重庆大学流体力学课程试卷

重庆大学 流体力学 课程试卷

2005~2006学年 第 2 学期

开课学院： 城环学院 课程号：

考试日期： 2006.7.3

考试方式：

考试时间： 120 分钟 1.作用在流体上的力按作用方式分有： 和 力。 2．液体静力学基本方程p

z c

g

ρ+

=的几何意义为液体中任意两点的

相等；则物理意义为 。 3. 尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系

数λ的因素不同，其中紊流光滑区影响λ的因素为 ，紊流粗糙区影响λ的因素为 。

4．圆管均匀流中，切应力与点到管轴的距离r 成 ，管轴

处切应力的值为 。

5.管嘴出流的工作条件是：(1) 、(2) 。

二、名词解释（共10分，每小题5分）

1. 理想流体模型

2. 临界水深 三、计算题（共70分）

1. 如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，已知：圆柱体直径D=1m ，垂直于图面长L=1m ；左池敞口，水深H=6m ；右池密闭，h=1m ，

。求：作用在圆柱体闸门

题1图

2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l /s ，水塔距与水池液面高差H =20m ，吸水管长度l 1=200m ，管径d 1=250mm ，压力管长度l 2=600m ，管径d 2=200mm 。水泵真空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ

2

=0.02，各局部阻力系数分别为：1 2.5ξ=, 20.5ξ=

3 1.1ξ=，4=ξ管水头线。

命

题人：龙天渝

组题人：

审题人：

命题

时间：

学院 专业、班 年级 学号 姓名

公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊

封

线

密

，l-1、2-2断面间的

（3）问该流动是

5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m，水深h=2m，渠底过流能力76

.

12

=

Q m3/s。求渠道的底坡i。（10分）

参考答案

一、填空题（共20分，每空2分）

1.作用在流体上的力按作用方式分有：质量力和表面力。（4分）

2．液体静力学基本方程p

z c

g

ρ

+=的几何意义为液体中任意两点的测压管水头相等；则物理意义为单位重量流体具有的位能不变。（4分）

3. 尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系数λ的因素不同，其中紊流光滑区影响λ的因素为Re ，紊流粗糙区影响λ的因素为d/

∆。（4分）

4．圆管均匀流中，切应力与点到管轴的距离r成正比，管轴处切应力的值为 0 。（4分）

5.管嘴出流的工作条件是：（1）作用水头H0<9m 、(2)管嘴长度l<3~4d。（4分）

二、名词解释（共10分，每小题5分）

1.理想流体模型

答：当流体粘性较小，忽略它对计算精度不产生影响，因而假定流体不具粘性，按理想流体计算，这个假定称理想流体模型。（5分）

2.临界水深

答：明渠流动中，流量一定，断面形式一定，相应于比能最小时的水深。（5分）

三、计算题（共70分）

解：

1)右液面压强水头： （5分）

20// 5.0m H O H g h p h γγγ==⋅∆=0右水水水

故有： 06h h H +==水

mH 2O 2) 作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力： （5分）

0x P =

3) 作用在圆柱体闸门上的静水总压力垂直分力： （5分）

222

7.7kN()4

z H O H O D P V L πγγ=⋅=⋅

⋅=↑

7.7kN ()z P P ==↑过圆柱中心

2. 图示水泵给水系统，输水流量Q =100l /s ，水塔距与水池液面高差H 吸水管长度l 1=200m ，管径d 1=250mm ，压力管长度l 2=600m ，管径d 2=200mm

308.08.94

2

.04

2

22

2=⨯⨯=

=

ππp d P kN

（5分） 列x 动量方程：

)

185.3185.3(1.01308.0615.0)

(1221--⨯⨯=-+--=-+=∑R Q R P P F

x

υυρ

R=1.56kN

4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分）

解： 加速度

（4分） 2

2

x y a k x

a k y

== 流函数ψ

（4分）

c

kxy kydx

dy

kx dx u dy u

y x

+-=--=

-=

⎰⎰ψ

（4分） 000)(

5.0=-=∂∂-

∂∂=y

u x

u x y z ω

是无旋流

（3分）

C

ky

kx kydy

xdx k dy u dx u

y x

++-=+-

=

+=

⎰⎰2

2

5.05.0ϕ

5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12=Q m 3/s 。求渠道的底坡i 。（10分）

解：（2分） 224)210(2)(m mh b h A =+=+=

（2分）

m

m

h b X 657.151********

2

=+⨯⨯+=++=

（2分） m

X

A R 533.1==

（2分） 951.4216

1

==

R

n

C

（2分） 76.12==Ri AC Q i=0.0001