l流体力学多套完整流体力学试卷及答案(期末考试)

:工程流体力学》流体力学试卷及答案一一、判断题根据牛顿内摩擦定律，当流体流动时，流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均值。流体流动时，只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。在相同条件下，管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。稳定（定常）流一定是缓变流动。水击产生的根本原因是液体具有粘性。长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。外径为D,内彳外径为D,内彳仝为d的环形过流有效断面，其水力半径为凡是满管流流动，任何断面上的压强均大于大气的压强。二、填空题1、某输水安装的文丘利管流量计，当其汞-水压差计上读数 hDd O44cm，通过的流量为2L/s,分析当汞水压差计读数TOC\o"1-5"\h\zh9cm，通过流量为 l/s。2、运动粘度与动力粘度的关系是一 ,其国际单位是 。3、因次分析的基本原理是： ；具体计算方法分为两种 。4、断面平均流速V与实际流速u的区别是 。5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 一其适用条件是 。6、泵的扬程H是指 。7、稳定流的动量方程表达式为一 。8、计算水头损失的公式为 写一 。9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围是 。10、压力中心是指 —三、简答题稳定流动与不稳定流动。产生流动阻力的原因。串联管路的水力特性。如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？静压强的两个特性。连续介质假设的内容。实际流体总流的伯诺利方程表达式及其适用条件。因次分析方法的基本原理。欧拉数的定义式及物理意义。压力管路的定义。长管计算的第一类问题。作用水头的定义。喷射泵的工作原理。动量方程的标量形式。等压面的特性。空间连续性微分方程式及其物理意义。分析局部水头损失产生的原因。雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。流线的特性。四、计算题已知1、如图所示，将一平板垂直探入水的自由射流中，设平板截去射流的部分流量 Q=0.012m3/s,并引起射流的剩余部分偏转一角度已知射流速度为30m/s,总流量Q=0.036m3/s,不计重量及水头损失。求射流加于平板上的力？2、有泵管路如图所示，流量Q240m3/hour,泵的吸入管长L115m,沿程阻力系数10.03,总局部阻力系数为6；压力管长L2 60m,1 0.03, 2 10,管径为0.25m。求：（1）已知泵入口处真空表读数6.6mH2O,求吸入高度h1。（2）两个液面高差h2 24m,求泵的扬程H。

