浙大工程流体力学试题卷和答案解析

2002-2003学年工程流体力学期末试卷

一、单项选择题〔每题2分，共20分〕

1、一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下

4.2米处的测压管高度为2.2m,设当地压强为

98KPa,那么容器内液面的绝对压强为水

柱。

(a)2m(b)lm(c)8m(d)-2m

2、断面平均流速。与断面上每一点的实际流速u的关系是,

(a)u=u(b)u>u(c)u<u(d)U>USSJU<U

3、均匀流的定义是o

(a)断面平均流速沿流程不变的流动；

(b)过流断面上各点流速相互平行的流动；

(c)流线皆为平行直线的流动；

(d)各点流速皆相等的流动。

4、与牛顿内摩擦定律有关的因素是。

(a)压强、速度和粘度；

(b)流体的粘度、切应力与角变形率；

(c)切应力、温度、粘度和速度；

(d)压强、粘度和角变形。

5、流量模数K的量纲是_____

(a)L3「2(b)(c)l_2「l(d儿2「1

6、设模型比尺为1:100,符合重力相似准那么，如果模型流速为0.6m/s,那

么原型流速。

(a)60m/s(b)0.006m/s(c)60000m/s(d)6m/s

7、在孔口的水头值与孔口的面积一样的情况下，通过管嘴的流量______孔口的

流量。

(a)等于(b)大于©小于(d)不能判定

8、圆管流中判别液流流态的下临界雷诺数为。

(a)2300(b)3300(c)13000(d)575

9、流速势函数，求点［1,2)的速度分量为。

(a)2(b)3(c)-3(d)以上都不是

10、按与之比可将堰分为三种类型：薄壁堰、实用堰、宽顶堰

(a)堰厚堰前水头(b)堰厚堰顶水头(0堰高堰前水头(d)堰高堰顶水头

二、简答题〔共24分〕

1.静水压强的特性(6分)

2.渐变流的定义及水力特性(6分)

3.边界层的定义及边界层中的压强特性(6分)

4.渗流模型简化的原那么及条件(6分)

三、计算题〔共56分〕

1、体小题14分)

有一圆滚门，长度Z=10m，直径。=4m，上游水深M=4m，下游水深从=2m,

求作用在圆滚门上的水平和铅直分压力。

2

题1图

2、体小题12分）

设导叶将水平射流作的转弯后仍水平射出，如下图。假设最大可能的支撑力为

尸，射流直径为d,流体密度为0,能量损失不计，试求最大射流速度14o

3、（本小题16分）

山水箱经变直径管道输水，％16m,直径

d=d二50mm,%=70mm,各管段长度见图,

沿程阻力系数尤=。。3,突然缩小局部阻力系数

仆。力今）1对应细管流速】，其他局部阻吃

4,"2.电

力系数自定。

6m4m110m

〔1〕试求流量。Q=10L/S,VI=

5.1m/s,v2=2.6m/s

（2）定性绘制出管道的测压管水头线与总水头

线。

4、（本小题14分〕

某梯形断面棱柱体密实粘土渠道，底坡/=0.0002,边坡系数m=2.0,糙率n

=0.023,设计底宽d14m,设计水深/70=2.5mo不冲允许流速方=0.85即25,

不淤允许流速〃〃=0.4~0.6m/s。

〔1〕求渠道的设计流量；

〔3〕校核渠道是否满足不冲不淤要求。

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2002-2003学年工程流体力学期末试卷答案

一、单项选择题〔每题2分，共20分〕

cdcbbdbabb

二、简答题〔共24分〕

1.一个特性，3分

2.定义3分，特性：平面1分；符合静水压强分布2分

3,定义4分，特性：2分

4.原那么，2分，条件：4分

三、计算题〔共56分〕

1、体小题14分）

左边水平力：3分，方向：1分，右边水平力：3分，方向：1分,Fx=588KN

垂直压力：5分，方向：1分Fz=923KN

2、（本小题12分）

%2=2〃(QXJIx0

公式：6分，结果：6分

3、体小题16分)

(1)10分，能量方程：4分；连续性方程：2分，水头损失系数计算2分，

结果：2分

(2)6分，错一处，扣1分

4、体小题14分〕

水力半径/?的计算：2分,/?，886m;Q的计算公式结果：6分，044.6m3/s

平均流速1/的计算：2分IZ=0.938m/s

不冲流速计算：2分，，=0.996m/s

比拟结果：2分

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2003-2004学年工程流体力学期末试卷

一、填空题〔除8、9、10小题每空2分外，其余每空1分，共18分)

1.浮体的稳定平衡条件为，潜体的稳定平衡

条件为O

2.两根直径不等的圆形管道，通过的液体不同，它们的临界雷诺数〔相等,不

等〕。

3.要使圆柱形外管嘴正常工作〔管内真空度不超过7.5^水柱)，那么管嘴的最大作用水头

H为.

