华工流体力学题库2011级

目录第1章绪论0第6章有压管流目录第1章绪论0第6章有压管流26第7章明槽流动31第1章绪论答案41第2章水静力学答案42第3章水动力学基础答案44第4章相似原理与量纲分析答案48第5章水头损失答案51第6章有压管流答案54明槽恒定流55第8章孔口、管嘴出流与堰流答案57第9章渗流答案5925第7章明槽流动30第1章绪论答案40第1章绪论一、选择题1按连续介质的概念，流体质点是指（D）A流体的分子；B流体内的固体颗粒；C无大小的几何点；D几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。2作用在流体的质量力包括（CD）A压力；B摩擦力；C重力；D惯性力。3单位质量力的国际单位是（C）1YUAN；BM/S；CN/KG；DM/S2。4与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（B）切应力和压强；B切应力和剪切变形速率；C切应力和剪切变形。5水的粘性随温度的升高而（B）A增大；B减小；C不变。6气体的粘性随温度的升高而（A）A增大；减小；不变。7流体的运动粘度的国际单位是（A）M2/S；BN/M2；CKG/M；DNS/28理想流体的特征是（C）粘度是常数；B不可压缩；C无粘性；D符合PVRT。9当水的压强增加个大气压时，水的密度增大约为（A）201；10；401。10水力学中，单位质量力是指作用在（C）单位面积液体上的质量力；单位体积液体上的质量力；单位质量液体上的质量力；单位重量液体上的质量力。11以下关于流体粘性的说法中不正确的是（D）粘性是流体的固有属性；粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；流体的粘性随温度的升高而增大。12已知液体中的流速分布Y如图所示，其切应力分布为（C）；常数；KYK为常数。13以下关于液体质点和液体微团的正确论述是（B）液体微团比液体质点大；液体微团包含有很多液体质点；液体质点没有大小，没有质量；液体质点又称为液体微团。14液体的汽化压强随温度升高而（A）增大；减小；不变；15水力学研究中，为简化分析推理，通常采用以下三种液体力学模型（BCE）2牛顿液体模型；理想液体模型；不可压缩液体模型；非牛顿液体模型；连续介质模型。16以下哪几种流体为牛顿流体（AB）空气；清水；血浆；汽油；泥浆。17以下关于流体汽化压强的论述中，不正确的是（BCDFG）液体的温度升高则汽化压强增大；液体的温度升高则汽化压强减小；液体的汽化压强随海拔高度而变化；20C的水的汽化压强为ATM；100C的水的汽化压强为ATM；水在常温下不会沸腾；液体中的压力越大则汽化压强越大。18以下哪几种流体为非牛顿流体（CDE）空气；清水；血液；酒精；泥浆。二、计算题1、平板面积为4045CM2,厚度为10CM，质量M5KG，沿着涂有厚度10MM油的斜面向下作等速运动，其速度U10M/S,带动油层的运动速度呈直线分布，斜坡角2262见图示，试分别求油的动力粘滞系数和运动粘滞系数油的密度950KG/M3。2、设水的体积弹性模量，试问压强改变多少时，其体PAK9102积才可以相对压缩13、温度为10，体积为25M3的水加热至60，体积增加了多少10的水的热胀系数为0141041U3气水第2章水静力学一、选择题1静止液体中存在（A）压应力；压应力和拉应力；压应力和切应力；压应力、切应力和拉应力；2相对压强的起量点是（C）A绝对真空；B1个标准大气压；C当地大气压；D液面压强。3金属压力表的读数是（B）A绝对压强；B相对压强；C绝对压强加当地大气压强；D相对压强加当地大气压强。4绝对压强PABS、相对压强P、真空值PV、当地大气压强PA之间的关系是（C）APABSPPV；BPPABSPA；CPVPAPABS。5在密闭的容器上装有U形水银测压计（如图），其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为（C）AP1P2P3；BP1P2P3；CP1QVB2QVAQVB3QVAH2,则两管糙率N1与N2的关系为A1N1N2；2N12；12；不定。4并联长管、两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度L23L1，通过的流量为（C）12；115Q2；11732；135A、B两节点连接并联管段1、2、3，则A、B两节点间的水头损失为（D）HFABHF1HF2HF3HFABHF1HF2HFABHF2HF3HFABHF1HF2HF3。