中南大学2017期末考试流体力学

绝密启用前中南大学考试试卷A20162017学年下学期时间120分钟2017年6月21日流体力学课程40学时25学分考试形式闭卷专业年级土木工程2015级总分100分，占总评成绩60一、填空题（本大题共11小题，共计28分）1、如图所示，两种不相混合的液体有一个水平的交界面OO，两种液体的动力粘度分别为，。两液层厚度分别为，。则要推动底面积04PAS204PAS108M21为的平板在液面上做的匀速运动需要的力F为_。（2分）21ACM04/VMS2、如图所示，一运水车厢沿着与水平面成的路面行驶，其加速度大小为，305/AMS则作用于单位质量水体上的质量力在Z方向上的分量为_。（2分）3、如图容器中盛有密度不同的两种液体，高度分别为。则测压管1的液面比测压管212,H的_（选填“高”或“低”），若两测压管的液面差绝对值为，则_。（4H2分）OO12FVXZA122H4、已知流场。则其为_元_流（选填“恒定”或“非2,XYZUUX恒定”），流场中点的加速度大小为_。（4分）,15、有两根管道，一根输热水，一根输冷水，两管道的直径D，长度L，边界粗糙度、流量均相等。若两管的雷诺数相等，则沿程水头损失_（选填“”或“”）。（2FH热F冷分）6、紊流中粘性底层厚度随雷诺数的增大而_，粘性底层厚度比绝对粗糙度大得多的壁面称为_。（4分）7、一细管直径为，管长，沿程水头损失为，则细管中的水作用于管6DM2L452FHM壁的切应力的大小为_。（2分）8、有一并联长管，已知流量，则单位时间内通过管道1于管道2的液体总机械能损12Q失的关系为_（选填“”“（2分）9、急流（2分）10、106（2分）/LS11、是（2分）二、实验分析题1、（1）阀门突然关闭（1分）；流体的惯性特性与弹性特性（压缩性）（2分）；（2）破坏阀门、使管道变形甚至爆裂（2分）；调压井（1分）；延长阀门关闭时间、限制管内流速、缩短管道长度、设置调压塔安全阀等。（2分）2、ACBDH三、计算题1、（1）圆柱体与容器顶边成直线接触，因此容器顶边作用在圆柱HL1D200112体上的力只能是水平方向。而圆柱体下半部分没在水中，水对圆柱体下半部分两侧的水平分力恰好抵消，故油对圆柱体的水平作用力与容器顶边对圆柱体的作用力平衡。圆柱体水平方向压强分布图如右所示（2分）（2分）321108903162XOILPGRLN由牛顿第三定律可得，方向水平向右（1分）6PN（2）油中圆柱体的压力体如图所示（2分）水中的圆柱体的压力体如图所示（2分）故（3分）211360898024724GPGRLN故（1分）32236980KGMGRL圆柱2、（1）由曼宁公式，故（2分）16CRN2211233889094GNCDR取水管轴线所在水平面为基准面，对00与11断面列伯努利方程，有（2分）210MPVLHGGD根据连续性方程，（1分）24代入有（2分）211605033995/98VVMSGG故（1分）223175/4QDVS（2）对00与22断面列伯努利方程，有（2分）2110MPVLHGGD则由得（1分）32221059068MPA对11与22断面列水平方向的动量方程，有BCD0011（2分）21214QVPDR故每个螺丝承受拉力为（2分）63208107594048FN故，故螺丝强度足够。（2分）226051FMPAAD3、（1）由最佳断面设计渠道时，有（2分）05MBHR故由（3分）1832MMHIQCARIN故按水力最佳断面设计此渠道的底宽为444M和水深为222M。（2）（3分）22330167984KMHGB（3）由（1）、（2）（1分）248KMKABHM（1分）71095362KR（2分）243KKNQQCIAR则，故为缓流。（1分）0105KII4、（1）流量系数（2分）0686035311LD故由520M（3分）22203298268154AEAEQQGZZG（2）（1分）224017