相同的管道，流量越小，则沿程水头损失系数 越大。（分数：2.00）A.正确B.错误10.无论两支相并联的管道的长度是否相同，流经这两支管道的单位重量水流的水力坡度是相等的。（分数：2.00）A.正确B.错误11.作用水头相同、直径相同的孔口自由出流与淹没出流的流量大小不相同。（分数：2.00）A.正确B.错误12.比阻 S

3、0 的大小与流量的大小无关。（分数：2.00）A.正确B.错误13.宽顶堰的作用水头大于设计水头时，流量系数会大于 0385。（分数：2.00）A.正确B.错误14.设计渠道时糙率系数 n 选大了会导致实际建造的渠道流量大于设计流量。（分数：2.00）A.正确B.错误15.压强水头的大小与基准面的选取无关。（分数：2.00）A.正确B.错误二、填空题(总题数：11，分数：22.00)16.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_17.气体的黏性随温度的增加而_。液体的黏性随温度的增加而_。（分数：2.00）_18.明槽水流雷诺数的表达式为 Re=_。（分数：2.0

4、0）_19.沿程水头损失系数 与谢才系数 C 的关系为_。（分数：2.00）_20.在下游管道阀门暧时全闭的情况下，其增速增压顺波发生在第_相，是水击波的第_阶段。（分数：2.00）_21.有一等长直管道中产生均匀管流，其管长 100m，管道直径 d=100mm，若沿程水头损失为 12m，沿程水头损失系数 =0021，则水力坡度 J=_，管中流 Q=_m 3 s。（分数：2.00）_22.将水流的运动定义为均匀流、非均匀流是基于描述水流运动的_方法，当_=0时水流的运动是均匀流。（分数：2.00）_23.在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿流程必然会有_。（分数：2.00）_24.恒定均匀流的

5、沿程水头损失与平均切应力的关系为 0 _，断面上切应力呈_分布。（分数：2.00）_25.紊流粗糙区的沿程水头损失系数 仅与_有关，而与_无关。（分数：2.00）_26.圆管层流断面上的动能修正系数为 =_。沿程水头损失系数 =_。（分数：2.00）_三、多项选择题(总题数：3，分数：6.00)27.多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。（分数：2.00）_28.关于压强的 3 种表示方法，以下说法正确的是( )。（分数：2.00）A.绝对压强等于相对压强减去当地大气压强B.绝对压强等于相对压强加上当地大气压强C.真空度等于当地大气压强减去绝对压

6、强D.当地大气压强等于绝对压强减去真空度29.水流在紊流粗糙区时，要保证模型与原型紊流阻力相似，只要模型与原型的( )，进行模型设计晨就可用佛汝德相似准则。（分数：2.00）A.雷诺数相等B.相对粗糙度相等C.糙率相等D.谢才系数相等四、单项选择题(总题数：9，分数：18.00)30.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。（分数：2.00）_31.二向曲面上的静水总压力的作用点( )。（分数：2.00）A.通过静水总压力的水平分力与铅直分力的交点B.通过二向曲面上的形心点C.就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点D.就是二向曲面上的形心点32.其他条件不变，层流内摩擦力随管壁

7、粗糙度的增大而( )。（分数：2.00）A.不变B.减小C.增大D.不定33.用毕托管测得的点流速是( )。（分数：2.00）A.摩阻流速B.时均流速C.脉动流速D.瞬时流速34.管径不变，通过的流量不变，管轴线沿流向逐渐增高的有压管流，其测压管水头线沿流向应( )。（分数：2.00）A.与管轴线平行B.逐渐升高C.逐渐降低D.无法确定35.按普朗特动量传递理理认，紊流的断面流速分布规律符合( )。（分数：2.00）A.抛物线分布B.指数分布C.对数分布D.直线分布36.若两管道的管长 L、直径 d、流量 Q 及水温均相同，但在相同长度管段上的测压管水面差h 1 h 2 ，则两管糙率 n 1

8、与 n 2 的关系为( )。（分数：2.00）A.n 1 =n 2B.n 1 n 2C.n 1 n 2D.无法确定37.对管径沿程变化的管道( )。（分数：2.00）A.测压管水头线不可能低于管轴线B.测压管水头线总是与总水头线相平行C.总水头线沿流可能会上升也可能下降D.以上说法都不对38.有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强水头等于 3m 水柱高，当地大气压为一个工程大气压，其相应的相对压强水头等于( )。（分数：2.00）A.3 水柱高B.一 7 水柱高C.一 3m 水柱高D.以上答案都不对五、综合题(总题数：2，分数：4.00)39.绘出如图附录 31 所示曲面 AB 上水平压强分布