5、如图水泵进水系统，h=3m,管径d=0.25m,5、如图水泵进水系统，h=3m,管径d=0.25m,1、2断面间的总水头损失hw求流量。8.5V-，断面2处的真空度为" 4.08mH2。，2g Y参考答案一、判断题二、填空题1、1、3L/s“一2，，斯（m/s）5、2“一2，，斯（m/s）5、2P1 aw2ghiP22gz2,稳定流，不可压缩流体，作用于流体上的质量力只有重力，所取断面2、因次和谐的原理，n定理过流断面上各点的实际流速是不相同的，而平均流速在过流断面上是相等的为缓变流动单位重量液体所增加的机械能csuundAhflV2d2ghjV22g是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化,F值始终保持一常数10、三、简答题dy总压力的作用点稳定流动与不稳定流动。一在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。产生流动阻力的原因。外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。串联管路的水力特性。串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 一不是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较水力光滑管;水力粗糙管。静压强的两个特性。1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。 2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。连续介质假设的内容。单位重量液体所增加的机械能csuundAhflV2d2ghjV22g是指在温度不变的条件下，随着流速梯度的变化,F值始终保持一常数10、三、简答题dy总压力的作用点稳定流动与不稳定流动。一在流场中流体质点通过空间点时所有的运动要素都不随时间改变，这种流动称为稳定流；反之，通过空间点处得流体质点运动要素的全部或部分要素随时间改变，这种流动叫不稳定流。产生流动阻力的原因。外因：水力半径的大小；管路长度的大小；管壁粗糙度的大小。内因：流体流动中永远存在质点的摩擦和撞击现象，质点摩擦所表现的粘性，以及质点发生撞击引起运动速度变化表现的惯性，才是流动阻力产生的根本原因。串联管路的水力特性。串联管路无中途分流和合流时，流量相等，阻力叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和，后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。如何区分水力光滑管和水力粗糙管，两者是否固定不变？ 一不是固定不变的。通过层流边层厚度与管壁粗糙度值的大小进行比较水力光滑管;水力粗糙管。静压强的两个特性。1.静压强的方向是垂直受压面，并指向受压面。 2.任一点静压强的大小和受压面方向无关，或者说任一点各方向的静压强均相等。连续介质假设的内容。即认为真实的流体和固体可以近似看作连续的，充满全空间的介质组成，物质的宏观性质依然受牛顿力学的支配。这一假设忽略物质的具体微观结构，而用一组偏微分方程来表达宏观物理量（如质量，数度,述介质性质的方程和基本的物理定律，如质量守恒定律，动量守恒定律等。压力等）o这些方程包括描实际流体总流的伯诺利方程表达式为（_乙2gh&h122a2V22gz21，其适用条件是稳定流，不可8、因次分析方法的基本原理。一就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同,8、因次分析方法的基本原理。一就是因次和谐的原理，根据物理方程式中各个项的因次必须相同,将描述复杂物理现象的各个物理量组合而成无因次数群%,从而使变量减少。EU -pyV欧拉数的定义式及物理意义。一 V,其物理意义为压力与惯性力的比。压力管路的定义。一凡是液流充满全管在一定压差下流动的管路都称为压力管路。长管计算的第一类问题。一一已知管径，管长和地形，当一定流量的某种液体通过时，确定管路中的压力降，或确定起点所需的压头，或计算水利坡降。作用水头白定义。--任意断面处单位重量水的能量，等于比能除以重力加速度。含位置水头、压力水头和速度水头。单位为m喷射泵的工作原理。一喷射泵主要由喷嘴、吸入室和扩散室等组成。工作流体在压力作用下经管子进入喷嘴,并以很高的速度由喷嘴出口喷出。由于喷出的工作流体速度极高，因此使喷嘴附近的液体 (或气体)被带走。此时，在喷嘴出口的后部吸入室便形成真空，因此吸入室可从吸人管中吸进流体并和工作流体一起混合，经扩散管进入排出管。如果工作流体不断地喷射，便能连续不断地输送液体(或气体)。UxUndA F,UyUndAF, UzUndA Fz三个方程为动量方程的标量形式。cs xcsy ycs等压面的特性。一作用于静止流体中任一点上的质量力必定垂直于通过该点的等压面。(Ux) (Uy) (Uz)八空间连续性微分方程式及其物理意义。 ―—— -1——红 0,其物理意义为：流体在单位时txyz间内经过单位体积空间流出与流入的质量差与其内部质量变化的代数和为零。分析局部水头损失产生的原因。(a)任何断面形状的改变，都必将引起流速的重新分布，因而附加了流体间的相对运动和流体质点的急剧变形，结果导致质点间附加摩擦和相互撞击，使流体能量受到损失，液流中流速重新分布。 (b)流速的重新分布，总是伴随有流动分离和旋涡的形成，在旋涡区由于粘性的存在，便有摩擦的能量损失 ，在旋涡中粘性力作功。⑹在旋涡区中，又有质点被主流所带走，即有动量交换，因而消耗运动流体的能量，流体质点的混掺引起的动量变化。雷诺数、富劳德数及欧拉数三个相似准数的定义式及物理意义。 一Re雷诺数：VLVD惯性力与粘性力之比Fr富劳德数：V2gl惯性力与重力之比Re雷诺数：VLVD惯性力与粘性力之比Fr富劳德数：V2gl惯性力与重力之比Eu欧拉数：PV2压力与惯性力之比28.5—2gv=v2得：28.5—2gv=v2得：v=1.49m/s答：流量为0.073m3/sQ=v-d2 0.073m3/s4流线的特性。(1)在定常流动时，因为流场中各流体质点的速度不随时间变化，所以通过同一点的流线形状始终保持不变,因此流线和迹线相重合。而在非定常流动时，一般说来流线要随时间变化，故流线和迹线不相重合。(2)通过某一空间点在给定瞬间只能有一条流线，一般情况流线不能相交和分支。否则在同一空间点上流体质点将同时有几个不同的流动方向。只有在流场中速度为零或无穷大的那些点，流线可以相交，这是因为，在这些点上不会出现在同一点上存在不同流动方向的问题。速度为零的点称驻点，速度为无穷大的点称为奇点。(3)流线不能突然折转，是一条光滑的连续曲线。(4)流线密集的地方，表示流场中该处的流速较大，稀疏的地方，表示该处的流速较小。四、计算题参见教材p.77参见教材p.63/p.703、解：列自由液面1-1和2—2断面的伯诺利方程：20h2g《工程流体力学》试卷二名词解释。1、雷诺数2、流线3、压力体4、牛顿流体5、欧拉法6、拉格朗日法7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流

