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流体力学试卷及答案(期末考试)讲解

一、选择题（每题3分，共30分）

1.理想流体是指（）

A.忽略黏性效应的流体

B.运动时没有摩擦力的流体

C.静止时没有摩擦力的流体

D.密度为常数的流体

答案：A

解析：理想流体是一种理想化的模型，它忽略了流体的黏性效应。黏性是流体抵抗流动变形的能力，忽略黏性后，流体在流动过程中就不会因为黏性而产生内摩擦力。选项B表述不准确，理想流体不是运动时没有摩擦力，而是忽略黏性带来的摩擦力；选项C静止流体本来就没有因黏性产生的内摩擦力，这不是理想流体的本质特征；选项D密度为常数的流体是不可压缩流体，与理想流体概念不同。

2.流体静压强的方向（）

A.垂直指向受压面

B.平行于受压面

C.与受压面成45°角

D.指向任意方向

答案：A

解析：根据流体静压强的特性，流体静压强的方向永远垂直并指向受压面。这是因为流体不能承受拉力和切力，在静止状态下，流体对受压面的作用力只能是垂直指向受压面的压力。

3.伯努利方程$z+\frac{p}{\rhog}+\frac{v^{2}}{2g}=C$的物理意义是（）

A.单位质量流体的总机械能守恒

B.单位体积流体的总机械能守恒

C.单位重量流体的总机械能守恒

D.单位时间内流体的总机械能守恒

答案：C

解析：伯努利方程中各项的量纲为长度，$z$是位置水头，表示单位重量流体的位能；$\frac{p}{\rhog}$是压强水头，表示单位重量流体的压能；$\frac{v^{2}}{2g}$是速度水头，表示单位重量流体的动能。方程表示单位重量流体的总机械能（位能、压能和动能之和）沿流线守恒。

4.雷诺数$Re$反映了（）

A.黏性力与重力之比

B.惯性力与黏性力之比

C.惯性力与重力之比

D.压力与黏性力之比

答案：B

解析：雷诺数$Re=\frac{\rhovd}{\mu}$，其中$\rhovd$具有惯性力的量纲，$\mu$具有黏性力的量纲，所以雷诺数反映了惯性力与黏性力之比。当雷诺数较小时，黏性力起主导作用，流体流动为层流；当雷诺数较大时，惯性力起主导作用，流体流动为紊流。

5.圆管层流运动中，过流断面上的速度分布为（）

A.均匀分布

B.抛物线分布

C.对数分布

D.直线分布

答案：B

解析：根据圆管层流运动的理论分析，其过流断面上的速度分布为抛物线分布。以管轴为对称轴，管轴处速度最大，管壁处速度为零。速度分布公式为$u=u_{max}(1\frac{r^{2}}{r_{0}^{2}})$，其中$u$是距管轴距离为$r$处的速度，$u_{max}$是管轴处的最大速度，$r_{0}$是圆管半径。

6.作用于流体的质量力包括（）

A.压力

B.摩擦力

C.重力

D.表面张力

答案：C

解析：质量力是作用在流体每个质点上的力，其大小与流体的质量成正比。重力是典型的质量力，它作用于流体的每个质点。压力和摩擦力是表面力，作用在流体的表面；表面张力是液体表面的一种特殊现象，不属于质量力。

7.已知水流的沿程水头损失系数$\lambda$只与雷诺数$Re$有关，与相对粗糙度无关，则该水流属于（）

A.层流区

B.紊流光滑区

C.紊流过渡区

D.紊流粗糙区

答案：A

解析：在层流区，沿程水头损失系数$\lambda=\frac{64}{Re}$，只与雷诺数有关，与相对粗糙度无关。在紊流光滑区，$\lambda$主要与雷诺数有关；在紊流过渡区，$\lambda$与雷诺数和相对粗糙度都有关；在紊流粗糙区，$\lambda$只与相对粗糙度有关。

8.有压管道的管径$d$与管流水力半径$R$之比$d/R$等于（）

A.1

B.2

C.4

D.8

答案：C

解析：对于有压圆管，水力半径$R=\frac{A}{\chi}$，其中$A$是过流断面面积，$\chi$是湿周。对于圆管，$A=\frac{\pid^{2}}{4}$，$\chi=\pid$，则$R=\frac{d}{4}$，所以$d/R=4$。

9.水击现象产生的原因是（）

A.水流的速度发生突然变化

B.水流的压力发生突然变化

C.水流的流量发生突然变化

D.以上都是

答案：D

解析：水击现象是指在有压管道中，由于水流速度的突然变化，引起管道内压力的急剧上升或下降，进而导致流量也发生突然变化的现象。例如，当管道中的阀门突然关闭时，水流速度迅速减小，压力急剧升高，就会产生水击。

10.弗劳德数$Fr$反映了（）

A.惯性力与重力之比

B.惯性力与黏性力之比

C.压力与黏性力之比

D.压力与重力之比

答案：A

解析：弗劳德数$Fr=\frac{v}{