工程流体力学A第次作业

1、7网络教育工程流体力学课程作业第1章绪论一、单项选择题理想流体是指忽略（C）的流体。密度B.密度变化C.黏度D.黏度变化不可压缩流体是指忽略（B）的流体。密度B.密度变化C.黏度D.黏度变化下列各组流体中，属于牛顿流体的是（A）。水、汽油、酒精B.水、新拌砼、新拌建筑砂浆C.泥石流、泥浆、血浆D.水、水石流、天然气下列各组力中，属于质量力的是（C）。压力、摩擦力B.重力、压力C.重力、惯性力D.黏性力、重力在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位（C）上的质量力。面积B.体积C.质量D.重量二、多项选择题下列关于流体黏性的说法中，正确的是（ABCDE）。黏性是流体的固有属性流体的黏性具有传递

2、运动和阻碍运动的双重性黏性是运动流体产生机械能损失的根源液体的黏性随着温度的升高而减小气体的黏性随着温度的升高而增大du2-牛顿内摩擦定律卩石中的（BDEA.卩为流体的运动黏度卩为流体的动力黏度C.dudy为运动流体的剪切变形duD.dy为运动流体的剪切变形速率duE.dy为运动流体的流速梯度三、判断题单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力。（X）四、简答题简述流体的形态特征和力学特征。形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力五、计算题某流体的温度从Oc增加至20C时，其运动黏度V增加了15%，密度P减小了10%，试求其动力黏度卩将

3、增加多少（百分数）？【解】设0C时，流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为卩、V、P；20C时，各物理量将均产生一增量，即分别为卩+AP、V+AV、P+AP。联立土=（i+俎）（4）-1卩pv俎=10%,=15%将PV代入上式，得2.若某流体的动力粘度卩2,粘性切应力T=3.5N/m2,试求该流体的流速梯度【解】由牛顿内摩擦定律工=卩，得dy第2章流体静力学一、单项选择题1金属压力表的读数为（B）A.绝对压强pB.相对压强PC.真空压强pD.当地大气压Pva重力作用下的流体静压强微分方程为dp=（A）A.PgdzB.PgdzC.（P/g）dzD.（P/g）dz静止液体作用在曲面上的静水总压力的水

4、平分力P=PA=7hA，式中的（D）xcxcxp为受压面形心处的绝对压强cp为压力中心处的相对压强cA为受压曲面的面积xA为受压曲面在铅垂面上的投影面积xp重力作用下的流体静力学基本方程为Z+=（A）A.CB.C(x)C.C(y)D.C(x,y)有一倾斜放置的平面闸门，如图所示。当上下游水位都上升1m时（虚线位置）闸门上的静水总压力（A）。A.变大B.变小C.不变D.无法确定绝对压强P、相对压强P、真空压强P及当地大气压强P之间的关系是（A）vaA.p=p+pB.p=p-pC.pf=p+pD.pf=p-paavava7下列关于压力体的说法中，正确的是（A）当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力

5、体，PIz当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，PTzc.当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，PTz当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，PIz8.如图所示圆柱体，其左半部在静水作用下受到浮力P，则圆柱体在该浮力作用下将（D）。z匀速转动B.加速转动C.减速转动D.固定不动二、多项选择题1个工程大气压=（ABC）。98kPaB.10mH2OC.1.0kgf/cm2D.101.3kN/m2E.760mmHg下列关于流体压强的说法中，正确的有（ABE）。A.绝对压强不能为负B.相对压强可正可负相对压强只能为正D.真空压强可正可负真空压强不能为负如图所示形状各异的盛水容器的底面积和水深

6、均相等，但盛水量各不相同，则作用在容器底面的静水总压力相等的有（ABCDE）。图示ab曲面的压力体图中，不正确的有（ABCD）。三、判断题静止流体的法向应力等于零。（X）四、简答题简述静止流体中的应力特征。特征1：方向性，即静止流体的应力方向垂直指向作用面。特征2：大小性，即静止流体内任一点的应力大小与作用方位无关，只与改点的空间坐标有关，p=p（x,y,z）。五、计算分析题1一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数p表=4900pa,金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强p：和相对压强p。【解题要点】由P二P+15丫二P+05丫得水箱液面的相对压强A0表绝

