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22flvhdg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）0.754、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：22()2sQEhfhgA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Fr1,为缓流；下支Fr1，急流；4）临界水深hk可判断流态：（1）当h=hk临界流；（2）当hhk缓流；（3）当hhk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222axy，式中a为常数，试求：（1）ux及uy；（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Q1=0.2m3/s，Q3=0.1m3/s，相应断面动水压强p1=20kPa,p3=15kPa,两侧叉管直接喷入大气，已知各管直径d1=0.3m，d2=0.2m，d3=0.15m，θ=30°。试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力）。N3N2N1N1Kb1c1a2c2N2b2P2P1P3P2RxRx11222233P2P1P3P2RxRx11222233V0=0V4≠0V1V2V3V0=0V4≠0V1V2V3总水头线测压管水头线x3、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及一个闸板式阀门0.5ad，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.0ApP;0kN.0ApP;41kN.1ApP3-32-21-1(2)/18.3AQvm/s;8.49AQvm/s;2.82AQv/15.02/)(Q213332221113332221113312231：求各断面的动水总压力体，断面间的水体作为控制和，以）解：（smsmQQQQQ，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1.017kNkN07.1RvQ)vQ(cos30v2QRPPx3x113322x31s/m00037.040.0253.14758.0AvQ:s/758m.0v2gv1.02.060.294220.50.025250.0310.1,06.2,5.02942.010.16320.13190d0.16320.1312gv2dlhh1Hz-zhh2gvpz2gvpz22113222721272jf21ww2222221111通过管道的流量有可得从局部水头损失表格中能量方程：和写水箱的水面为基准面，以解：出阀进弯出阀弯进B