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中南大学考试试卷2011--2012学年2学期时间110分钟流体力学课程56学时3.5学分考试形式：闭卷专业年级：消防10级01，02班总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、是非题（每题1分，共10分）1.（√）2.（×）3.（×）4.（√）5.（√）6.（×）7.（×）8.（√）9.（×）10.（×）二、单选题（每题2分，共20分）1.B2.C3.B4.D5.D6.B7.C8.A9.A10.B三、填空题（除特别注明的外每空2分，共24分）1.0；2.0，pa；3.19.87m（3分）；4.2,52,(5)4xyzxzy（3分）5.0.0201（4分）；6.K字型，抛物线，对数或指数；7.Ht=z1+z2+hl四、作图题（共6分）上下各3分（阴影部分2分，方向1分）五、计算题（本大题有4小题，共38分）1.（本题10分）不可压缩流场的流函数为ψ=5xy，（1）证明流动有势，并求速度势函数；（2）求（1,1）点的速度；（3）如果（1,1）点的压强为105Pa，ρ=1000kg/m3，求流场中的驻点压强。解：（1）5,5xyuxuyyxxy（2分）0,0yxuuyx，即流动是有势的。（2分）由ux的表达式积分得25()2xfy而'()fyy，与yu对比，所以'()5fyy，积分得25()2fyy，代入得225()2xy（2分）（2）（1,1）点的速度为5m/s,5m/sxyuu，速度矢量为227.07m/sxyuuu（2分）（3）设p0为驻点（u0=0）的压强，则由不可压缩理想流体的能量方程得2550501010001.2510Pa22upp（2分）2.（本题7分）在拖曳池中做船模试验，船模比例尺为1/50，实船的航速为25km/h，假设流动重力或粘性力起主导作用，试计算船模速度应为多少才能保证动力相似，方案是否可行？解：重力起主导作用：Frn=Frm，g相同，（1分）则25/503.54km/hmmnnlvvl（2分）粘性力起主导作用：Ren=Rem，ρ、μ相同，（1分）则1250km/hnmnmlvvl（2分）这样高的速度实际上难以实现，所以此方案不可行，第一个方案可行。（1分）3.（本题6分）流体通过水平毛细管的流量QV与管径d、动力粘度μ、压强梯度Δp/l有关，试用瑞利法导出流量的表达式。解：令123()xxxVpQkdl（1分）123[][][][]xxxVpQdl（1分）311112223[][][][]xxxLTMLTLMLT（1分）M：0=x1+x3，L：3=-x1+x2-2*x3，T：-1=-x1-2*x3（1分）x1=-1；x2=4；x3=1（1分）4()VdpQkl（1分）4.（本题13分）如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm，水头H=5.5m，由水箱至喷嘴出口的水头损失hl=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。行近流速v0≈0，取动能、动量修正系数均为1。（1）计算通过管道的流量Q；（2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？解：对1-1、2-2列能量方程225.50.52vg得v2=9.9m/s（3分）由连续方程v3=v2(d/D)2=0.704m/s（2分）Q=πd2v2/4=0.0031m3/s（1分）列动力方程2332()QvvPPF（2分）其中232349100.075216.4N44PpD（2分）P2＝0（1分）则323()216.410000.0031(9.90.704)187.9NFPQvv（2分）用手握住喷嘴，需要187.9N的水平力，方向水平向左。（2分）223113六、实验问答题（共4分）医院里打点滴的吊瓶为什么液位从满到浅变化，但供液滴数却始终不随时间变化。静压强实验仪也是使用该原理来实现正压和负压时的压强测试。解：原因是利用进气的作用，使进气管出口处始终保持为大气压强，，即瓶中进气管的出口处水平面为压强等于大气压强的等压面，不受瓶中液位高低影响，其实就相当于是液位保持在出口处的敞口瓶供液，供液流量必定不变。