7、对压强P=P+P=-4900+98000二93100Pa或93.1kPa00a2如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知z=1.0m,h=2.0m，试求a点的真空压强pv及真空度h。v【解题要点】真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意得A点真空压强P=P-P=(h-z)=9800 x(2-1)=9800PavaA及真空度p=9800Y9800=1mHO23.如图所示绕铰链C转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为0=600，宽度为b=5m，闸门两侧水深分别为H=4m和h=2m，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。解题要点】为避免闸门自动打开，由理论力学知必有

8、关系式中=ybh22=1.796mH3-h33(H2-h2)sin043-233(4222)sin60。4.利用检查井作闭水试验检验管径d=1200mm的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256.34m,检查井中水面高程为259.04m,试求堵头所受的静水总压力大小。【解题要点】排水管堵头形心处的相对压强堵头所受的静水总压力5试绘制图中AB壁面上的压力体。（a）（b）（c）【解】图（a）为实压力体图（b）为虚压力体图（c）为虚压力体如图所示盛水（重度为Y）容器由半径为R的两个半球用N个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶H，试求每个螺栓所受的拉力F。压力体图p【解题要点】取上半球为

9、隔离体，由EF=0，得T=n式中pz为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得故每个螺栓所受的拉力为浮R2(H+R/3)N第3章流体动力学理论基础一、单项选择题1.在恒定流中，流线与迹线在几何上（D）。A.相交B.正交C.平行D.重合2.均匀流过流断面上各点的（B）等于常数。PPu2D.Z+Pu2A.pB.Z+C.-+PgPg2gPg2gdv3.已知突然扩大管道突扩前后管段的管径之比訂0.5,则突扩前后断面平均流速之比v1-（A）。A.4B.22C.1D.0.54.皮托管测量测量（A）仪器。A.点流速B.点压强C.断面平均流速D.流量5.文丘里管是测量（D）的仪器A

10、.点流速B.点压强C.断面平均流速D.流量关于水流流向的正确说法是（D）。水一定是从高处向低处流水一定是从流速大处向流速小处流水一定是从压强大处向压强小处流水一定是从机械能大处向机械能小处流流速水头的表达式为（B）TOC o 1-5 h zV2V2gv2pv2A.B.C.D. HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 2P2g22grrYrYr8应用恒定总流的动量方程PO（卩V-卩v）=YF解题时，YF中不应包括（A）。2211A.惯性力B.压力C.摩擦力D.重力二、简答题何谓渐变流？恒定渐变流过流断面上具有哪两个重要特性？答案要点：渐变流是指各流线接

11、近于平行直线的流动渐变流过流断面近似为平面恒定渐变流过流断面上流体动压强近似地按静压强分布，即同一过流断面上z+p/Y=常数三、计算分析题1某供水系统如图所示，已知圆筒水箱直径D=1000mm，水管直径d=100mm，若某时刻测得水管中断面平均流速守加妣试求该时刻水箱中水面下降的速度vi。【解题要点】据连续性方程得丁（5）2丁（阶X2.0=0-02m/S2某输水管路的过渡段如图所示。已知管径dA-200mm，dB-400mm，相对压强PT98kPa，PB二49kPa，断面平均流速VB二LOma、B两点高差g-LOm。试判明管内水流流向，并计算管路过渡段的水头损失hw。解题要点】据连续性方程2v

12、B二（兰）2xl.O二4.0m/s0.2取0-0基准面，则A、B两断面的机械能分别为因EaEb故知水流流向为AT。管路过渡段的水头损失由伯努利方程得h二（0+你+1）-（Az+厶+FI）二10.82-6.05二4.77mw丫2g丫2g3.如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径d二200mm,管轴上A、B两点高差400mm,U形水银差压计读数h=300mm，管流速度V二1.5m/s，相对压强P二196.0kPa，丫/丫二13.6，试求相A水银水对压强匕和A、B两断面间的机械能损失hw。解题要点】由差压计原理Yp=Y（z一z）+p一丫（水银一1）hB水ABA水丫水=9.8x0.4+196.0一9.