12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、自动模型四、选择题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、无大小的几何点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2、一下哪种流体为非牛顿流体。A、空气B、清水C、血液D酒酒精3、绝对压强P,，相对压强p、真空值p、，、当地大气压强Paabs v a之间的关系是。A'Pabs=p+pvB、p=Pabs+paC'pv=pa-PabsA、均匀规律B、直线变化规律C、抛物线变化规律 D、对数曲线规律10、流线与流线通常情况下。A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切G仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切4、圆管层流过流断面的流速分布为。A、均匀分布B、对数曲线分布C、二次抛物线分布5、一下那些概念属于欧拉法。A、流线B、迹线C、液体质点D、液体微团6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数。A、与雷诺数Re有关B相与管壁相对粗糙度一有关dC、与Re和—有关D、与和管长l有关7、速度V、长度l、时间t的无量纲组合是。\o"CurrentDocument"V tllA、一B、 C、2-D、\o"CurrentDocument"lt vl vt vt8、圆管断面直径由d1突然扩大到d2,若将一次扩大改为两级扩大，则该扩大的局部水头损失。A、减小B、不变C、增大11、速度V,密度,压强p的无量纲集合是_p2v v pA、一- B、——C、 D、p p vv12、雷诺数代表的是 之比。A、惯性力与压力B 、惯性力与重力13、压力输水管模型实验，长度比尺为8,模型水管的流量应为原型输水管流量的O1 111A、—B、一C、一D、—2 5816G惯性力与表面张力 D、惯性力与粘性力14、一维流动中，"截面积大处速度小，截面积小处速度大"成立的条件是。A、理想流体B、粘性流体C、可压缩流体D、不可压缩流体15、弹簧管压力表的读数是。A、绝对压强 B 、相对压强C、绝对压强加当地大气压 D、相对压强加当地大气压9、在圆管流动中，层流的断面速度分布符合16、静水中斜置平面壁的形心淹没深 hc与压力中心淹没深hD的关系是A、大于B、小于C、等于D、无规律17、某风管的断面尺寸为300mm200mm,则该风管的当量直径是240mmb、250mmc、300mmd、200mm五、18、19、有一变直径管流，小管直径_ 1_Re1 Re2b2下列流体哪个属于牛顿流体、汽油B、纸浆C、简答题口d1,大管直径d2=2d1,则两断面雷诺数的关系是、Re1 Re2c、Re11.5Re2d、Re1 2Re2血液D、沥青流体静压强的特性是什么?流体静压强的特性是什么?、附面层分离的原因是什么?、尼古拉兹实验分区级意义是什么?、运动粘滞系数r的物理意义是什么?、附面层提出的意义?、附面层提出的意义?、流体动力粘滞系数u的物理意义是什么?、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么?、元流的特性是什么?2Pu9、伯努利方程Z— ——常数中各项的物理意义?r2g13、14、15、自由紊流射流的运动、动力特征是什么?射流弯曲产生的原因？绕流升力产生的原因？10、管网水力计算遵循的原则是什么?11、水击（水锤）现象及产生的原因是什么?12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么?16、毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器，试画出其示意图,并说明其工作原17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理口18、下式不可压缩流体N-S方程中，各项的物理意义是什么?六、计算题。1、有一钢板制风管,8 210m/s,2ux-2x2uy~~2y2三)2)zduxdt断面尺寸为400mm判断管内气体的流态?200mm,管内气流平均速度为1.5m/s，气体运动粘滞系数为15.0x32、一同压管末端接喷嘴，如下图所不，已知喷嘴出口直径为 10cm，管道直径为40cm，水在管中流量q为0.4m/s,求管嘴对水流的作用力。3、已知不可压缩流体的流速分量为： uxx2-y2,uy2xy,uz0,问该流动是否为无旋流动?4、2已知平面流动的速度分重为：uxxt,uy,2.t；求：当t=1是过M（1,1）的流线方程。5、一车间用直径为0.5m的风口送风，风口风速为6.0m/s，如长度比例常数为4,确定实验模型风口风速。若在模型内测得某点气6、流速度为3.0m/s,则车间相应点的速度为多少?（已知空气的运动粘滞系数为0.0000157m2/s)对某一桥墩采用模型比例为l—ln—进行实验。16已知模型中水流速度为 0.76m/s,实测模型桥墩受水流作用力为4No求原型中相应的流速与作用力。9、如下图所示，一水箱侧面开孔并接有一直径为 50mm的短管，形成管嘴出流，已知作用水头 H=5m,管嘴出流流量系数u=0.82,试问：①管嘴出流流量q②靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么？③合适的管嘴长度是多少？10、如图所示，一水平射流冲击光滑平板，流量为 Q0，密度，直径为d0，求：①平板所受的冲击力。②流量Q1和Q2。1111、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知11、如下图所示：水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管道，已知d1 200mm,d2 100mm，两管短长均为l=50m,H10m,l=50m,H10m,沿程阻力系数0.01,A0.3,B0.2,求：管道中水的流量、流速.参考答案：一、名词解释。、雷诺数：是反应流体流动状态的数，雷诺数的大小反应了流体流动时，流体质点惯性力和粘性力的对比关系。