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5三、说明下列概念（共20分）1.什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（5分）答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。（1分）迹线就是流体质点运动的轨迹。（1分）流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。（1.5分）2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。（1.5分）2.简述伯努利方程 =const的物理意义和几何意义。（5分）答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可以互相转化，但总和不变。（1分）几何意义：在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。（1分）总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。（2分）水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的总水头线是水平的。（1分）3.有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。（2分）无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。（2分）4.流动相似条件（6分）答：1）有相同的微分方程（2分）2）单值条件相似（2分）3）由单值条件中的物理量的相似准则数相等（2分）四. 推求突然扩大能量损失计算公式（20分）解：如图，由连续性方程解： （4分）得： （ 2分）由动量方程： （4分）列伯努利方程： （4分） （4分） 即 （2分）五、如图所示，有一圆柱滚门，长度l=10m，直径D=4m，上游水深H1=4m，下游水深H2=2m，求作用于圆柱滚门上的水平和铅垂方向的分压力。（12分）H1DH2解：1、圆滚门左侧对于水平方向： 3分 对于垂直方向： 2分圆滚门右侧对于水平方向： 3分 对于垂直方向： 2分总压力的水平分力为 P=784-196=588kN（水平向右） 1分 总压力的铅垂分力为 P=615.75+307.88=923.63kN（铅垂向上） 1分六、有一管径d=10cm的水管，水温为20，=1.00310/s，当流量=4L/s时，试确定管中流流态。如果要保持层流流动，流速与流量要受怎样的限制？（10分）解： =4l/s=4= 2分Re= 2分所以流动状态是紊流 1分若要保持层流，则Re2000则 3分则 1分所以1分
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