13、8x（13.6一1）x0.3=162.9kPa由伯努利方程考虑到a=a，v二v，得A、B两断面间的机械能损失ABAB4.如图所示，为测流需要，在宽度b=2.7m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m。若测得抬高前的水深为1.8m，抬高后水面降低0.12m，水头损失h经率定按抬高后流速水头的一半计算，w试求渠道流量Q。【解题要点】上游水深件=】8m，下游水深件=】8一3一12=】38m据连续性方程Q=bhV=bh2v2=0.77V1）h1.38V=TV=V1h21.821取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从1-2列伯努利方程（么=a=1）

14、12得v2=1.5v2一2g（h一h一0.3）（2）1212联立（1）、（2）两式，得故渠道流量Q=bhV=2.7x1.38x1.61=6.0m3/s22第4章量纲分析与相似理论一、单项选择题下列各组物理量中，属于同一量纲的是（D）。密度、运动黏度、动力黏度流速系数、流量系数、渗流系数压强、压力、切应力管径、水深、水头损失vpudC.PQ卩、f、Pghb：gh3Pudpv2pud-Pgv12ghV下列各组合量中，不属于无量纲量的是（D）。TFvdB.心、Pv2maV3已知压力输水管模型试验的线性比尺入l二8，若原、模型采用同一流体，则其流量比尺九Q和压强比尺九分别为（A）。pB-16,32c.

15、3216D.64,8B）之比。B.惯性力与重力4.弗劳德数的物理意义在于反映了（A.黏性力与惯性力C.压力与重力二多项选择题D.重力与黏性力B.量纲表征物理量的类别D.基本量纲的选取具有独立性A.几何相似运动相似动力相似D.边界条件相似三计算分析题E.初始条件相似1用石料进行某城市堆石防波堤模型实验。已知模型石料每块重G二1N,当浪高h二30cm时mm防波堤破坏。若原型中防波堤需承受浪高h二6m,试求每块石料的最小重量G。pp【解题要点】假定N与其它各物理量之间呈指数形式的乘积组合,即e这里k为无量纲系数。将上式写成量纲方程以基本量纲（M,L,T）表示式中各物理量量纲，有由物理方程的量纲和谐原

16、理可知,等式两端同名量纲的指数应相等,即解此三元一次方程组，得a=1,b=1,c=1，故临界流速N的公式结构为e式中，无量纲系数k由实验确定。为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺-二20进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度b35m，高度H=4.2m，洞内设计水深h2.5m和设计流速v2-0m/s。pppp试确定模型的几何尺寸和模型流量。【解题要点】线性比尺九为l因原、模型采用同一材料，所以九九九九3GYVl故GG九10X20380 x103N=80kNpmG第5章流动阻力与水头损失一、单项选择题边长为a的有压方管与直径为a的有压圆管的水力半径之比R/R(B)。方圆A1B.=1C

17、.1B.=1C.1D.无法确定3已知某变径有压管段的管径之比d/d0.5，则相应的雷诺数之比Re/Re(b)。1212TOC o 1-5 h zA.1B.2C.3D.44水深h等于半径r的半圆形明渠的水力半径R(A)r。00A.1/2B.1/3C.1/4D.1/55圆管层流运动过流断面上的最大流速u与平均流速v之比u/v=(C)。maxmaxA.4B.3C.2D.16下列关于沿程水头损失h与断面平均流速v的关系，不正确的是(C)。fA.层流区，hxw.oB.紊流光滑区，hx以75ffC.紊流过渡区，hxv1.5D.紊流粗糙区，hxv2.0ff下列关于流体切应力的说法中，不正确的为(C)A.静止

18、流体，T=0B.理想流体，T=0TOC o 1-5 h zdududu HYPERLINK l bookmark108 o Current Document C.层流运动流体，T=P12()2D.紊流运动流体，工=卩+Pl2()2dydydy二、计算分析题1.有一长l=3m、管径d二2cm的输油管道，已知油的运动v=0.35cm2/s，流量2.5X10-4Q二2.5X10-4M3/S，试求该管段的沿程水头损h厂【解题要点】流速v=命=3.14x0.022/4=O.8m/S雷诺数Re=嘗：02=4572300管流为层流v0.35x10-46430.8264lv2沿程水头损失hf=_d2g=面X0

