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南京工业大学 工程流体力学 试题（A ）卷（闭）2012--2013 学年第 二 学期 使用班级 安全1101-02, 班级 学号 姓名1、一根直径为d 1 = 0.1m 的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径为d 2 = 0.05m 喷口，水从此喷入大气中。
设喷口水流速度为v 2 =20m/s ，忽略一切损失，试计算低于喷口h = 4 m 处水管截面上的压强p 1。
解：sm v v d v d v /1005.0201.0112211=⨯=⨯= Pap p gv z p g v z p 51221222221111078.3087.92204807.9210980722⨯=⨯+=⨯+++=++γγ 2、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。
设容器内压力表读数为 p = 106Pa ，H = 3m ，管嘴大小口直径 D = 5cm ，d = 1cm 。
试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F 。
解：连续性方程：122121515v v v v dv D v =⨯=⨯=静力学基本方程5611103.103980710⨯=⨯+=+=p Hp p γ 伯努利方程sm v v v gv g v p /26.9807.9225807.929807103.102212121522211=⨯=⨯+⨯=+γs m v D q V /1082.126.9)105(4141322212--⨯=⨯⨯⨯==ππ动量方程NF F FA p F v v q V 9.134626.941082.11000102541103.10)(2451112=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-==---∑πρ3、一贮水箱通过一直径为d 的底部小孔排水，设排放时间t 与液面高度h ，重力加速度g ，流体密度ρ，粘度μ等参数有关，试用量纲分析法（1）取h, g,ρ为基本量，求包含时间的无量纲量Π 1 ； （2） 取d , g ,ρ为基本量，求包含粘度的无量纲量Π 2 。
17春西南交《工程流体力学A》在线作业二答案一、单选题（共35 道试题，共70 分。
）1. 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是( )。
A. 切应方和压强B. 切应力和剪切变形速度C. 切应力和剪切变形D. 切应力和流速正确答案：2. 均匀流特征不包括( )。
A. 流线平行B. 过流断面上符合静水压强分布C. 流速及流速分布流程不变D. 流速缓慢正确答案：3. 从本质上讲,紊流应属于( )A. 恒定流B. 非恒定流C. 均匀流D. 恒定非均匀流正确答案：4. 相对压强的起点是( )。
A. 绝对真空B. 1个标准大气压C. 当地大气压D. 液面压强正确答案：5. 粘性流体的测压管水头线的沿程变化是( )。
A. 沿程下降B. 沿程上升C. 保持水平D. 不一定正确答案：6. 欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等,则渠道的边坡系数应为( )。
A. 1B. 1C. 0D. 07. 在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( )。
A. 重合B. 相交C. 相切D. 平行正确答案：8. 渗流模型与实际渗流相比较( ).A. 流量相同B. 流速相同C. 各点压强不同D. 渗流阻力不同正确答案：9. 并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度L2＝3L1，通过的流量为( )。
A. Q1=Q2B. Q1＝1.5Q2C. Q1=1.73Q2D. Q1＝3Q2正确答案：10. 水力最优矩形断面，宽深比是( ).A. 0.5B. 1C. 2D. 4正确答案：11. 在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将( ).A. 增大B. 减小C. 不变D. 以上都可能正确答案：12. 在水力学中,常取的基本量纲为( )A. 质量量纲M、长度量纲L、时间量纲TB. 流量量纲Q、长度量纲L、时间量纲TC. 流速量纲V、长度量纲L、时间量纲TD. 加速度量纲A、长度量纲L、时间量纲T正确答案：13. 变直径管的直径d1=200mm，d2=100mm，V2=6m/s，V1为( )。
《工程流体力学》习题与真题（内部学习资料）《工程流体力学》试卷（答题时间120 分钟）班级姓名班级序号成绩一．名词解释(10分,每题2分)1.粘性。
2.流线。
3.流量。
4.速度环量。
5.边界层。
二．简答题（20分每题10分）1．简述定常不可压粘性流体有压管流中层流和紊流的基本规律。
2．画出无限空间自由淹没紊流射流结构图，并说明其几何、运动、动力特征。
三、选择与填空（30分）1．两平板相距0.1mm，中间充满了粘度为μ=0.00114Pa/s的流体，上平板相对下平板的运动速度为3.5m/s，则平板表面的切应力为Pa。
（3分）2．某点的计示压强是1.36米水柱，当地大气压是10米水柱，则该点处的绝对压强是KPa。
（3分）3．如图1所示不可压流动，d1/d2=3，则v2/v1= 。
（2分）图1 图24．某平面形心处的压强为25KPa，受压面积为6平方米，则作用在该平面上的压力为N。
（2分）5．水在管中流动，雷诺数为1890，则其流态为。
（1分）6．扰动在不可压流场中的传播速度是，在可压流场中的传播速度是。
（A．无穷大B．有限大）。
（1分）7．如图2所示，设H=3m，不计损失，则出口速度为m/s。
（2分）8．两水管的有压流动相似，d1/d2=3，则v2/v1= 。
（2分）9．如图3所示，图a是，图b是。
（A．无旋流 B．有旋流。
）（1分）图3 图4v＝，10．理想不可压流体作平面无旋流动，其流函数为kxy，则xy v ＝ 。
（2分） 11．如图4所示，流体分别在渐扩管和渐缩管中流动，则在 中易发生边界层的分离。
（A ．渐扩管 B ．渐缩管）。
（1分）12．某正激波前速度系数为2.3，则波后速度系数为 。
（1分） 13．如图5所示为小扰动在不同来流速度场的传播，则来流速度在图a 中 ，图b 。
（A ．Ma ＞1 B ．Ma ＜1 C ．Ma =1＝。
（1分）图5(a) 图5(b) 图614．设某管路的水力直径为4.8m ，则其水力半径为 m 。
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1.理想流体是指忽略( C ）的流体。
A。
密度 B。
密度变化 C。
黏度 D。
黏度变化2.不可压缩流体是指忽略( B ）的流体.A.密度 B。
密度变化 C.黏度 D。
黏度变化3。
下列各组流体中,属于牛顿流体的是（ A ）。
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4.下列各组力中，属于质量力的是（ C ）。
A。
压力、摩擦力 B。
重力、压力 C.重力、惯性力 D.黏性力、重力5。
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。
A．面积 B．体积 C．质量 D．重量二、多项选择题1。
下列关于流体黏性的说法中，正确的是（ ABCDE ）。
A。
黏性是流体的固有属性B.流体的黏性具有传递运动和阻碍运动的双重性C。
黏性是运动流体产生机械能损失的根源D。
液体的黏性随着温度的升高而减小E．气体的黏性随着温度的升高而增大2。
牛顿内摩擦定律中的（BDE )。
A.为流体的运动黏度B。
为流体的动力黏度C。
