流体力学B卷及答案

1、一、判断题（每题 1分，共10分）1紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（）2、 均匀流中只考虑沿程水头损失，渐变流中只考虑局部水头损失。（）. 23、 公式h丄工既适用于层流，也适用于紊流。（）x _ 扎 d 2g4、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。（）5、理想流体是指不考虑粘性作用的流体。（）6、不管是层流还是紊流，其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。（）7、恒定流时，流线的形状不随时间变化，流线不一定与迹线相重合。（）8、圆形管的直径就是其水力半径。（）9、几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据。（）10、 仅由液体产生作用在水平平面上的总压力与容器的形状无关。

2、（）二、填空题（每空 2分，共20分）1流体是在任何微小的的作用下都能够发生的物质。2、 当压力体与液体在时为实压力体，否则为虚压力体。3、 在工程流体力学中，描述流体运动的常用方法有和。4、 简单管路是指和沿程不发生变化的管路系统。5、 局部阻力系数与、有关。三、单项选择题（每题 2分，共30分）1不可压缩流体指忽略 的流体。A .密度B .密度变化C .粘度D.粘度变化2、 连续介质模型意味着 。A 流体分子之间没有间隙B 流体中的物理参数是连续函数C.流体分子之间有间隙D .流体不可压缩3、 已知不可压缩流体的流速场为ux=f （y, z）, uy=f （x）, Uz=0，则该流动为 。

3、A 恒定一元流B.恒定二元流C.恒定三元流D.非恒定均匀流4、 静水压力的方向。C.与受力面外法线方向一致D.与受力面内法线方向一致2u_g _g6、已知突然扩大管道前后管段的管径之比5、均匀流过流断面上各点的 等于常数。2D. Z 卫 U_Pg _gdi/d_=0.5,则突扩前后断面平均流速之比W/V2为A . 4 B . 2 C. 1 D . 0.57、 圆管湍流的断面流速分布为 。A .线形B .抛物线C.正弦 D .对数8、 局部水头损失产生的原因是 。A .边界层分离产生的漩涡耗散了流体的能量B .壁面存在粘性切应力C.局部区域的流速很大，耗散了流体的能量D .局部流速分布很均匀9、

4、 当虹吸管内流体流动时，虹吸管最高处压强 。A .大于大气压B.小于大气压 C.等于大气压D.不确定10、如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失 1调节阀2 A . hwi> hw2 B . hw i< hw 2 C. hw 1 = hw 2 D . hw 1 = hj 阀11、水力最优断面 是指的渠道断面。A .造价最低B .糙率最低:vdvd：:dC . qv、1、n定时，过流面积 A最大D . A、i、n定时，通过流量qv最大12、相对压强是指该点的绝对气压与的差值。A .标准大气压B.当地大气压C.真空压强D .工程大气压13、

5、静止流体中任意一点的压强与无关。A.点的位置B .作用面的方向C.流体的种类D .重力加速度14、密度p、动力黏度卩、管径d和断面平均流速v的无量纲组合为 15、关于水流流向的正确说法是 A .水一定是从高出往低处流B .水一定是从流速大处往流速小处流C.水一定是从压强大处往压强小处流D 水一定是从机械能大处往机械能小处流四、计算题（共40 分）1如图所示，闭容器内盛有油和水，油层厚hi=40cm，油的密度p o=85Okg/m3,盛有水银的U形测压管的液面距水面的深度 h2=60cm,水银柱的高度低于油面 h=50cm，水银的密度p Hg=13600 kg/m3,试求油面上的计示压强（10分

6、）。水银2、某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高hi=1m，铰接装置于距离底 h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深 h为多少米？（ 15分）题2图3、有一水平喷嘴，如图所示,Di=200mm和D2=100mm，喷嘴进口水的绝对压强为 345KPa，出口为大气,Pa=103.4KPa，出口水速为22m/s。求固定喷嘴法兰螺栓上所受的力为多少？假定为不可压缩定常流动，忽 略摩擦损失。（15分）q 一 3题3图一、判断题（每题 1分，共10分）1. 一切流体都是牛顿流体。X2流体静压强的方向不一定垂直于受力面的内法线方向。x3. 平衡流体等压面微分方程为Xdx+Ydy+

7、Zdz=O （ V ）4. 过水断面都是平面。x5. 实际流体圆管层流的平均流速是最大流速的一半。（V ）6. 在紊流状态下，能量损失包括流体层之间的内摩擦力损失和流体层之间相互混杂、能量交换而引起的附加损失。（V ）7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数与雷诺数Re和管长I有关。x8. 其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。（V ）9. 只要流体流过面积的大小和形状不变的过水断面，这种流动称为均匀流动。X10. 在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速U应比该断面实际渗流的真实断面平均流速U小。（V ）二、选择题（每题 2分，共30分）1. C 2.B 3 .C 4.