4.半满圆管流，直径d=400冽冽，那么其水力半径为°

5.圆管层流的动能修正系数与动量修正系数均〔大于、小于、等于〕圆管紊流，

这是因为紊流过水断面上流速分布比层流过水断面上流速分布更。〔均匀、不

均匀〕

6.欧拉加速度包括位变加速度和时变加速度，而在恒定流中加速度为零。

7.满足重力相似准那么〔佛汝德准那么〕，流量、流速、时间比尺同长度比尺3

的关系是"二,2=o

8.有一矩形无侧收缩薄壁堰,堰宽B=O.5m,堰上水头H=0.2m,流量系数为0.42。当堰

流为自由出流时，通过薄壁堰的流量为O

9.煤油管路上的文丘利流量计中通过的流量为100Lis,煤油运动粘度为4.5x10

飞病不。现用运动粘度为1x10Y阳2的水在缩小为原型1/3的模型上试验,那么模

型上的流量为O

10.流速势0=,那么可得流速分布场为：生=,_uy_=_

二、单项选择题〔在每题的四个备选答案中，选出一个正确的，并将其号码写在题后的括号内，

每题2分，共24分）

1.与牛顿内摩擦定律有关的因素是〔Jo

A.压强、速度和粘度B.流体的粘度、切应力和角变形率C.切应力、温度、粘度

和速度D,压强、粘度和角变形

2.满足以下哪个条件，方程0认=常数〔Q为流体的密度，U为断面平均流速，A为总

流的过流断面面积〕就能成立。〔)

A.理想流体B.恒定流动C.流体不可压缩D.流动无

旋

3.圆管紊流核心处的流速分布呈分布。〔〕

A.抛物线型B.对数或指数规律C.线性D.均匀

4.明渠非均匀流的三种流态：急流、缓流和临界流，可用以下哪种方法来进展判别？

〔)

A.弗劳德数B.临界底坡C.临界水深D.以上三种方

法均可

5.压力表的读值是〔〕

A.绝对压强；B.绝对压强减去当地大气压；

C.绝对压强加当地大气压；D.当地大气压减去绝对压强。

6.水在等直径垂直管道内流动，相距斑两断面间的水头损失也

等于〔〕

A

B.

C.

D.

7.作为均匀流的定义，下面几种提法中哪一种是正确的？〔〕

A.断面平均流速沿流程不变的流动B.流线皆为平行直线的流动

C.过流断面上各点的流速相互平行的流动D.各点流速皆相等的流动

8.圆管均匀流中,过流断面上切应力分布为〔)

一叁工》R一

9.作用水头和直径都一样的孔口、管嘴，其出流流速和出流流量之间的关系是〔

A.V为＜I/嘴Q孔＜Q嘴B.1/孔＜I/嘴Q孔＞Q嘴。，孔＞1/嘴Q孔

＜Q嘴D.1/孔〉1/嘴。孔＞Q嘴

10.渗透系数反映土的透水性，其量纲是〔)

A.与流速一样B.与流量一样C.与面积一样D.无量纲

11.粘性底层的厚度随雷诺数的而.(〕

A减小，减小B.增大，增大C.增大，减小

D.以上三种情况都不对

12.一封闭容器水面的绝对压强夕=85kPa,中间玻璃管两端开口，当既无空气通过玻璃管

进入容器，又无水进入玻璃管时，玻璃管应深入水面下的深度h为〔〕

A.0.85m[―1旧

B.1.33mL_J

片；：nn

三、简答题〔共22分〕

1.简述渗流模型及其应满足的条件。〔6分〕

2.试述明渠均匀流、非均匀流时的断面单位能量Es和单位重量流体所具有的总机械能E沿

程变化情况。〔6分〕

3.试述流函数的两个特性。(4分〕

4.设定性画出图示管道的测压管水头线和总水头线。（管径沿程不变）（6分）

1、钢制空心圆柱一侧挡水，园柱直径d=3m,挡水高度日二3m,求每米长的园柱所

受的水平压力和垂直水压力的大小及作用位置，并说明此水平压力和垂直压力的合力通过圆

心。〔半圆的重心离半圆圆心的距离看=4与3肛，为半径〕。〔12分〕

（题1图）（题3图）

2.有一_L质渠道，其底坡/=0.005，边坡系数m=1,5，粗糙系数":0.025，流量（?=3m3/s,

不冲流速为1.5m/s.如果按水力最优断面条件设计，断面尺寸如何？是否符合不冲条件。

〔12分〕

3.有一中等直径钢管并联管路，流过的总流量为0.08m3/S,&=200mm,&=200mm,

长度A=200m,^=800mmZI=X2=0.024（12分〕

Q）求并联管中的流量Q、Q；A、B两点间的水头损失；

（2）假设将两管道改为串联，并且管道两端A、B间的水头损失维持不变，求管道中所通过

的流量Qo

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2003-2004学年工程流体力学期末试卷参考答案

一、填空题〔除8、9、10小题每空2分外，其余每空1分，共18分〕

1.定倾中心在重心之上，浮心'在重心之上。

2.相等。

3.10mo

4.100mm。

5.大于,均匀。

6.时变。

7.12.J10J

多,4，。一

8.0.00376m3/So

9.7.41L/S。

10.2x,l-2yo

二、单项选择题I在每题的四个备选答案中，选出一个正确的，并将其号码写在题后的括号内，

每题2分，共24分〕

1、B2、B3、B4、D5、B6、A7、B8、B9、A10、

A11、C12、C

三、简答题〔共22分）

1.答：渗流模型是忽略了土壤颗粒的存在，认为水充满整个渗流空间的模型，且满足:

〔1〕对同一过水断面，模型的渗流量等于真实的渗流量。

(2)作用于模型任意面积上的渗流压力，应等于真实渗流压力。

(3)模型任意体积内所受的阻力等于同体积真实渗流所受的阻力。

2.答：明渠均匀流…8沿程不变。而总机械能£沿程总是减小。

明渠非均匀流-----A沿程可增大、减小，也可不变。而总机械能£沿程总是减小。

3.答：〔1〕流函数等值线就是流线。

(2)不可压缩流体的平面流动中，任意两条流线的流函数之差dy等于这两条流线间

所通过的单位宽度流量dq.

4.答：如下图：

四、计算题〔共36分J

1、〔12分〕

(1)设丫=理，求圆柱每米长度上所受的力：

1).^=1^2xl=44.10kN2分

2

作用点：离水面石，牙=2m1分

3

方向：向左。1分

2).5=号=34.636kN3分

作用点：半圆重心，离圆心J0=-=0.64m1分

3K

方向：向上。1分

(2)合力作用点：合力尸要通过圆心。〔如图所示〕，那么力三角形必

须满足

殳二l("为)=0.7854,而—=0.78543分

故，合力通过圆心.

2.〔12分〕

按水力最优条件设计，有

—=2(J1+»—Q=0.612分

且R=Q5力2分

A=(b+mh)h=2Alh2

C=lj?V6=35.64mV2A2分

0=G4a=3.76潸=33分

h=0.92m

》=0.561m

y=C痛=1.782力2打=1.686m/s2分

y>1,5m/s不满足抗冲条件。1分

3.〔12分〕

⑴并联

4人亡=之匕亡2分

*12g42g

Q=Qi+Q21分

V2=0.85m/svi=2v2=1.70m/s2分

33

Q2=0.027m/SQi=0.053m/S1分

(2)串联

%人式十4AS斗人止2分

册2gd.2g册2g

di=d2Qi=Q21分

有vi'=v2>=0.76m/S2分

Q=0.024m3/S1分

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课程性质与目的工程流体力学是研究流体的机械运动规律及其应用的学科，是土木、水利类专业

的一门必修的根底课程。

本课程的目的是：通过各教学环节的学习，使学生掌握流体运动的根本概念、根本理论、

根本计算方法与实验技能，培养分析问题的能力和创新能力，为学习专业课程，并为将来在土木、

水利工程各个领域从事专业技术工作打下根底。

流体力学课程在专业教学中将为专门水力学、水文学、土力学、工程地质、土木工程施工、建筑

设备等多门专业根底课程和专业课程阐释所涉及的流体力学原理，帮助学生进一步认识土木、水

利工程与大气前1水环境的关系。本课程应到达的根本要求：〔一〕具有较为完整的理论根底，包

括：

1.掌握流体力学的根本概念；

2.熟练掌握分析流体流动的总流分析方法，熟悉量纲分析与实验相结合的方法，了解求解

简单平面势流的方法；

3.掌握流体运动能量转化和水头损失的规律，对绕流阻力有一定了解。

〔二〕具有对一般流动问题的分析和计算能力，包括：

1.水力荷载的计算；

2.管道、渠道和堰过流能力的计算，井的渗流计算；

3.水头损失的分析和计算。

〔三〕掌握测量水位、压强、流速、流量的常规方法。具有观察水流现象，分析实验数据和编写

报告的能力。

浙江大学建筑工程学院2007-2008学年流体力学课程总学时为56学时，其中16学时为实验，

40学时为理论教学。

理论教学教师邵卫云、张燕、包志仁、胡云进，课时安排参考：

章名主要内容学时数

第一章绪论流体力学的研究方法。主要物理性质。2学时

第二章流体静力流体静压强特性。流体静压强分布规律。压力体。作用在平面与

6学时

学曲面上的静水总压力。浮体的稳定性。

第三章流体动力流体动力学根本概念。无旋流。连续性微分方程。理想流体运动6学时

学根底微分方程。伯努利方程。速度势函数和流函数。

第四章恒定总流总流分析法。恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程及其

4学时

根本方程综合应用。

第五章量纲分析流动相似概念。雷诺准那么、弗劳德数准那么。量纲和谐原理。

2学时

与相似原理瑞利法和兀定理。

层流和紊流的判别。圆管层流与紊流的流速分布。紊流脉动与时

第六章流动阻力

均化。紊动附加切应力。混合长度理论。沿程水头损失与局部水6学时

和水头损失

头损失的计算。边界层与边界层别离。

第七章孔口及管

嘴不可压缩流体薄壁小孔口的计算。管嘴出流的计算。孔口的非恒定流。2学时

恒定流

第八章有压管道短管与长管的水力计算。水头线的绘制。管网计算原理。水击现

3学时

流动象