工程流体力学考试试题-答案

]一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”）
（本大题分10小题，每小题1.5分，共15分）
1、在连续介质假设的条件小，液体中各种物理量的变化是连续的。

（√）
2、相对压强可以大于、等于或小于零。

（√）
3、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。

（√）
4、谢才系数C的单位是m （×）
5、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。

（√）6、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。

（√）
7、公式
2
2
f
l v
h
d g
λ
=既适用于层流，也适用于紊流。

（√）
8、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（√）
9、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。

（√）
10、局部水头损失系数可以用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。

（×）
二、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）
（本大题分5小题，每小题2分，共10分）
1、静止液体中同一点各方向的压强（(1) ）
（1）数字相等（2）数值不相等
（3）仅水平方向数值相等（3）铅直方向数值最大
2、可以形成均匀急流的明渠底坡是（(2) ）
（1）缓坡（2）陡坡
（3）平坡（4）负坡
3、宽顶堰流量系数m的最大值为（（2））
（1）0.30 （2）0.385 （3）0.502 （4）0.75
4、流函数（(3) ）
（1）在等势面上为常数（2）只有在无旋流中才存在
（3）沿流线为常数（4）表达了速度与压强的关系
三、思考题（4×8=32分）
1．图（a）表示一水闸正在提升闸门放水，图(b)表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是非符合A1V1=A2V2的连续方程？为什么？
答：不符合，因连续方程适用条件为：恒定流；而以上两种情况均为非恒定流。

2．何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？
答：一、比能曲线：当流量Q ，过水断面形状，尺寸一定时，断面比能Es 随水深h 的变化关系曲线：
2
2
()2s Q E h f h gA α=+
=
二、特征：1）一条二次曲线，下端以水平轴线为渐进线，h →0，Es →∞；曲线上端与以坐标轴成45°
角直线为渐近线h →∞，Es →∞；
2）当h 由0→∞，Es 由∞→∞，其中有一最小值Esmin ，相应的水深为hk ；
3）最小比能Esmin 相应K 点将曲线分成上下两支，上支Fr<1,为缓流；下支Fr>1，急流； 4）临界水深hk 可判断流态：
（1）当h=hk 临界流； （2）当h>hk 缓流； （3）当h<hk 急流。

3．试验槽中水流现象如图示，流量不变，如提高或降低一些尾门（尾门之前的水流始终为缓流），试分析水跃位置是否移动？向前或是向后移动？为什么？
答：因为Q=常数，所以：1）尾门提高，跃后水深下降，跃前水深h 上升，故水跃向后移； 2）尾门降低，跃后水深上升，跃前水深h 下降，故水跃向前移。

4．长管、短管是怎样定义的？书中介绍了哪四种复杂管道？
长管：以沿程水头损失hf 为主，局部水头损失hj 和流速水头很小（所占沿程水头损失hf 的5%以下）； 短管：局部水头损失hj 和流速水头在总水头损失中所占比例较大，不能忽略的管道。

书中介绍了：串联、并联、分叉和沿程均匀泄流的管路。

四、作图题（2×6=12分）
1、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。

2．在各段都长而直的棱柱体渠道中，已知Q ，糙率n 均为一定，试定性绘出下列各渠道中的水面线。

五、根据题目要求解答下列各题（本大题共3小题，总计31分）
1、（本小题8分） 已知某流场的流速势为()2
22
a x y φ=
-，式中a 为常数，试求： （1）u x 及u y ； （2）流函数方程。

2、（本小题12分）
一四通叉管（如图），其轴线均位于同一水平面内，两端输入流量Q 1=0.2m 3/s ，Q 3=0.1m 3/s ，相应断面动水压强p 1=20kPa, p 3=15kPa,两侧叉管直接喷入大气，已知各管直径d 1=0.3m ，d 2=0.2m ，d 3=0.15m ，θ=30°。

试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力）。

N 3
N 2
N 1N 1K
b 1
c 1
a 2
c 2
N 2
b 2
P 2P 1
P 3
P 2
R x R x
1
1
2
222
3
3=0 V 0 =0
V 4
≠ 0 V 1
V 2
V 3
总水头线
测压管水头线
x
3、如图所示，水从水箱A 流入水箱B ，管路长l 为25m ，管径d 为25mm ，沿程阻力系数λ为0.03，管路中有两个90弯管1d
ρ⎛⎫=
⎪⎝⎭
及一个闸板式阀门0.5a d ⎛⎫
= ⎪⎝⎭，当两水箱的水位差H 为1.0m 时，试求管内通
过的流量为若干？
;47kN .0A p P ;0kN .0A p P ;41kN .1A p P 3-32-21-1 (2) / 18.3A Q v m/s; 8.49 A Q
v m/s; 2.82 A Q v / 15.02/)(Q 213332221113
332221113312231=⋅==⋅==⋅=======
=+=∴=+：求各断面的动水总压力体，断面间的水体作为控制和，以）解：（s m s m Q Q Q Q Q ，方向向左。

力为即：水流对管壁的作用方向写动量方程：
）沿（流入动量1.017kN kN 07.1R v Q )v Q (cos30v 2Q R P P x 3x 113322x 31-=∴⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡---=--
ρ。