9、图和压力体图。并标出曲面所受压力铅直分力的方向。（分数：2.00）_40.定性绘出如图附录 3-3 所示等直径短管道自由出流的总水头线和测压管水头线，并标明负压区。（分数：2.00）_六、计算题(总题数：4，分数：8.00)41.一等宽度折角形闸门 BAC，折角 =120，如图附录 35 所示可绕 A 轴转动。已知 L=2m。不计门重及摩擦力，求闸门开始自动倾倒时的水深 h。 （分数：2.00）_42.某输油管道的直径由 d 1 =15cm，过渡到 d 2 =10cm，如图附录 36 所示。已知石油重率 0 =8500Nm 3 ，渐变段两端水银压差读数h=15mm，渐变段末端压力表读数 p=2

10、45Ncm 2 。不计渐变段头损失。取动能动量校正系数均为 1。求： (1)管中的石油流量 Q。 (2)渐变管段所受的轴向力。 （分数：2.00）_43.不可压缩二维流动的流速分量为：u x =x-4y，u y =-y-4x。要求： (1)该流动是恒定流还是非恒定流。(2)该流动是否连续。 (3)写出流线方程式。 (4)判别有无线变形和角变形运动。 (5)判别有涡流还是无涡流。 (6)判别是否为势流，若流动有势写出流速势函数表达式。（分数：2.00）_44.一管道系统如图附录 37 所示，各管段的长度分别为：L 1 =300m，L 2 =200m，L 3 =400m，管径d=300m，沿程阻力

11、系数 =0Q3，闸阀处的局部损失系数为 007，折管 A、B 处的局部损失系数分别为03、035，要求计入管道进口与出口的局部水头损失。已知 z 1 =90m，z 2 =140m，p M =200kNm 3 。试计算流经管道的断面平均流速及流量。 （分数：2.00）_七、名词解释题(总题数：5，分数：10.00)45.紊动附加应力。（分数：2.00）_46.时均流速。（分数：2.00）_47.均匀流。（分数：2.00）_48.缓流。（分数：2.00）_49.管流。（分数：2.00）_八、简答题(总题数：1，分数：2.00)50.试简述尼古拉兹实验的成果并说明其对水力学理论的影响和作用。（分数：

12、2.00）_2009 年武汉大学研究生入学考试（流体力学）真题试卷答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：15，分数：30.00)1.液体的内摩擦力的划、与液体压强韵大小无关。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：2.静水压强大小与作用面的方向无关。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：3.当作用面的面积相等时静水总压力的大小也相等。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：当作用面相等时只是在受到静水压力分布相同时才会有总压力相等，若受到的平均压强不同时，总压力也不会相同。4.其他条件相同情况下扩散管道中的水头损失比收缩管道中的

13、水头损失小。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：不一定，扩散管的水头损失可能比收缩管的小也有可能比它大。5.等直径 90弯管中的水流是均匀流。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：水流在拐弯时有位移加速度，所以不可能是均匀流。6.迹线是描述同一个液体质点在流场中运动时的速度方向的曲线。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：不是，流线才是描述液体速度方向的，迹线描述的是质点的运动轨迹。7.沿程水头损失表示的是单位长度流程上的水头损失的大小。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：水力坡度表示的是单位长度流程上的水头损失的。沿程水头损失表示某一段的总沿程损失

14、。8.流体的黏性大小与流体的种类无关。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：流体的种类是影响体的黏性大小的一个重躲。9.在紊流粗糙区中，管径相同、材料和加工方式相同的管道，流量越小，则沿程水头损失系数 越大。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：沿程水头损失系数 与流量大小无关。10.无论两支相并联的管道的长度是否相同，流经这两支管道的单位重量水流的水力坡度是相等的。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：是总水头损失相同，水力坡度未必相同。11.作用水头相同、直径相同的孔口自由出流与淹没出流的流量大小不相同。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：12.比阻 S

15、 0 的大小与流量的大小无关。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：比阻 s 0 = 13.宽顶堰的作用水头大于设计水头时，流量系数会大于 0385。（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：14.设计渠道时糙率系数 n 选大了会导致实际建造的渠道流量大于设计流量。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：15.压强水头的大小与基准面的选取无关。（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：二、填空题(总题数：11，分数：22.00)16.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：17.气体的黏性随温度的增加而_。液体的黏性随温度的增加而_。（分数：2.