6长管并联管道各并联管段的（A）29A水头损失相等B水力坡度相等C总能量损失相等D通过流量相等。7并联管道（如图）,阀门全开时各管段流量为Q1、Q2、Q3,现关小阀门K,其他条件不变,流量变化为（C）AQ1、Q2、Q3都减小；BQ1、Q3减小Q2不变CQ1、Q3减小,Q2增大DQ1不变,Q2增大,Q3减小。8长管作用水头H保持不变,出口由自由出流改为淹没出流后,管路流量（B）A减小B不变C增大D不一定。9长管的水力计算常采用比阻公式ALQ；与比阻有关的参数包括（B）管径D、管长、管道摩阻系数；管径D、管道的摩阻系数；管长和管道摩阻系数；管径D、管长和管道流量Q。10直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强AA不受来自上游水库反射波的影响B受来自上游水库反射波的影响C受阀门反射波的影响D不受管道长度的影响11发生间接水击的条件是DABCDLTA/LTA/LTA/2CLTA/2式中TA为阀门关闭时间，L为管道长度，C为水击波速。12在水击研究中，必须认为CA液体是可压缩的，管道是刚体B液体是不可压缩的，管道是弹性体C液体和管道都是弹性体D液体是不可压缩的，管道是刚体三、填空题1、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程_升高_；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程_下降_。2、图示为一串联管段恒定流。各管段流量QV1、QV2、QV3的关系为_。各管段流速V1、V2、V3的关系为_增大_。303、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_管道中轴线处_；出口为淹没出流时，若下游水池中流速V20,测压管水头线终点在_下游水池水面_，若V20，测压管水头线应_下游水面。4当阀门突然关闭时，水击波传播的第二阶段即L/CI2,则其均匀流水深H01和H02的关系为B1H01H022H01B2,则其均匀流水深H01和H02的关系为B1H01大于H022H01小于H023相等4无法确定10、有两条梯形断面渠道1和2，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率N1N2，则其均匀流水深H01和H02的关系为A341H01大于H022H01小于H023相等4无法确定11、有四条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽B与均匀流水深H。有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是C1B14M，H011M2B22M，H022M3B3283M，H031414M4B4267M，H0415M12、矩形明渠水流中，断面单位能量ES与势能H之比值ES/H18时，水流的弗劳德数FR为A1FR102FRN2。它们的正常水深H01_大于_H02临界水深HC1_等于_HC2。3、水跌是水流从_流过渡到_流的局部水力现象。当流量一定时，跌坎处的水深等于_。4、水跃是水流从_流过渡到_流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，跃后水深的变化是_。5、在明渠水流中，发生_型水面曲线时，断面单位能量ES沿程增大；发生_型水面曲线时，ES沿程减小。各举一例6、若明渠均匀流水深H03M，相应流量的临界水深HC15M，则弗劳德数FR的范围为_。若流量不变，糙率N增大，则FR_。7、在进行明渠渐变流水面曲线计算时，对于_流，控制断面应选在上游；对于_流，控制断面应选在下游。8、图示为一棱柱形明渠，两段渠道的断面形状、尺寸及底坡均相同，但糙率不同N1MD3MM22M1N；29M；2L34D，H034D,H09M；4LHC02时，发生_淹没式_水跃；当THC02时，发生_临界_水跃。6、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是_。四、计算题1水箱用隔板分A、B两室如图所示，隔板上开一孔口，其直径；在BCM4D1室底部装有圆柱形外管嘴，其直径，已知，水流恒定出CM3D250H,3H流，试求（1）；（2）流出水箱的流量。1H,Q392沉淀池长，宽，孔口形心处水深，孔口直径M10L4BM82H（见图示），试问放空（水面降至孔口顶）所需时间。提示可按小30D孔口出流计算。