、流线：流场中，在某一时刻，给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重合的空间曲线称为流线。、压力体：压力体是指三个面所封闭的流体体积，即底面是受压曲面，顶面是受压曲面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面，中间是通过受压曲面边界线所作的铅直投影面。、牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。、欧拉法：研究流体力学的一种方法，是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法。、拉格朗日法：通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。、湿周：过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。、恒定流动：流场中，流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间变化的流动。、附面层：粘性较小的流体在绕过物体运动时，其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面的一个流速梯度很大的流体薄层内，这个薄层即为附面层。，卡门涡街：当流体经绕流物体时，在绕流物后面发生附面层分离，形成旋涡，并交替释放出来，这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。11、自由紊流射流：当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时，形成的流动即为自由紊流射流。12、流场：充满流体的空间。13、无旋流动：流动微团的旋转角速度为零的流动。14、贴附现象：贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静压减少，而射流下部静压大，上下压差致使射流不得脱离顶棚。15、有旋流动：运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。16、自由射流：气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。17、浓差或温差射流：射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的射流。18、音速：音速即声速，它是弱扰动波在介质中的传播速度。19、稳定流动：流体流动过程与时间无关的流动。20、不可压缩流体：流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。21、驻点：流体绕流物体迎流方向速度为零的点。22，自动模型区：当某一相似准数在一定的数值范围内，流动的相似性和该准数无关，也即原型和模型的准数不相等，流动仍保持相似，准数的这一范围称为自动模型区。四、选择题。1-5:DCCCA6-10:BDACC11-15:DDCDB16-19 :BADA五、简答题。1、流体静压强的方向是沿着作用面的内法线方向；在静止或相对静止的流体中，任一点流体静压强的大小作用面方向无关，只与该点的位置有关。2、①层流区②临界过渡区③紊流光滑区④紊流过度区⑤紊流粗糙区意义：比较完整地反应了沿程阻力系数的变化规律，揭示了沿程阻力系数变化的主要因素。3、在于将流场划分为两个计算方法不同的区域， 即势流区和附面层。在附面层外的势流区按无旋流动理想流体能量方程或动量方程求解；在附面层内，按粘性有旋流动流体能量方程或 N-S方程求解；4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同，引起射流介质密度与周围其气体密度与周围气体密度不同，所受的重力与浮力不相平衡， 使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。5、当流体绕流曲面体流动时，在减压增速区，流动维持原来的附面层；流动进入增压减速区时，流体质点受到与主流方向相反的压差作用，将产生方向的回流，而附面层外的流体仍保持原有的前进，这样，回流和前进这两部分运动方向相反的流体相接触，就形成旋涡。旋涡的产生使得附面层与壁面发生分离。6、流体运动粘滞系数r表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度，具有运动学要素。7、流体动力粘滞系数u表征单位速度梯度作用下的切应力，反映了粘滞的动力性质。8、元流的特性：元流的边界由流线组成；流体质点不能出入元流；元流断面上的流速和压强是均匀分布。9、Z:断面对基准面高度，水力学中称位置水头，单位位能；p：在断面压强作用下，流体沿测压管所能上升的高度，压强水头，单位位能；ru—：断面以速度u为初速度的铅直向上射流所能达到的理论的高度，流速水头，单位位能。2g10、①任一节点流入和流出的流量相等；②任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必等于零。11,有压管路中运动着的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体的速度和动量发生急剧变化，从而造成液体压强骤然变化，该现象就是水击（水锤）现象，产生的原因①液体的可压缩性②管道材质的弹性。12、原因是流体质点流动时由于有惯性，因而流线不能成折线，是光滑的曲线，所以能够形成真空区域；条件是：管嘴长度为管径的3〜4倍；作用水头ho极限值为9.3m13,在自由紊流射流的主体段，射流各断面上速度分布是相似的，轴线速度越来越小，横截面积越来越大，质量流量也越来越大；个15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时,15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时,在绕流物体上部流线较密，流速大；下部流线较疏，流速小,横截面上的动量守恒。14、14、则上部压强小，下部压强大，上、下部存在压强差，由此产生向上的力称为升力。16、（见第五版书P61）1716、（见第五版书P61）17、18、X:是作用在流体微团上的单位质量力。1P p：1P p：是作用在流体微团上单位质量流体的压力。x2

