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2024《流体力学》期末考试复习题及参考答案

一、选择题（每题3分，共30分）

1.按连续介质的概念，流体质点是指（）。

A.流体的分子

B.流体内的固体颗粒

C.几何的点

D.几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体

答案：D

解析：连续介质模型将流体看作是由无数个连续分布的流体质点所组成的连续介质。流体质点是一个宏观上足够小（几何尺寸同流动空间相比是极小量），微观上足够大（含有大量分子）的微元体，这样可以用连续函数来描述流体的物理量。选项A，流体分子太小，不符合流体质点宏观足够小微观足够大的概念；选项B，流体内的固体颗粒不是流体质点的定义；选项C，几何的点没有质量和物理属性，不能代表流体质点。

2.静止流体中任意一点的压强大小（）。

A.与作用方位有关

B.与作用方位无关

C.与流体密度无关

D.与位置无关

答案：B

解析：根据流体静力学基本方程和帕斯卡原理，静止流体中任意一点的压强大小各向相等，即与作用方位无关。流体静压强的大小与流体密度和该点的位置（深度）有关，其表达式为\(p=p_0+\rhogh\)，其中\(p_0\)为表面压强，\(\rho\)为流体密度，\(h\)为该点到自由液面的垂直距离。所以选项A错误，选项C和D也不符合流体静压强的性质。

3.圆管层流运动，过流断面上的平均流速是最大流速的（）。

A.1/2

B.1/3

C.2/3

D.3/4

答案：A

解析：圆管层流运动中，速度分布是抛物线分布，最大流速\(u_{max}\)在管轴上，其表达式为\(u_{max}=\frac{\Deltap}{4\mul}(R^{2}r^{2})\)（\(\Deltap\)为两端压强差，\(\mu\)为动力粘度，\(l\)为管长，\(R\)为圆管半径，\(r\)为距管轴的距离）。平均流速\(v=\frac{Q}{A}\)，通过积分计算可得\(v=\frac{1}{2}u_{max}\)。

4.雷诺数\(Re\)反映了（）的对比关系。

A.粘滞力与重力

B.重力与惯性力

C.惯性力与粘滞力

D.粘滞力与压力

答案：C

解析：雷诺数\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，其中\(v\)是流体的平均流速，\(d\)是特征长度，\(\nu\)是运动粘度。雷诺数是惯性力与粘滞力的比值，它是判断流体流动状态（层流或紊流）的一个重要参数。当\(Re\)较小时，粘滞力起主导作用，流体呈层流状态；当\(Re\)较大时，惯性力起主导作用，流体呈紊流状态。所以选项A、B、D错误。

5.水在垂直管内由上向下流动，相距\(l\)的两断面间，测压管水头差\(h\)，两断面间沿程水头损失为\(h_f\)，则（）。

A.\(h_f=h\)

B.\(h_f=h+l\)

C.\(h_f=lh\)

D.\(h_f=l+h\)

答案：C

解析：根据能量方程\(z_1+\frac{p_1}{\rhog}+\frac{v_1^{2}}{2g}=z_2+\frac{p_2}{\rhog}+\frac{v_2^{2}}{2g}+h_f\)，对于垂直管内流动且管径不变，\(v_1=v_2\)，则\((z_1+\frac{p_1}{\rhog})(z_2+\frac{p_2}{\rhog})=h_f\)。设上断面为1，下断面为2，\(z_1z_2=l\)，测压管水头差\(h=(z_1+\frac{p_1}{\rhog})(z_2+\frac{p_2}{\rhog})\)，所以\(h_f=lh\)。

6.薄壁小孔口恒定出流的流速系数\(\varphi\)的值约为（）。

A.0.62

B.0.97

C.0.82

D.0.75

答案：B

解析：薄壁小孔口恒定出流的流速系数\(\varphi=\frac{1}{\sqrt{1+\xi}}\)，其中\(\xi\)是局部阻力系数，对于薄壁小孔口，\(\xi=0.06\)，代入可得\(\varphi=\frac{1}{\sqrt{1+0.06}}\approx0.97\)；流量系数\(\mu=\varphi\varepsilon\approx0.62\)（\(\varepsilon\)是收缩系数）。所以选项A是流量系数，选项C和D错误。

7.有压管道的管径\(d\)与管流水力半径\(R\)之比\(\frac{d}{R}\)等于（）。

A.2

B.4

C.8

D.1/2

答案：B

解析：对于有压圆管，过流断面面积\(A=\frac{\pid^{2}}{4}\)，湿周\(\chi=\pid\)，