工程流体力学试题及答案1.docx

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工程流体力学试题及答案1

一\选择题部分

（1在水力学中,单位质量力是指（答案:

c

a、单位面积液体受到的质量力;

b、单位体积液体受到的质量力;

c、单位质量液体受到的质量力;

d、单位重量液体受到的质量力。

（2在平衡液体中,质量力与等压面（答案:

d

a、重合;

b、平行

c、相交;

d、正交。

（3液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为

a、1kN/m2

b、2kN/m2

c、5kN/m2

d、10kN/m2

答案:

b

（4水力学中的一维流动是指（答案:

d

a、恒定流动;

b、均匀流动;

c、层流运动;

d、运动要素只与一个坐标有关的流动。

（5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（答案:

b

a、8;

b、4;

c、2;

d、1。

（6已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于答案:

c

a、层流区;

b、紊流光滑区;

c、紊流过渡粗糙区;

d、紊流粗糙区

（7突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。

已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为答案:

c

a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m

（8在明渠中不可以发生的流动是（答案:

c

a、恒定均匀流;

b、恒定非均匀流;

c、非恒定均匀流;

d、非恒定非均匀流。

（9在缓坡明渠中不可以发生的流动是（答案:

b。

a、均匀缓流;

b、均匀急流;

c、非均匀缓流;

d、非均匀急流。

（10底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为答案:

b

a、缓流;

b、急流;

c、临界流;

（11闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（答案:

d成正比。

a、1次方

b、2次方

c、3/2次方

d、1/2次方

（12渗流研究的对象是（答案:

a的运动规律。

a、重力水;

b、毛细水;

c、气态水;

d、薄膜水。

（13测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:

b

a、文丘里计

b、毕托管

c、测压管

d、薄壁堰

（14按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为答案:

d

a、1米,λQ=1000;

b、10米,λQ=100;

c、1米,λQ=100000;

d、10米,λQ=100000。

2、判断题:

（每小题2分

（1任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。

（错误

答案:

（2水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。

（

答案:

错误

（3水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。

（

答案:

错误

（4粘滞性是液体产生水头损失的内因。

（

答案:

正确

（5同样条件下直接水击比间接水击更不安全。

（

答案:

正确

（6在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。

（

答案:

错误

（7矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。

（

答案:

正确

（8断面比能沿流程总是减小的。

（

答案:

错误

（9在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。

（

答案:

错误

（10渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。

（

答案:

正确

3、填空题:

（每小题2~4分

（1牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿液体。

（2液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为

⎽⎽⎽⎽⎽⎽2⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽kN/m2,真空度为不存在。

（3只受重力作用,静止液体中的等压面是⎽⎽⎽⎽水平面⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

（4实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是⎽⎽⎽答案:

液体存在粘滞性和

边界的影响⎽。

（5水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h⎽>⎽⎽⎽hk,弗汝德数Fr⎽<⎽⎽⎽⎽1。

（6在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越⎽⎽大⎽⎽。

（7根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为⎽⎽⎽⎽短管⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽长管⎽⎽⎽⎽。

（8在水击计算中阀门关闭的时间Ts<水击相长Tr的水击,称为⎽⎽⎽⎽⎽⎽直接⎽⎽⎽⎽

水击,把Ts>Tr的水击称为⎽⎽⎽⎽⎽间接⎽⎽⎽⎽⎽水击。

（9a2型水面曲线是发生在⎽⎽⎽陡坡⎽⎽坡上的⎽⎽⎽⎽缓流⎽⎽⎽⎽流（指急流或缓流

的水面线,这时弗汝德数Fr沿程⎽⎽减小⎽⎽⎽⎽（指增大、减小或不变

（10溢流堰的过堰流量与堰顶水头的⎽⎽⎽3/2⎽⎽⎽⎽⎽次方成正比。

（11泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深

hc’’⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ht（ht为下游河道的水深,填写<、=、>符号

答案:

填写<、=、>符号

（12按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=⎽⎽⎽4m/s⎽⎽⎽⎽⎽m/s。

4、问答题:

（每小题3~4分

（1什么是理想液体?

为什么要引入理想液体的概念?

答案:

理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大

困难。

为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。

这是水力学重要的研究方法。

（2“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?

为什么?

答案:

这种说法错误的。

均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。

当

流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。

（3简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答案:

通过尼古拉兹实验可以发现:

在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反

比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1（Re;过渡区λ

=f2（Re,;粗糙区λ=f3（,紊流粗糙区又称为阻力平方区。

（4为什么舍齐公式只适用于阻力平方区?

答案:

舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流

几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5流动相似的含义是什么?

答案:

流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。

其中几何相似是前提,动力

相似是保证,才能实现流动相似。

（6从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。

答案:

均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,

因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。

所以均匀流只能产生在正坡渠道中。

（7分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?

答案:

急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控

制断面在下游,其原因与急流正好相反。

（8在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?

答案:

达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜

比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJ。

5、作图题:

（1定性绘出图示管道（短管的总水头线和测压管水头线。

（5分

R

∆R∆iRC

v=

解:

。

水力摩擦系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。

求通过的流量Q?

（10分

解:

按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断

面建立能量方程

g

vRlhHw24（2

∑+==ξλ（5分计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

9.10.15.022.02.0=++⨯===∑ξχ

mAR将参数代入上式计算,可以求解得到

/sm,m/s3662.216.4===∴vAQv（5分

即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。

（2从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图。

橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径

d=2.0cm。

水头H=5.5m。

由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。

用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。

如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。

（15分

解:

以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面1—1和喷

嘴出口断面2—2的能量方程

Hvg

++=+++000020522.（5分求得喷嘴出口流速和流量为vg22599=⨯=.ms

sm3000314

.022==AvQ（1.5分橡胶管道内的流速为sm706.03

3==AQv（1分

对于喷嘴建立x

（3233xxvvQRAp-=-ρβ

79.187（3233=--=vvQApRρN（6.5分

水流对喷嘴冲击力为R¢=-R即为手握喷嘴所需之力。

（3）有一梯形渠道，底宽底坡i=0.001。

如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。

解：

计算渠道断面水力要素，过流断面面积湿周水力半径舍齐系数通过的流量A=bh+mh22（1分（9分b=10m，水深h=3m，边坡为1:

1，糙率n=0.014，=39m2m（1.5分（1.5分x=b+21+mh=18.49R=Ax=2.111m12（1分/sC=1nR6=80.90m（2分（3分Q=AC（Ri0.5=144.93m3/s（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。

已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问：

1）坝下游是否发生水跃？

2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？

3是否需要修建消能工？

若需要修建消能工，估算消力池深。

解：

1计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态，q=Q/B=265/18=14.72m3/smhk=（12分（4分）（4分）（4分）aq32=314.729.82=2.81gm因为收缩断面水深hc=1.1mhk为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。

2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc"hc"＝2（1+8gh3-1c1.1´（1+8´14.7223hcq2＝2因为9.8´1.1-1＝5.81mhc">ht，该水跃为远驱水跃。

3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。

估算消力池深d，取水跃淹没系数sj＝1.05则池深约为d=sjhc"-ht=1.0535.81–4.7=1.40m6