8、 B 5. B 6.C7. C &C 9. B 10. A 11. A 12. D 13.A14.B15.A三、填空题：（每小题 2分，共20分）1、 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_短管_和_长管_。2、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入L=25，当模型中某点的流速为v m= 0.8m/s，则原型中对应点的流速为 vp= _4m/s。3、 用欧拉法来描述流体的运动时，流体的加速度由两部分组成，第一部分称为当地加速度,另一部分称为迁移加速度_。4、 明渠水流中判断水流是缓流的依据是Fr_v_1 （填写v或或=）。5、在非惯性坐标系中，质量力包括_重力和惯性力。

9、四、计算题（4题，共 40 分）1、（10分）一扇形闸门如图的作用力及方向3所示，宽度b=1.0m，圆心角a =45 °,闸门挡水深 h=3m试求水对闸门解水平分力:hFpx = ：QhcAx = : gh b=1000 9.81 30 3 二244.145kN（2 分，列对公式给1分）压力体体积:h1 2 兀h2V 二h(h) h2- ()2sin4528 sin4531 2 兀 32可3 (3) 32 -一()2sin4528 sin45=1.1629m3(2分,列对公式给1分）铅垂分力:Fpz = PV =1000 9.81 1.1629 =11.41kN（2分，列对公式1分）

10、合力:Fp=F2 +F2px pz=.44.145211.412 =45.595kN (2 分，列对公式给 1 分)方向:)-arctan空Fpx二arctan丄14114.5 （2分，列对公式给1分）44.1452、（ 10分）由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成的管路如右图4所示，已知：Da = 0.25m ,Pa =7.85104N m2 ; D0.50mPb=4.91104N m2，流速Vb= 1.2m/s , h = 1m。试判断流动方向，并计算 A、B两断面之间的水头损失。图4（2 分）解：设液流由At B,基准水平面为 O 0,取A、B两断面，列总流的伯努利方程2 2P1 丄

11、SWP2 丄 2V2 丄-zoz1z2h|（ 3 分）12g 22g 1根据连续性方程vaAa = Vb Ab得Va代入上式（3分）Aa代入数据得h =3.1m水柱。因为h 0 所以所设方向正确。即 Atb（2分）3、（ 12分）在水平放置的输水管道中，有一个转角=45°的变直径弯头如图5所示，已知上游管道直径d1 = 600mm ,下游管道直径d2 = 300mm ,流量qV = 0.425 ml/s ,压强口 =140kPa ,求水流对这 段弯头的作用力，不计损失。解（1）用连续性方程计算4qV40.425nd12n 0.62va 和 vb4Q 4 城0 425= 1.5 m/s

12、；v2 = =. =6.02 m/s （2 分，列对公式给 1 分）nd；n 0.32（2）用能量方程式计算 P22V22g= 1.849 m2V|=0.115 m；2g/ 2 2、p2 = p Pg 孔里 =140 + 9.81汇（0.115 1.849）=122.98 kN/m2 （2 分，列对公式给 1 分）2g丿R的分力为RX和Ry ,列（3）将流段1-2做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力 出x和y两个坐标方向的动量方程式，得（2分）-p2 d| cos 45 Fy 八 Q（v2cos45 -0）4：2：.2rp d； -p2 d2 cos45 - FxQ（v2cos45 - v1）（2 分）44将本题中的数据代入:"! 2 2F p1d1 -p2 d2 cos45- ：qv（v2 cos45-vj =32.27kN （1 分）44兀 2Fy 二 p2 d2 cos45?qVv2cos45 =7.95 kN （1 分）4F , Fx Fy33.23kN （1 分）- -ta n'E =13.83° （1 分）Fx4、（ 8分）做沿程水头损失实验的管道，直径d=1.5cm，测量段长度l=4m，亍=100（kg m3 ,J =1.518 10Ns m2。试求:（1）当流量Q=0.03L/s时，管中的流态?此时的沿