为运动流体的剪切变形D.为运动流体的剪切变形速率E.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.（×）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1.某流体的温度从0℃增加至20℃时,其运动黏度增加了15％,密度减小了10％，试求其动力黏度将增加多少(百分数）？【解】设0℃时，流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为；20℃时，各物理量将均产生一增量,即分别为.联立得将代入上式,得2.若某流体的动力粘度=0。
1N.s/m2,粘性切应力N/m2，试求该流体的流速梯度。
【解】由牛顿内摩擦定律，得第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 B。
2012—2013学年第3学期课程离线作业课程名称：流体力学A班级（全称）：学号：姓名：西南交通大学网络教育学院直属学习中心第一次作业33.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。
34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，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和相对压强。
解：由得水箱液面的相对压强绝对压强或93.1kPa35. 如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知，试求A 点的真空压强及真空度。
解：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点真空压强及真空度36. 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，宽度为，闸门两侧水深分别为和，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：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系式中故37. 利用检查井作闭水试验检验管径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：排水管堵头形心处的相对压强堵头所受的静水总压力38.如图所示盛水（重度为）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 。
解：取上半球为隔离体，由，得式中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39. 如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数=300mm，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强和 A、B两断面间的机械能损失。
解：由差压计原理得由伯努利方程考虑到 ,得A、B两断面间的机械能损失40. 如图所示，为测流需要，在宽度m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m。
第 1 章绪论选择题（ a ）流体的分子； （ b ）流体内的固体颗粒； 【1.1 】 按连续介质的概念，流体质点是指：（ c ）几何的点；（ 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。
解：流体质点是指体积小到可以看作一个几何点，但它又含有大量的分子， 且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。
（ d ）【1.2 】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是：（ a ）切应力和压强； （ b ）切应力和剪切变 形速度；（ c ）切应力和剪切变形； （ ）切应力和流速。
ddv dv解：牛顿内摩擦定律是dy，而且速度梯度dy是流体微团的剪切变形速度dddt ，故dt 。
（ b ）【1.3 】 流体运动黏度 υ 的国际单位是： （ a ） m 2/s ；（ ） N/m 2 ；（ ） kg/m ；（ ）N ·s/m 2。
bcd解：流体的运动黏度 υ 的国际单位是 m 2 /s 。
（ a ）p 【1.4 】 理想流体的特征是：（ a）黏度是常数；（ b ）不可压缩；（ c ）无黏性；（ d ）符合RT。
解：不考虑黏性的流体称为理想流体。
（ c ）【1.5 】当 水的 压 强 增 加一 个 大 气 压 时， 水 的 密 度 增 大约 为 ：（ a ） 1/20 000 ；（ b ） 1/1 000 ；（ c ） 1/4 000 ；（ d ） 1/2 000 。
解 ： 当 水 的 压 强 增 加 一 个 大 气 压 时 ， 其 密 度 增 大 约 dkdp0.5 10 9 1 105120 000 。
（ a ）【1.6 】 从力学的角度分析，一般流体和固体的区别在于流体：（ a）能承受拉力，平衡时不能承受切应力； （ ）不能承受拉力，平衡时能承受切应力； （ ）不能承受拉力，bc平衡时不能承受切应力； （d ）能承受拉力，平衡时也能承受切应力。
解：流体的特性是既不能承受拉力， 同时具有很大的流动性， 即平衡时不能承受切应力。
西南交《工程流体力学A》在线作业一
明渠中不可能出现的流动为( )。
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
参考选项：C
已知某变径有压管段的管径之比 ,则相应的雷诺数之比 ( )。
A:1
B:2
C:3
D:4
参考选项：B
粘性流体总水头线沿程的变化是( )。
A:沿程下降
B:沿程上升
C:保持水平
D:前三种情况都有可能
参考选项：A
比较重力场(质量力只有重力) 中，水和水银所受单位质量力Z水和Z汞的大小( )。
A:Z水Z汞
B:Z水=Z汞
C:Z水Z汞
D:不定
参考选项：B
下列各组物理量中,属于同一量纲的是( )。
A:密度、运动黏度、动力黏度
B:流速系数、流量系数、渗流系数
C:压强、压力、切应力
D:管径、水深、水头损失
参考选项：D
下列说法中，正确的说法是( )。
A:理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒
B:理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒
C:理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒
D:理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒
1。
工程流体力学A第一次作业四、主观题(共8道小题)33.简述流体的形态特征和力学特征。
参考答案：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。
34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，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和相对压强。
参考答案：由得水箱液面的相对压强绝对压强或93.1kPa35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知，试求A 点的真空压强及真空度。
参考答案：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点真空压强及真空度36.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，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。
