武汉科技大学849流体力学2017（B卷答案）考研真题答案

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　密 封 线 内 不 要 写 题

　7 2017 年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题

　科目名称：流体力学（□A 卷 √ B 卷）科目代码：849 考试时间：3 小时

　 满分 150 分 可使用的常用工具：□无

　√计算器

　√直尺

　√圆规（请在使用工具前打√）

　注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。

　一、判断题(共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分) 1 (√)

　2 (×)

　3(×)

　4(×)

　5(√) 6 (√) 7 (×)

　8 (√)

　9 (√)

　10 (√) 二、选择题(共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分) 1、（c）

　2、（d）

　3、（b）

　4、（d）

　5、（b）

　6、（a）

　7、（d）

　8、（a）9、（c）

　10、（a）

　三、简答题(共 5 小题，每小题 10 分，共 50 分) 1、简述均匀流水力特性如何？ 答：均匀流水力特性为：

　 （1）过流断面为平面，且断面形状、尺寸沿流程不变；

　 （2）流线为平行直线，同一流线上各点流速相等，从而各断面流速分布相同，各断面平均流速相等，动能修正系数及动量修正系数对应相等；

　 （3）动水压强规律与静压强分布规律相同。

　2、简述附面层的概念，并说明附面层分离条件。

　答：流场划分为势流区和附面层区。势流区（主流区）为理想流体，用理想流体

　方程求解；附面层为粘性流体，由于附面层很薄，因此 N－S 方程可作适当地简化 附面层的分离只能发生在断面逐渐扩大而压强沿程增加的区段内，即增压减速区，对于减压增速区是不会发生分离的。

　3、计算工业管道的沿程阻力系数能否采用人工粗糙管的公式？为什么? 答：能。因为人工粗糙管的公式是在人工模拟的粗糙管中试验得出的经验公式。人工粗糙管的沙粒的直径是一致的，而工业管道，由于加工的缘故，不可能制造出粗糙度完全一致的管道。为了将人工管粗糙管的公式用于工业管道，可用人工粗糙管的相对粗糙度来表示工业管道的相对粗糙度，即当量粗糙度。

　4、何谓粘性底层？它对实际流动有何意义？ 答：事物的变化总是要从量变到质变的，对于一根管道，在管壁上由于粘性力的作用，速度为0，紧挨管壁的一层速度一定很小，因此，在管壁的附近存在一个层流底层，在层流和紊流之间存在一个过渡层，中间是紊流核心。层流底层的存在对流动损失的分析是非常重要的。

　5、当直圆管内的流体作紊流流动时，试分析在同一过流断面上的不同区域内，各种切应力所

　 起的作用。

　答：当直圆管内的流体作紊流流动时，在同一过流断面上的不同区域内，各种应力所起的作用不同：

　在层流底层，粘性切应力起主要作用，附加切应力（雷诺应力）与粘性切应力相比可以忽略； 在过渡层，附加切应力（雷诺应力）与粘性切应力起相同的作用，即处于同一数量级； 在紊流核心，附加切应力（雷诺应力）起主要作用，粘性切应力与附加切应力（雷诺应力）相比可以忽略。

　四、计算题(5 小题，共 70 分) 1、（11 分）有截面为圆形的一风道，其风量为 10000 /h m 3 ，最大允许平均流速为 20m/s， 求：（1）此时风道内径为多少？ （2）若设计内径应取 50mm 的整倍数，这时设计内径为多少？ （3）核算在设计内径时平均风速为多少？ 答：m 420 m 42 . 020 36004 10000d

　q d41v 1q A v A v C1

　 v21 1v 2 2 1 1   ）　 （）　 ＝ 依连续方程（}(4 分) (2) 设计内径应取 450mm 为 50mm 的 9 倍，且风速低于允许的 20m/s（4 分）

　(3) 在设计内径 450mm 时，风速为

　 m/s 46 . 1745 . 0 360010000 4d4qv222v2 

　 (3 分) 2、（7 分）工业上有一圆柱形管道，其直径为 60 mm，截面上流体的平均流速为 80 m/s，已知流体密度为 1000kg/3m , 求管道内流体的质量流量？ 答：质量流量=密度×单位时间的体积流量= 密度×速度×面积 (2 分)

　=1000×80×3.1415×0.032

　 （3 分）

　=226 (kg/s)

　(2 分) 3、（18 分）现有 Y9-35-12No.10D 型锅炉引风机一台，铭牌上参数为 min 9600r n  ，O mmH p2 0162  ， h m Q320000  ， % 60   。配用电机 kW 22 。考虑三角皮带的传动效率 % 98 t 。现在用此引风机输送 20℃的清洁空气， n 不变，求在新的条件下风机的性能参数。电机的功率是否满足要求？ 解：由：mnmnmnDDnnQQ22

　 （4 分）

　 得：n mQ Q 

　（2 分）

　由：2222mnmnmnmnDDnnpp（2 分）得：

　O mmH p pmnmm 2261 16231 . 777 . 11   （4 分）

　电机功率：由 kWP QK Ntm mm8 . 2798 . 016 . 019807 26136002000015 . 11         （4 分）

　 故电机容量不够。（2 分）

　4、（14 分）设有两个圆柱形容器，如图。左边的一个横断面面积为 100 ㎡，右边的一个横断面面积为 50 ㎡ ，两个容器之间用直径 d＝1m 长 l＝100m 的圆管连接，两容器水位差 z＝3m，设进口局部水头损失系数为 ξ 1 ＝0.5，出口局部水头损失系数 ξ 2 ＝1，沿程损失系数 λ＝0.025，试求两个容器中水位达到齐平时所需的时间？

　答：简单管路淹没出流，流量的计算式为：

　 （2 分）

　因两容器较大，行进速度忽略不计，则，z 0 =z

　 （4 分）

　 在 dt 时间内，左边容器水位下降的高度是 Qdt/100,右边容器水位上升的高度是 Qdt/50, 上下容器的水位变化为－dz（z 为液面距离，由 3m 逐渐减小为 0），即：

　（2 分）

　 （6 分）

　5、（20 分）为了研究在油液中水平运动的小潜体的运动特性，用放大 8 倍的模型在 15℃水中进行实验。物体在油液中运动速度 s m v n / 72 . 13  ，油的密度3864 m kgn  ，油的动力粘度2/ 0258 . 0 m s Nn   ，水的运动粘度 s mm/ 10 141 . 12 6    。

　 （1）为保证模型与原型流动相似，模型潜体的速度应取多大？ （2）实验测定出模型的阻力为 N 56 . 3 ，试求原型潜体所受阻力。

　答：

　（1）因为物体在液面一定深度之下运动，在忽略波浪运动的情况下，相似条件应该满足雷诺准则：Re 1 = Re 2 （4 分）

　带入已知条件，即可根据 雷诺数的定义求出模型潜艇的速度为 0.065m/s。（4 分）

　 02gz A Q    5 0274 12412.. zgzddLgz A Q             50 100Qdt Qdtdz      s dz zzdzdzQdt37 6674 1 3100T74 1 31003100035 05 0.....               积分：6 分 6 分