(_u2s

12x2uy2y2Uz、一，…2-1~）:是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的合力。zdux :是流体质点的加速度。六、计算题。40.2 0.067(0.20.4)1、解：de4R0.0670.267Re六、计算题。40.2 0.067(0.20.4)1、解：de4R0.0670.267Rede0.2671.5615.010_ 42.67102000所以管内气体为紊流流动。2所以管内气体为紊流流动。2、解：如图所示，由连续性方程得:Qv1 A10.43.14(40&18m/sV20.4以轴线为基准面，列1-2100)2A23.14(10100一Qv1 A10.43.14(40&18m/sV20.4以轴线为基准面，列1-2100)2A23.14(10100一51.0m/s)2断面的伯努利方程20PiV1.2gP22V22g'此时p202则：P1 (2-^-2g22g9.82 251.0 3.181295.4kN29.8设喷嘴对水流的作用力为F,设喷嘴对水流的作用力为F,沿水流方向列动量方程，并取1得:PiAFQ(V2v1)FPiAQ(V2Vi)1295.43.1440)251.03.1810000.4 1000162.719.1143.6kN、①检查流动是否无旋:4、根据流线方程定义得流线方程:Ux7(x2y2)2ydxdyUy2y两者相等,故为无旋流动②求速度势函数:uxdxuPiAFQ(V2v1)FPiAQ(V2Vi)1295.43.1440)251.03.1810000.4 1000162.719.1143.6kN、①检查流动是否无旋:4、根据流线方程定义得流线方程:Ux7(x2y2)2ydxdyUy2y两者相等,故为无旋流动②求速度势函数:uxdxuydy(x2x2dx2、y)dx2xydydxy2Uxdxxt2当t=1时,uydyt2dx化简彳#:xdy+ydx+dy-dx=0积分：xy+y-x+c=0dyy1流线通过（1,1）点：即1X1+1-1+C=0得：C=-12xy将c=-1带入上式，得2xy化简得：(x+1)(y-1)=05，根据相似原理可得，实验模型风口直径为:dm妁0.1254原型雷诺数为：Ren=6.0X0.5/0.0000157=191082.8>50000Vm为:所以气流处于阻力平方区，（可采用粗糙度较大的管道），则阻力平方区的最低雷诺数为50000Vm为:VnK0.125/0.0000157=50000Vm=6.28m/s流速比尺为:60流速比尺为:600.9556.28若在模型内测得某点气流速度为3.0m/s,则车间相应点的速度为:Vn=V=3.0x0.955=2.87m/s6、经分析可知,此流动的主要作用力是重力，所以决定性相似准数为付鲁德准数：由付鲁德模型律可知:2F vn—।m?1ngn2vm-1mgmEUnE团EUm, 2vnpm2；vm由付鲁德准数相等推理得:L;lmm所以:160.763.04m/s由欧拉准数相等推理得:PnPm2Vn~~2Vm2VnVmlnlm由：FPl2得:目FmPnPml1lnlml3

