流体力学A答案

皖西学院08–09学年度第2学期期末考试试卷答案（A 卷）
城环系 土木工程专业 本科 06级 流体力学课程
一．选择题：本大题共15小题；每小题2分，共30分。

在每小题给
出的四个选择中，只有一项是符合题目要求的，把所选择项前的字母
填在题后的括号内。

1.给定某一瞬间，如果流场中每一空间点上流体相对应的物理参数均相等，这种流场称之为( C )
（A ）定常流场 （B ）非定常流场 （C ）均匀流场 （D ）非均匀流场
2.在列伯努利方程时，方程两边的压强项必须( C )
（A ）均为表压强 （B ）均为绝对压强
（C ）同为表压强或同为绝对压强 （D ）一边为表压强一边为绝对压强 3.绝对压强abs p 与相对压强p ，真空度v p 、当地大气压a p 之间的关系（ C ） （A ）abs a p p p -=
（B ）abs a p p p += （C ）abs a v p p p -= （D ）abs a v p p p +=
4.已知管内水流流动处于紊流粗糙管阻力平方区，此时，若增大流量，则管路沿程损失h f 与沿程损失系数λ的相应变化为( C )
（A ）h f 与λ都增大
（B ）h f 与λ都减小 （C ）λ不变，h f 增大 （D ）λ减小，h f 变
5.文丘里管用于测量流量时的主要工作原理是（ C ） （A ）连续性方程 （B ）运动方程 （C ）伯努利方程 （D ）动量方程
6.有压管道的管径与管流水力半径的比值=R d /（ B ）
（A ）8 （B ）4 （C ）2 （D ）1 7.动量方程表示，对不可压流体作定常流动时，作用在控制体内流体上的合外力等于( C ) （A ）控制体的流出动量减去流入动量 （B ）控制体的动量对时间的变化率
（C ）单位时间流出与流入控制体的流体动量的差值
（D ）体积流量乘以流出与流入控制体的流体速度的差值
8.如下图1所示，一压力水箱恒定水深H=1.5m ，液面相对压强p 0=40 kPa ，箱底外接一直径d=30mm 的管嘴，管嘴长l=0.1m ，若管嘴流量系数μn =0.82，其流量Q 为( D ) （A ）3.14×10-3 m3/s （B ）3.25×10-3m3/s （C ）6.06×10-3 m3/s （D ）6.12×10-3m3/s
9.在正常工作条件下，作用水头H 、直径d 相等时，小孔口收缩端面的流速v 和圆柱形外管嘴出流的流速n v ，则（ A ） （A ）n v v > （B ）n v v = （C ）n v v < （D ）不定 10.变直径管，直径mm d 3201
=，mm d 1602=，流速s m v /5.11=。

2v 为（ C ）
（A ）3s m / （B ）4s m / （C ）6s m / （D ）9s m / 11.水平放置的渐扩管（图2），如忽略水头损失，端面形心点的压强，有以下关系，正确的是（ B ）
（A ）21p p > （B ）21p p < （C ）21p p = （D ）不确定
12.长管并联管道各并联管断的（ A ）
（A ）水头损失相等 （B ）水力坡度相等 （C ）总能量损失相等 （D ）通过的水量相等 13.明渠均匀流可能发生在（ B ）
（A ）平坡棱柱形渠道 （B ）顺坡棱柱形渠道 （C ）逆坡棱柱形渠道 （D ）长直渠道都有可能 14.断面单位能量e 随水深h 的变化特点是( A )
（A ）e 存在极小值 （B ）e 存在极大值
（C ）e 随h 增加而单调减少 （D ）e 随h 增加而单调增加 15.水跃是明渠水流由( C )
（A ）缓流向缓流过渡的水力现象 （B ）缓流向急流过渡的水力现象 （C ）急流向缓流过渡的水力现象 （D ）急流向急流过渡的水力现象
图1
Q 、v 0
Q 2、v 2
二．作图题：本大题共2小题；每小题5分，共10
分。