19、02X晰=0.686m已知钢筋混凝土输水管道的水力半径R二500mm，水以均匀流流过lkm长度上的水头损失h=1.0m，管壁粗糙系数n二0.014，试求管中的流速v和流量Q。x(4x0.5)2xl.42=4.46m3/s流量【解题要点】由谢才公式v=CJRJ=CpRh/1和曼宁公式C=R1/6,得流速Q=2(4R)2v=字443水从封闭容器A经直径d=25mm、长度1=10m的管道流入容器b。已知容器a内水面上的相对压强耳=196阿,竹=1m，H2=5m，沿程阻力系数“0025；局部阻力系数进口:1=0.5、阀门:2=4.0、弯道:3=0.3、出口:4=1.0，试求管路的通过流量Q。【解题要点

20、】取图示基准面(0-0)、过流断面(1-1、2-2)及计算点，从1-2列伯努利方程C兀,管路流量Q=d2v=土X0.0252X4.37=0.00215m3/s=2.15L/s4第6章有压管道恒定流动一、单项选择题1.已知某并联管路的两支路的比阻之比S/S=1，管长之比1/1=2，则相应的流量1212之比Q/Q=(B)。12A.2B.2C.2/2D.1/22已知某并联管路的两支路的沿程阻力系数之比九/九=1，管长之比1/1=4，管径1212之比d/d=2，则相应的流量之比Q/Q=(B)。1212A.迈B.2禺C.3迈D.4迈下列关于长管水力计算的说法中，不正确的是(B)。A.串联管路的总水头损失

21、等于各支路的水头损失之和串联管路的总流量等于各支路的流量之和并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失并联管路各支路的水头损失相等二、计算分析题1用虹吸管自钻井输水至集水井，如图所示。已知虹吸管径d二200mm，长度l二l+1+1二60m，沿程阻力系数九二0.02，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为123匚=05、匚=05、匚=1.0，钻井与集水井间的恒定水位差H=1.5m，试求流经虹吸管的流量ebseQ。【解题要点】取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（液面），从1-2列伯努利方程v=2gH九g+匚+2匚+匚debse2x9.8x1.5.60=1.86m/s

22、0.02x+0.5+2x0.5+1.00.2流量兀,Q=d2v=314x0.22x1.86=0.0584m3/s=58.4L/s42城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量Q=100L/S，管道沿程阻力系数九=0.03，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为匚=0.6、匚=5，管长1=50m,eb上、下游渠道的流速均为v=0.8m/s。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于1.2m/s，试0确定倒虹吸管的管径d及倒虹吸管两端的水位差H。【解题要点】据题意4x0.11.2x3.14=0.326m取标准管径d=300mm326mm。管中流速取图示基准面（0-0）、过流断面（1

23、-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1-2列伯努利方程考虑到片2=1.0，得第7章明渠恒定流动一、单项选择题明渠中不可能出现的流动为（C）。A.恒定均匀流B.恒定非均匀流C.非恒定均匀流D.非恒定非均匀流对于有压管道均匀流，必有（C）。A.i=JB.i=JC.J=JD.i=J=JPPP3梯形断面渠道的正常水深h二(D)。0A.f(Q,b,m)B.f(Q,b,m,n)C.f(Q,b,m,i)D.f(Q,b,m,n,i)水力最优断面是指(D)的渠道断面。A.造价最低糙率最小在Q、i、n一定时，过流面积A最大在A、i、n一定时，通过流量Q最大5欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等，则渠道的边

24、坡系数m应为(C)。A.1.5B.1.0C.0.75D.0.56.有过水断面面积、糙率、底坡均相同的四条矩形断面棱柱形长直渠道，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(C)。A.b1=4.0m，h01=1.0mB.b2=2.0m，h02=2.0mC.b3=2.8m，h03=1.4mD.b4=2.6m，h04=1.5m二、计算分析题1某铁路路基排水采用梯形断面渠道，已知底宽b=0.4m，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.025，渠底坡度i=0.002，设计水深h=0.6m，试求渠道的通过能力Q。【解题要点】过流面积A二(b+mh)h二(0.4+1.0 x0.6)x0.6二0.6m2水力半径流速流量0.6b+2：1+m2h0.4+2：1+1.02x0.6v=nR2/3i1/2=0.025x0.2862/3x0.0021/2=0.777m/sQ=Av=0.6x0.777=0.466m3/s2试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量Q二10m3/s，沟底坡度依地形条件采用i=0.004，断面采用边坡系数m=1.0的梯形，并用小片石干砌护面(粗糙系数n=0.020