3在矩形断面灌溉渠道上，有一座无侧收缩薄壁堰，堰宽等于渠底宽B3M,堰高P1P208M,堰下游渠道内水深HT065M，过堰流量Q3M3/S，求堰上水头H。40第9章渗流一、判断题1、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。2、达西定律既适用于层流渗流，又适用于紊流渗流。3、渗流模型流量与真实渗流流量数值相等。4、在无压渗流的自由表面线上，各点的压强相等，所以它是一根等水头线。5、渐变无压渗流中任意过水断面各点的渗流流速相等，且等于断面平均流速。二、选择题1、在均质各向同性土壤中，渗流系数K1在各点处数值不同；2是个常量；3数值随方向变化；4以上三种答案都不对。2、闸坝下有压渗流流网的形状与下列哪个因素有关1上游水位2渗流系数3上下游水位差4边界的几何形状3、在同一种土壤中，当渗流流程不变时，上下游水位差减小，渗流流速1加大2减小3不变4不定三、填空题1、达西定律的表达式为_。符合达西定律的渗流其沿程水头损失HF与流速V的_次方成正比。2、完全井与非完全井的区别是_四、计算题1、如图所示，利用半径R010CM的钻井（完全井）左注水试验。当注水量稳定在Q020L/S时，井中水深H05M，含水层为细砂构成，含水层水深H35M，试求其渗透系数值。CM/S316412、如图所示，一渠道与一河道相互平行。长L300M，不透水层的底坡I0025，透水层的渗透系数K2103CM/S。当渠中水深H12M，河中水深H24M时，求渠道向河道渗流的单宽渗流量，并计算起浸润线。CM2/D310493有一完全井如图所示。井半径R010CM。含水层原厚度H8M，渗透系数K0003CM/S。抽水时井中水深保持为H02M，影响半径R200M求出水量Q和距离井中心R100M处的地下水深度H。第1章绪论答案一、1D2C、D3D4B5B6A7A8C9A10C11D12B13D14A15B、C、E16A、B、D17B、C、D、F、G18C、E421、解木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑01047PAS；1102104M2/S2、（）PA71093、175L第2章水静力学答案一、选择题1A2C3B4C5C6B7C8B9C10D11A12B13B14C15C16、D17、C18、D19、B20、D21、B22、A二、判断题1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、三、绘图计算题1、解2、解取NN面为等压面,列等压面方程3解由液体平衡微分方程在液面上为大气压，将以上关系代入平衡微分方程，得DDZYXP0P3SIN30COSAGADD0ZXYUATMGDSIN0145062SIN894NNKPGHHGSSABSSB41297105879013879153082222212121水水则有434解HCAB5（1）2；KN156815680498052879107923/421NLRHGAPCX力只有上半部分的水平分，称，水平分力相互抵消半圆柱下半部分左右对先求水平分力，由于作出的压力体可知再求铅直分力，由已26903SINCOTADGXZ015KNFLFLHABOYADFYIKPAAGHFTTCTPTCDCP523945COS4SIN7565OSA42345SIN12I3576152380791解得则有即，有点取力矩分别对，则水的作用力和拉力设所需拉力为点水作用力的作用点为小为水对闸门的的作用力大44KNLRGLHGLHRGPZ60318043879108905287910988791432221总压力3706KN；64972ZXPXZPARCTN第3章水动力学基础答案一、判断题1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、二、选择题1、32、23、34、15、36、47、18、29、210、411、312、313、1三、填空题1、其物理意义为作用于液体外力合力等于单位时间12VQFV内液体动量的变化。2、液流从总流断面1流到断面2时单位重量液体的机械能损失的平均值。其量纲是长度。3、小于；低于。4、总流过水断面上平均单位动能；长度。5、不变；减小。6、11与33和11与22；22与33。7、0014M。8、PAPB；PAPB。9、渐变流；急变。10、0008M。11、885MS。12、H2H1。13、VAVBVC。HWHG214、渐变流断面上ZPGC；动水压强或动水总压力。15、。16、互相垂直的。17、平移，变形，旋转。