答案请写在答题纸上。

1．定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。

2．试画出下图所示的压力体。

图3 图4
三．计算题：本大题共五题，每题12分，共60分，答案请写在答题纸上。

1.如图所示，某挡水矩形闸门，门宽b=2m ，一侧水深h 1=4m ，另一侧水深h 2=2m ，试求该闸门上所受到的静水总压力。

图5
首先将两侧的压强分布图叠加，直接求总压力 依力矩定理
e=1.56m
2，如下图（图6）所示，来自喷嘴的射流射向斜置挡板，射流速度v 0，流量Q ，密度ρ，
求挡板受射流作用力和Q 1，Q 2。

.
图6
a.F ⊥挡板
b.列挡板法线方向的动量方程：
c.能量方程：
d.连续性方程：Q 1+Q 2=Q
2112()()
117.62
P h h gh gh F b b kN
ρρ+⋅-=Ω=
⋅=122
2()[]32
P z y h h h
F e F h F -⋅=
⋅++⋅122()78.4y y F b g h h h b kN
ρ=Ω=-⋅⋅=g v g v 22212
0=g
v g v 22220=0
21v v v ==⇒
()[]θρθρsin sin 000Qv v Q F =--=12121
()()39.22z z F b g h h h h b kN
ρ=Ω=-⋅-⋅=
e.列挡板方向的动量方程：
由c 、d 和e 解出Q 1、Q 2
)cos 1(21θ+=Q Q )cos 1(22θ-=Q Q
3. 已知速度u x =x+t ，u y =－y+t ，求：在t=0时过（－1，－1）点的流线和迹线方程。

（1）流线：
积分： t =0时，x =－1，y =－1 c =0
（2）迹线：
由t =0时，x =－1，y =－1 得 c 1=c 2=0
4. 如图所示，水从密闭水箱沿一直立管路压送到上面的开口水箱中，已知d=25mm ，
l=5m ，h=0.5m ， 5.4m3/h ，阀门 6， , , 水温t=50℃（ 9690N/m3， = 0.556×10-6m2/s ），求压强计读数 。

列截面1—1和2—2的伯努利方程
压强计读数
图7
5.有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝11
6.5m 。

进口处槽底高程▽1=52.06m ，当通过设计流量Q ＝
7.65m3/s 时，槽中均匀流水深h 0=1.7m ，试求出口槽底高程▽2？
w M
000g
0h l p +++=++
ρg
V g V d l h h h 222
2j f w ∑∑+++=+=）
（出门入ζζζλ06.3025
.014.336004
.5442
2=⨯⨯⨯==
d q V V π036
.0=λ5.0=入ζ0
.1=出ζ7
806
.9206.3)0.165.0025.05036.0(2
w =⨯⨯+++⨯=h dt t
y dy
dt t x dx
=+-=+⇒
t y dt
dy
t x dt dx
+-=+=1
121-+=--=-t e c y t e c x t t
⇒
2
-=+y x 11-=--=t y t x ⇒
=V
q =门ζ=g ρν036.0=λ5.0=入ζ0.1=出ζc t y t x =-+))(ln(1
=xy ()[]022110Qv v Q v Q ρρρ--+=28
.1169690)75()(w M =⨯+=+=g h l p
ρ
解：该题实际是要求渠道的底坡i ，然后根据混凝土渡槽的长度和进口槽底高程计算出口槽底高程。

矩形断面混凝土渡槽的过水断面积和水力半径为 A = bh 0 = 1.5×1.7 = 2.55 m 2
R =A/χ= 2.55÷ ( 1.5 + 2×1.7 ) = 0.52 m 舍齐系数为 C = 05.6452.0014
.01
16161=⨯=
R n
根据明渠均匀流公式 Q = ACR 1/2i 1/2
i = 00422.052
.005.6455.265.7222
222=⨯⨯=
R C A Q 矩形断面混凝土渡槽l 两端的高差为 Δh =L ×i = 116.5×0.00422 = 0.49 m
矩形断面混凝土渡槽出口槽底的高程为 ▽2 = 52.06 – 0.49 = 51.57 m。