1n

l1所以:FnFm16316384N9、①QuA、2gH0.8213.14—4502 3( )21050.0161m/s100②孔口与管嘴出流流动时，在出流管嘴内形成以真空区域主要原因是：流体具有粘滞性，流体质点流动时存在惯性，流线不能发生直接拐弯,只能是光滑的曲线因此靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空:③L=(3—4)D=(3—4)x50=150-200mm10、建立如图所示的坐标:设平板对水流的冲击力为R（方向与x轴正方向相同），如图中所示:射流出口速度：v0Q4Q2 2d2 do4由于平板是光滑的，所以仅有法向力，由动量方程（x轴方向）得:R=流出动量-流入动量0Qo(V°sin)QoVosM4Qosin=^r所以平板所受冲击力大小与R相等，方向相反。由连续性方程可得：Q0=Q1+Q2——①由于射流是水平方向，且置于大气中，所以压力能不变，能量损失不计，由能量方程得:平板切线方向（y轴方向）无摩擦力， F0满足动量守恒；即；0=（Q1V1 Q2V2） QoVoCOS化简得：Q1Q2Q0cos ②2V02g2Vi2g2V2 ,1——,得VoVi2gV2一1一联立方程①②解得：Q1 _Q0(1cos)2一1一“、Q2-Qo(1cos)211、选取水平面为截面1-1,出口处为断面2-2,由伯努利方程知:Zi2P1Vo—2gZ22P2V1—2gI2

lV1

d12g1 2Zi2P1Vo—2gZ22P2V1—2gI2

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d12g1 2lv2d22g2A上2g2B22g连续性方程可知：v1Alv2A2所以V1d；d2所以10002V12g0.01__ 250M巫2^10000.01_ .2504V1-w0--2g2v10.3-2g0.2刊22g1000所以丫［ 1.51m/s,所以v24v16.04m/s1 ,2QA1V11 ,2QA1V1d1V143.14( ) 1.51 0.047m/s\o"CurrentDocument"4 1000试卷三一选择题部分(1)在水力学中，单位质量力是指(答案： c)a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。(2)在平衡液体中，质量力与等压面(答案：d)a、重合； b、平行 c、相交；d、正交。(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为a、1kN/m2 b、2kN/m2 c、5kN/m2 d、10kN/m2 答案：bTOC\o"1-5"\h\z(4)水力学中的一维流动是指(答案： d)a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。(5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(答案：b)a、8; b、4; c、2; d、1。(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于答案： ca、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区(7)突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速 c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为答案：ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m(8)在明渠中不可以发生的流动是( 答案：c)a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。(9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案：b)oa、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。(10)底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为答案： ba、缓流；b、急流；c、临界流；(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案：d)成正比。a、1次方b、2次方 c、3/2次方d、1/2次方(12)渗流研究的对象是(答案：a)的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有答案： b

a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰(14)按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺入l=100,模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为答案： da、 1米，入Q=1000； b、10米，入Q=100；C、1米，XQ=100000; d、10米，入Q=100000。2、判断题：(每小题2分)(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强 错 (5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。正确(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 错误 (6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 错误(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 错误 (7)矩形断面水力最佳断面的宽深比0=2正确(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。 正确 (8)断面比能沿流程总是减小的。 答案：错误(9)在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。答案：错误(10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 答案：正确3、填空题：(每小题2〜4分)牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和_牛顿液体。液体中某点的绝对压强为100kN/m2 ,则该点的相对压强为TOC\o"1-5"\h\z2 kN/m2,真空度为 不存在 。只受重力作用，静止液体中的等压面是 水平面 。实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是 答案：液体存在粘滞性和边界的影响 。水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h hk,弗汝德数Fr1。在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越 大。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。在水击计算中阀门关闭的时间Ts水击相长Tr的水击，称为直接水击，把TsTr的水击称为间接水击。a2型水面曲线是发生在 陡坡坡上的缓流流(指急流或缓流)的水面线，这时弗汝德数Fr沿程减小 (指增大、减小或不变)(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 (10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 3/2次方成正比。(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc'' h(ht为下游河道的水深，填写(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入m/s。Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，入仅是 Re的函数；在紊八紊流粗糙区又称为阻力平方区。hc的共辗水深、符号)答案：填写、、符号l=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp= 4m/s4、问答题：(每小题3〜4分)(1)什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念?答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难口为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失,液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。(2)“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。(3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数入的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中入仅是雷诺数流光滑区入=f1(Re);过渡区入=f2(Re,);粗糙区入=f3((5)流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。(7)分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于彳£一点的渗流流速 u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于 v=kJ。一、判断题(每题2分，共20分).液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。V.平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定， 而与该压强的 作用方向无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。V

.若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为x=5、y=4、z=3,则等压面方程为5x4y3z0。x.流线和迹线实质是一回事。X 2.理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数（W_pU_）的值在任一点上保持不变。X.同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出e.实际流体流经水力半径