18、相等；2AYX,算术平均值，即XYZ3XU2PYU2PZU2P19、液体或微团有无绕自身轴旋转液体质点流速场是否形成微团转动；45液体或微团不存在绕自身轴旋转的流动液体质点流速场不形成微团转动的流动；或。ZYXYUXUZ,XUYXZXY四、计算题1解1流线CONST2/X22有旋36QAB4因有旋运动，且A,B不在同一根流线上，所以A,B两点不满足方程CGP2U2解（1）则（2）因速度只与X，Y有关，所以是二元流动。（3）从（1）中可以看出，时变加速度均为零，则速度随时间不变，为恒定流（4）从（1）中可以看出，位变加速度不为零，为非均匀流。3解设与A点在一条流线上的点为M点，且M点距离自由水面高为HM,H130CM,则列M点和A点的能量方程而GVPGVPGVPMAM222，则HGHHMAMMMA001，则有，水水水所以有；S4238792GUA316231231042XYYXZUUTUDAXXXX323131022YXYZUUTDAYY16XYZZZ222/0613SMAZYXA46设与B点在一条流线上的点为N点，且N点距离自由水面高为HN,H220CM则列N点和B点的能量方程而GVPGVPGVP222BB1，则06398071GH0212NBNNHH水油水水水油，则有，（SM7630G2UB4解以喉管2断面为基准面,列11,22断面的能量方程（1）2112212ZGVPPZV由连续性方程（2）22211410VVDA对测压管，设左侧测压管内水银面到2断面处高为Z，NN面为等压面，得SMDVAQSGVMHZPZP/0184/573052428113248063026332111121，得）式，令）代入（）、（将式（）（水柱）N475解水流对弯管的作用力F，可通过弯管对水流的反力R来求，FR。设入口为1断面，出口为2断面。根据连续性方程可得（1）222116405VVDA对11，22断面列能量方程GVGVPP2198075219807442122（2）联立（1）、（2）式，可得SMV/12463取弯管内的水流为研究对象，列动量方程0SINSIN0COCO20211VQRAPVYX06SIN12490160SIN41026320COS1496C4524YXDRDD得NRYX3598，14058N；ARCTG4557RXY6解平板静止不动以及平板以速度U向右运动的控制体、坐标系及截面上的流动参数分别如图所示。平板受力总是与板的法线同向。计算中不计重力和粘性影响。（1）平板静止不动时，不计重力影响的伯努利方程控制体的CONSTGVP2过流截面的压强都等于当地大气压，因此，再由连续性方程得，AP10V210210AVAV，48考虑总流的动量方程流入流出QVF在X和Y方向的投影式X方向SIN0021AVAY方向COS0这样得到平板所受的冲击力为NVF1360COS12541COS23202同时得到过流面积的关系0201INASINA，2当平板以速度U向右运动，坐标实际是一个动坐标，在动坐标上观察到的流动是定常的。可知射流截面积认为A0，但截面上的速度为V0U，显然，截面A1和A2上的速度也是V0U，Y方向的动量方程是NUF60COS254151COS23202第4章相似原理与量纲分析答案一、选择题1D2、D3、D4、D5、A6、C7、C8、D9、B10、B11、A12、C二、判断填空题1否2、否3、10CMS。4、0085M3S。二、计算题1解49232F1,1,023/VLWZYXXXTZWLXMLMTLVLFWZYXWZY所以则令为自由量，则选2解（1）采用瑞利法量纲分析，设DCBALKVP由量纲齐次性原理/REEP,1,2,312212132VLFLLKLKVDCBDATCLMTMLDCBA为雷诺数，式中，所以代入原式可解得（2）用定理推导此题，先设221121,5,3,LVPLVFNMLVFP其中，即数组成的方程式所代替关系式可由两个无量纲个变量之间的，则上述变量数，即三个独立变量为基本量以12,01MT3LLT112111解得数方程写成量纲形式将501,1,0MT3LTML22221122解得所以212REP,LVFVLFLPLL则得到同样结果3【解】按长度比例尺，模型闸门前的水深）（MHCL3026在重力作用下水从闸门下出流，要是流动相似，弗劳德数必须相等，由此可得。