参考答案：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系式中故37.利用检查井作闭水试验检验管径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。
参考答案：排水管堵头形心处的相对压强堵头所受的静水总压力38.如图所示盛水（重度为）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 。
参考答案：取上半球为隔离体，由，得式中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39.如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数=300mm ，管流速度m/s ，相对压强，，试求相对压强和A、B 两断面间的机械能损失。
参考答案：由差压计原理得由伯努利方程考虑到,得A、B两断面间的机械能损失40.如图所示，为测流需要，在宽度m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，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。
主观题：
作业一：
1、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。
2、一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，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和相对压强。
由
得水箱液面的相对压强
绝对压强
或93.1kPa
3、如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知，试求A 点的真空压强及真空度。
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
及真空度
4、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
，宽度为，闸门两侧水深分别为和，
角为
为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。
为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系
式中
故
5、利用检查井作闭水试验检验管径
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2
59.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。
排水管堵头形心处的相对压强
堵头所受的静水总压力
6、如图所示盛水（重度为
）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 。
取上半球为隔离体，由
，得
式中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
7、如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径mm，管轴上A、
B两点高差400mm，U形水银差压计读数
=300mm ，管流速度m
/s ，相对压强，，试求相对压强和 A、B 两断面间的机械能损失。
由差压计原理
得
由伯努利方程
考虑到,得A、B两断面间的机械能损失
8、如图所示，为测流需要，在宽度
m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 ，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。
，下游水深
上游水深
据连续性方程
得（1）
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（）
得（2）
联立（1）、（2）两式，得
故渠道流量
作业二：
1、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
进行水工模型实验。
已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞内设计水深m 和设计流速m/s 。
试确定模型的几何尺寸和模型流量。
（1
）由给定线性比尺计算模型各几何尺寸
模型宽
模型高
模型水深
（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量
由弗劳德准则
，得流速比尺
，故
流速
流量
2、已知钢筋混凝土输水管道的水力半径
，水以均匀流流过1km 长度上的水头损失，管壁粗糙系数，试求管中的流速和流量。
由谢才公式
和曼宁公式,得流速
流量
3、水从封闭容器A经直径
、长度的管道流入容器B。
已知容器A 内水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。
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
得
管路流量
4、一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，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，管长，上、下游渠道的流速均为。
为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差。
据题意
得
取标准管径。
管中流速
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1→2列伯努利方程
考虑到
，得
5、
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
，沟底坡度依地形条件采用
，断面采用边坡系数
的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数）。
将
和
代入明渠均匀流基本公式
，得
取渠道断面尺寸
作业三：
1、简述堰流的定义及堰的分类。
答：水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。
水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间孔口流出时，这种水流状态叫做闸孔出流。
当顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时，水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。
工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头H的比值大小及水流的特征将堰流分作：
1．薄壁堰流：即。
2．实用堰：即。
3．宽顶堰流：即。
2、试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径。
已知河道设计流量（据水文计算得)m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流
速m/s ，桥下游水深m
，选定小桥进口形式后知
，取动能修正系数。
从出发进行设计：
①判别流动状态
因
，故小桥过流为自由式。
67
.0
<
H
δ
5.2
67
.0<
<
H
δ
10
5.2<
<
H
δ
②计算孔径
取标准孔径
③校核
，已转为淹没式过流。
（可以）
3、简述渗流系数的确定方法。
答：经验法，室内测定法，野外测定法（或现场测定法）。