16、00）_正确答案：(正确答案：增加 减少)解析：18.明槽水流雷诺数的表达式为 Re=_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：vR)解析：19.沿程水头损失系数 与谢才系数 C 的关系为_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：C= )解析：20.在下游管道阀门暧时全闭的情况下，其增速增压顺波发生在第_相，是水击波的第_阶段。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：2 4)解析：21.有一等长直管道中产生均匀管流，其管长 100m，管道直径 d=100mm，若沿程水头损失为 12m，沿程水头损失系数 =0021，则水力坡度 J=_，管中流 Q=_m 3 s。（分数：2.00）_正确

17、答案：(正确答案：0012 000831)解析：22.将水流的运动定义为均匀流、非均匀流是基于描述水流运动的_方法，当_=0时水流的运动是均匀流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：欧拉 位变加速度)解析：23.在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿流程必然会有_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：下降)解析：24.恒定均匀流的沿程水头损失与平均切应力的关系为 0 _，断面上切应力呈_分布。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：Rh f L 线性)解析：25.紊流粗糙区的沿程水头损失系数 仅与_有关，而与_无关。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：相对粗糙度 Re)解析：

18、26.圆管层流断面上的动能修正系数为 =_。沿程水头损失系数 =_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：20 64Re)解析：三、多项选择题(总题数：3，分数：6.00)27.多项选择题下列各题的备选答案中，至少有一个是符合题意的，请选出所有符合题意的备选答案。（分数：2.00）_解析：28.关于压强的 3 种表示方法，以下说法正确的是( )。（分数：2.00）A.绝对压强等于相对压强减去当地大气压强B.绝对压强等于相对压强加上当地大气压强 C.真空度等于当地大气压强减去绝对压强 D.当地大气压强等于绝对压强减去真空度解析：29.水流在紊流粗糙区时，要保证模型与原型紊流阻力相似，只要模型

19、与原型的( )，进行模型设计晨就可用佛汝德相似准则。（分数：2.00）A.雷诺数相等B.相对粗糙度相等 C.糙率相等D.谢才系数相等 解析：四、单项选择题(总题数：9，分数：18.00)30.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。（分数：2.00）_解析：31.二向曲面上的静水总压力的作用点( )。（分数：2.00）A.通过静水总压力的水平分力与铅直分力的交点 B.通过二向曲面上的形心点C.就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点D.就是二向曲面上的形心点解析：32.其他条件不变，层流内摩擦力随管壁粗糙度的增大而( )。（分数：2.00）A.不变 B.减小C.增大D.不定解析：

20、33.用毕托管测得的点流速是( )。（分数：2.00）A.摩阻流速B.时均流速 C.脉动流速D.瞬时流速解析：34.管径不变，通过的流量不变，管轴线沿流向逐渐增高的有压管流，其测压管水头线沿流向应( )。（分数：2.00）A.与管轴线平行B.逐渐升高C.逐渐降低 D.无法确定解析：35.按普朗特动量传递理理认，紊流的断面流速分布规律符合( )。（分数：2.00）A.抛物线分布B.指数分布C.对数分布 D.直线分布解析：36.若两管道的管长 L、直径 d、流量 Q 及水温均相同，但在相同长度管段上的测压管水面差h 1 h 2 ，则两管糙率 n 1 与 n 2 的关系为( )。（分数：2.00）A

21、.n 1 =n 2B.n 1 n 2C.n 1 n 2 D.无法确定解析：37.对管径沿程变化的管道( )。（分数：2.00）A.测压管水头线不可能低于管轴线B.测压管水头线总是与总水头线相平行C.总水头线沿流可能会上升也可能下降D.以上说法都不对 解析：38.有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强水头等于 3m 水柱高，当地大气压为一个工程大气压，其相应的相对压强水头等于( )。（分数：2.00）A.3 水柱高B.一 7 水柱高C.一 3m 水柱高 D.以上答案都不对解析：五、综合题(总题数：2，分数：4.00)39.绘出如图附录 31 所示曲面 AB 上水平压强分布图和压力体图。并标出曲面

