流體力學試題

一、判斷題（每題1分，共10分）

1、紊流可以是均勻流，也可以是非均勻流。（）

2、均勻流中只考慮沿程水頭損失，漸變流中只考慮局部水頭損失。（）

3、公式介，=丸2_匚既適用于層流，也適用于紊流。（）

4、不可壓縮液體連續方程既適用于恒定流，也適用于非恒定流。（）

5、理想流體是指不考慮粘性作用的流體。（）

6、不管是層流還是紊流，其運動要素在時間和空間上都具有脈動性。（）

7、恒定流時，流線的形狀不隨時間變化，流線不一定與跡線相重合。（）

8、圓形管的直徑就是其水力半徑。（）

9、幾何相似是運動相似和動力相似的前提與依據。（）

10、僅由液體產生作用在水平平面上的總壓力與容器的形狀無關。（）

二、填空題（每空2分，共20分）

1、流體是在任何微小的的作用下都能夠發生的物質。

2、當壓力體與液體在時為實壓力體，否則為虛壓力體。

3、在工程流體力學中，描述流體運動的常用方法有^_______和^______

4、簡單管路是指和沿程不發生變化的管路系統。

5、局部阻力系數與、、有關。

三、單項選擇題（每題2分，共30分）

1、不可壓縮流體指忽略的流體。

A.密度B.密度變化C粘度D.粘度變化

2、連續介質模型意味著o

A.流體分子之間沒有間隙B.流體中的物理參數是連續函數

C.流體分子之間有間隙D.流體不可壓縮

3、已知不可壓縮流體的流速場為Ur=f（y,z）,Uy=f（x）,5=0,則該流動為o

A.恒定一元流B.恒定二元流C.恒定三元流D.非恒定均勻流

4、靜水壓力的方向o

A.與受力面平行B.與受力面斜交

C.與受力面外法線方向一致D.與受力面內法線方向一致

5、均勻流過流斷面上各點的等于常數。

22

P八[)14pU

A.pB.z+—C.—+—D.Z+—+—

PgPg2gPg2g

6、已知突然擴大管道前后管段的管徑之比4/&二05則突擴前后斷面平均流速之比%/依為

A.4B.2C.1D.0.5

7、圓管湍流的斷面流速分布為o

A.線形B.拋物線C.正弦D.對數

8、局部水頭損失產生的原因是。

A.邊界層分離產生的漩渦耗散了流體的能量B.壁面存在粘性切應力

C,局部區域的流速很大，耗散了流體的能量D.局部流速分布很均勻

9、當虹吸管內流體流動時，虹吸管最高處壓強o

A.大于大氣壓B.小于大氣壓C.等于大氣壓D.不確定

10、如圖所示,有兩個長度和斷面尺寸相同的支管并聯,如果在支管2中加一個調節閥，則水頭損失

1

調節閥

2

A.hz>h泣B.兒1<hwiC.hwi—hW2D.勿閥

11、水力最優斷面是指的渠道斷面。

A.造價最低B.糙率最低

C.5、/、"一定時，過流面積/最大D.A/、"一定時，通過流量5最大

12、相對壓強是指該點的絕對氣壓與=的差值.