于是，原型上的待求量可按有关比例尺计算如下21LV收缩截面的平均流速SMCVL94820121流量QQLVV355673作用在闸门上的力NFL533108201力矩MCMLM74494、解首先根据流动性质确定决定性相似准则数，这里选取RE作为决定性相似准则数，REMREP，即CVCL/C1，再根据决定型相似准数相等，确定几个比尺的相互约束关系，这里C1，所以CVCL1，由于CLLP/LM3/2，那么CVVP/VM1/CL2/3最后得到风洞实验段内的气流速度应该是VMVP/CV108/2/3162KM/H45M/S在设计模型时，定下C1CL3/2CV2/3在相同的流体和相同的温度时，流体密度比例系数C1，那么力比例系数CFCCL2CV251CF13/222/321因此，该轿车在公路上以108KM/H的速度行驶所遇到的空气阻力FPFMCF100011000N第5章水头损失答案一、判断题1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、二、选择题1、（3）2、13、24、15、46、37、38、29、110、211、312、113、214、315、316、117、218、419、（3）20、（3）21、422、（3）23、（3）24、225、226、127、428、4294三、填空题1、的符号相反的机率很大，而取正值。2、层流FRE；紊流UXY,光滑区FRE；紊流过渡区FRE,；紊流粗糙区FR0R03、RECREC。DVRRVR4、粘滞底层厚度比绝对粗糙度大得多，粘滞底层把壁面粗糙完全掩盖，以致壁面粗糙对水流运动不起影响作用。5、光滑区（过渡区（；粗糙区（406400）。60四、计算题1解假设圆管内为层流流态，则有52层流）校核则又230817031829RE/9400281431258128432RE62,4636234644VDSMQMGHLVDLQHVGDLVLGDLHVFFF2（VMAX021CM/S）3、；只有一次扩大局部水头损失的一半V212JHGV214、解代入，则努利方程，再将上式断面和管出口断面列伯对（即断面了伯努利方程，则对液面及断面上的压强设GVPHGVPVHAA2A2,2112DLHLPBPDLLGVDLPAAA由此可得53表压强为零。时，即式可得表压强为零，于是由上即为大气压处压强APDH01,2ADLHGVLLLVDPAA12,/B322即则是联立，消去式和（由5解PAVMMDDQV894301850231839108902358RE203164RE59640222305102314RE2203257/8784壁面处的切应力）粘性底层厚度（）（式可得态。根据光滑管紊流公故管中是光滑管紊流状光滑管上限54第6章有压管流答案一、判断题1、2、3、4、5、6、7、二、选择题1、C2、A3、C4、C5、D6、A7、C8、B9、B10、A11、D12、C三、填空题1、上升；下降。2、QV1QV2QV3V1V2V3。3、出口断面中心；下游水面；低于。4、；水库阀门；恢复原状。00P5、1缩短管道长度；2延长阀门启动历时；3采用合理的阀门关闭方式。四、计算题1、2、3、解（1）由伯努力方程，取下游水面为基准面，列上、下游能量方程有SMVDAQSMVDGAANGVDLZII/025480141/54828912300,60,4322522得则求得且）教材表可由其中，（2）取上游断面和最大真空断面列能量方程有55。即最大安装高度得代入数值，有，转折进口MZGVDLZGPA612,21830503477M122211214、解067892510102642H024,69,1/591405222则求得且）教材表可由其中，DGAANSMQVGVDLII5、解MALQHHSMSQSMQLALLAMSSMDDNFFFF23105194/025,/032,/0437458169192146,/81,/9416,7131232231232216263水头损失）式，代入数值，有）、（联立（）（由连续性方程有）（）得由式（得查表又旧钢管粗糙系数6、解按铸铁管计算查表61得2909MMHLAAII09215207,93221代入数值得根据题意明槽恒定流一、判断选择题561、2、3、44、35、46、47、38、29、210、111、312、1二、填空题13、缓坡；缓流；水深沿流减小的降水曲线，上游以NN线为渐近线，下游与CC线垂直。14、。15、缓；急；临界水深。16、急；缓；减小。17、S2；M218、010；重力10三、作图计算题12573解323232222210986057915780391818800115734ARNQIMHBAHHMBHVQA4解0547824860247/,9806,/261232CCCCCCCRCAQINCMAMGQHSBQ临界坡度5解由室外排水设计规范，假设管径在500900之间，充满度选为07进行计算。由课本表73可知当充满