22、所受压力铅直分力的方向。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：水平方向利用静水压强与水深的关系，竖直方向寻找压力体，作图如图附录 32所示。 )解析：40.定性绘出如图附录 3-3 所示等直径短管道自由出流的总水头线和测压管水头线，并标明负压区。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：依题意作图如图附录 34 )解析：六、计算题(总题数：4，分数：8.00)41.一等宽度折角形闸门 BAC，折角 =120，如图附录 35 所示可绕 A 轴转动。已知 L=2m。不计门重及摩擦力，求闸门开始自动倾倒时的水深 h。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：求 AB 板单位宽度受到的净水压力：

23、 p 1 =p C A=h C h= 其中，h C 为 AB板形心的的高度，受力点距 A 点的距离为 h3。 求 AC 板单位宽度受到的静水压力： 其中，h“ C 为 AC 板形心的高度，受力点距 A 点的距离为 2L3。 利用力矩平衡有： )解析：42.某输油管道的直径由 d 1 =15cm，过渡到 d 2 =10cm，如图附录 36 所示。已知石油重率 0 =8500Nm 3 ，渐变段两端水银压差读数h=15mm，渐变段末端压力表读数 p=245Ncm 2 。不计渐变段头损失。取动能动量校正系数均为 1。求： (1)管中的石油流量 Q。 (2)渐变管段所受的轴向力。 （分数：2.00）_正

24、确答案：(正确答案：(1)列两管的能量方程如下： )解析：43.不可压缩二维流动的流速分量为：u x =x-4y，u y =-y-4x。要求： (1)该流动是恒定流还是非恒定流。(2)该流动是否连续。 (3)写出流线方程式。 (4)判别有无线变形和角变形运动。 (5)判别有涡流还是无涡流。 (6)判别是否为势流，若流动有势写出流速势函数表达式。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)因为 u x 与 u y 均与时间无关，所以流动是恒定流。 (2)流动能用表达式表达出来，显然也是连续的。 (3)设流函数为 ，则有： =u x =x 一 4y 积分可得： =xy 一 2y 2 +f (x

25、) 又 =一 u y =y+4x，于是有： =xy 一 2y 2 +2x 2 流线即流函数值为常值的线，故流线方程为： )解析：44.一管道系统如图附录 37 所示，各管段的长度分别为：L 1 =300m，L 2 =200m，L 3 =400m，管径d=300m，沿程阻力系数 =0Q3，闸阀处的局部损失系数为 007，折管 A、B 处的局部损失系数分别为03、035，要求计入管道进口与出口的局部水头损失。已知 z 1 =90m，z 2 =140m，p M =200kNm 3 。试计算流经管道的断面平均流速及流量。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：列两个液面的能量方程： )解析：七、名

26、词解释题(总题数：5，分数：10.00)45.紊动附加应力。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：因紊流脉动，上下层质点相互掺混，在相邻流层间产生了动量交换，从而在流层分界面上形成了紊流附加切应力。)解析：46.时均流速。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：管道截面上某一固定点的流速随时在脉动，当稳定流动时这种脉动的平均值还是一定的，称为时均流速。)解析：47.均匀流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：位变导数为零的流场中的流动称为均匀流。)解析：48.缓流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：当明渠中水流受到干扰微波后，若干扰微波既能顺水流方向朝下游传播，又能逆水流方

27、向朝上游传播，造成在障碍物前长距离的水流壅起，这时渠中水流就称为缓流。此时水流流速小于干扰微波的流速，即缓流。)解析：49.管流。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：管流是管道内的流体流动。)解析：八、简答题(总题数：1，分数：2.00)50.试简述尼古拉兹实验的成果并说明其对水力学理论的影响和作用。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：成果：通过实验总结了沿程阻力系数 的影响因素；完成了沿程阻力系数的半经验公式的确定以及做出阻力分区图；解释了为何紊流能分三个阻力区。 影响和作用：在水力学理论中，尼古拉兹实验为计算沿程阻力系数提供了半经验公式，为分析理解紊流流动提供了实验依据和理论基础，并为水力工程上提供了有效的解决方案和理解方法。)解析：