A.標準大氣壓B.當地大氣壓C.真空壓強D.工程大氣壓

13、靜止流體中任意一點的壓強與無關。

A?點的位置B.作用面的方向C.流體的種類D.重力加速度

14、密度p、動力黏度口、管徑d和斷面平均流速v的無量綱組合為。

pvdpdvdp[id

A.-----B.----C.—D.------

〃卬PNv

15、關于水流流向的正確說法是。

A，水一定是從高出往低處流

B.水一定是從流速大處往流速小處流

C.水一定是從壓強大處往壓強小處流

D水一定是從機械能大處往機械能小處流

四、計算題（共40分）

工、如圖所示，閉容器內盛有油和水，油層厚hk40cm,油的密度p。=850kg/m,盛有水銀的U形測壓管

的液面距水面的深度h2=60cm,水銀柱的高度低于油面h=50cm,水銀的密度=13600kg/m:試求油面

上的計示壓強（10分）。

2、某處設置安全閘門如圖所示，閘門寬b=0.6m,高h尸1m,較接裝置于距離底h2=0.4m,閘門可繞A點

轉動，求閘門自動打開的水深h為多少米？（15分）

3、有一水平噴嘴，如圖所示，D尸200mm和D2=100mm,噴嘴進口水的絕對壓強為345KPa,出口為大氣,

p3=103.4KPa,出口水速為22m/s。求固定噴嘴法蘭螺栓上所受的力為多少？假定為不可壓縮定常流動，忽

略摩擦損失。（［5分）

答案

一、判斷題（每題1分，共10分）

1.一切流體都是牛頓流體。X

2.流體靜壓強的方向不一定垂直于受力面的內法線方向。x

3.平衡流體等壓面微分方程為Xdx+Ydy+Zdz=0（V）

4.過水斷面都是平面。x

5.實際流體圓管層流的平均流速是最大流速的一半。（V）

6.在紊流狀態下，能量損失包括流體層之間的內摩擦力損失和流體層之間相互混雜、能量交換而引起的

附加損失。（V）

7.尼古拉茨試驗的水力粗糙管區阻力系數％與雷諾數Re和管長/有關。x

8.其它條件相同時，實用堰的流量系數大于寬頂堰的流量系數。（V）

9.只要流體流過面積的大小和形狀不變的過水斷面，這種流動稱為均勻流動。x

10.在滲流模型中，任意一微小過水斷面的平均滲流流速u應比該斷面實際滲流的真實斷面平均流速u小。

（V）

二、選擇題（每題2分，共30分）

1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.C8.C9.B10.A11.A12.D13.A

14B15.A

三、填空題：（每小題2分，共20分）

1、根據管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為—短管—和—長管—O

2、按重力相似準則設計的溢流壩水力模型，長度比尺入上25,當模型中某點的流速為vm=0.8m/s,則

原型中對應點的流速為vp=_4m/so

3、用歐拉法來描述流體的運動時，流體的加速度由兩部分組成，第一部分稱為—當地加速度,

另一部分稱為—遷移加速度

4、明渠水流中判斷水流是緩流的依據是Fr_＜_l（填寫＜或＞或=）。

5、在非慣性坐標系中，質量力包括—重力和慣性力o

6、描述流體的運動方法有—拉格朗日法—和―歐拉法—o

四、計算題（4題，共40分）

1、（10分）一扇形閘門如圖3所示，寬度b=1.0m,圓心角。二45。，閘門擋水深h=3m,試求水對閘門

的作用力及方向

▽

[解]水平分力:

12八

Fpx=pghA=p^-x/zZ=1000x9.81x—x3=44.i45kN（2分，列對公式給1分）

22?

壓力體體積：

V=[/?（———力+H（'一）2

sin45°28sin450

=[3x（——-3）+-x32]-^（--）2（2分冽對公式給1分）

sin4528sin45

=1.1629〃，

鉛垂分力：

F/＞：=pgV=KXX）x9.8lx1.1629=11A\kN（2分，列對公式1分）

合力：

=V44.1452+1L412=45.595X:7V（2分，列對公式給1分）

方向：

=arctan=arctan-^

=145°（2分,列對公式給1分）

44.145

2、（10分）由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成的管路如右圖4所示，已知：。八二0.25m,

4242

=7.85xlON/m;=0.50m,pB=4.91xlON/m,流速/=l.2m/s,力=抽。試判斷

流動方向，并計算A、B兩斷面之間的水頭損失。

圖4

解：設液流由A-B,基準水平面為O—O,取A、B兩斷面，列總流的伯努利方程（2分）

（分）

y2g-y2gl3

根據連續性方程"AA得L二王曳代入卜式

(3分)

AA

代入數據得用=3.1m水柱。因為九〉（）,所以所設方向正確。即A-B（2分）

3、（12分）在水平放置的輸水管道中，有一個轉角a=45°的變直徑彎頭如圖5所示，已知上游管道直

徑4=600〃〃〃，下游管道直徑d2=300""〃，流量qv=0.425m7st壓強p]=140kpa,求水流對這

段彎頭的作用力，不計損失。

圖5

[ffi](1)用連續性方程計算匕和也

4私4x0.425….4Q4x0.425

v.=—=------廠=1.5m/s,力=—7==6.02m/s（2分，列對公式給1分）

nd；TTX0.6“_7id\兀x0.3

（2）用能量方程式計算

v；V；

-^=0.115m；-^-=1.849m

2g2g

Pi=?PR=140?9.81x(0.1151.849)=122.98kN/m^Q分,列對公式給1分)

（3）將流段1-2做為隔離體取出，建立圖示坐標系，彎管對流體的作用力R的分力為小和Ry,列

出x和），兩個坐標方向的動量方程式，得（2分）

-〃2~d；cos45。+Fv=pQ(y2cos450-0)

Pi(d；-p?d;cos450-F=pQ(ycos45°一片)

2