试卷代号：1123 座位号■ 中央广播电视大学2009一2010学年度第一学期“开放本科”期末考试（半开卷） 流体力学 试题 2010年1月 题 号 二 三 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题（每小题3分，共15分） 1.在明渠均匀流中取一六面体，作用在该六面体上的表面力有() A.切向力、正压力 B.正压力 C.正压力、重力 D.切向力、重力 2.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门已控制流量，若水箱内水面随时 间变化，当阀门开度一定时，管中水流为() 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 3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是() A.呈抛物线分布 B.呈对数线分布 C.呈椭圆曲线分布 D.呈双线分布 781
试卷代号 2 3 座位号rn 中央广播电视大学 2 0 0 9 0学年度第一学期"开放本科"期末考试(半开卷) 流体力学试题 2010 年1 |题号|一|二|三|四 l总分| |分数 I I |得分|评卷人| I I 择题 每小 共 臼 1.在明渠均匀流中取一六面体，作用在该六面体上的表面力有( A.切向力、正压力 B. C. D. 2. 箱上 逐渐 形 管 若水 面 随 间变化，当阔门开度一定时，管中水流为( ) A. 定均 B. 非均 C. 恒定均 D. 非均 3. 速分 ) A. 抛物线分布 B. 线分 c.呈椭圆曲线分布 D. 双线分布 781
4.总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是() A.总水头线总是沿程升高 B.总水头线总是在测压管水头线的上方 C.测压管水头线沿程升高 D.测压管水头线总是沿程下降的 5.跌水的形成条件是() A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流 C.从缓流过渡到缓流 D.从缓流过渡到急流 得分 评卷人 二、判断题（每题2.5分，共15分）】 1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。() 2.长管是指管道几何长度较长的管道。() 3.对于短管，若管路（管径、管长及布置）完全相同、作用水头相等，自由出流与淹没出流 的流量是相同的。() 4.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。() 5.恒定流一定是均匀流。() 6.在恒定流情况下，流线与迹线重合。() 得分 评卷人 三、简答题（每题5分，共20分） 1.为什么要建立连续介质模型？ 2.能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？ 3.简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数入的变化规律。 782
4. 基本规 ) A. B. 是在 管水 c.测压管水头线沿程升高 D. 5. 跌水 条件是 ) A.从急流过渡到急流 B. 流过搜 c.从缓流过渡到缓流 D. 缓 流 得分|评卷人 二、判断题(每题 共15 1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。( ) 2. 长管 指管道几何长度 ) 3. 管径 管长及 用水 相 等 淹 没 的流量是相同的。( ) 4. 粗糙 道一定 粗糙 ) 5. 一定是 ) 6. 在恒定 流 流线 迹线重 ) 得分|评卷人 三、简答题(每题 2 0 1.为什么要建立连续介质模型? 2. 量损失有 形式 生能 量损 失 理原 是什 3. 兹实验 数A 782
4.如图所示管路系统，I、Ⅲ段为均匀管，Ⅱ段为收缩管（收缩程度较大），试问： (1)当阀门开度一定时，若水箱中水面保持不变，各段管中是恒定流还是非恒定流？是均 匀流还是非均匀流？ (2)当阀门开度一定时，若水箱中水面随时间而下降，各段管中是恒定流还是非恒定流？ 阀门 一·攻 得分 评卷人 四、计算题（共50分） 1.如图所示，容器中盛有水，右侧为一测压管；左侧为一U形测压管，管中为水银。已知： h=0.5m,h2=0.2m,求右侧测压管中水面高度h1=？(12分) 容器 783
4. 段为均 II 缩程 较大 ，试问: (1)当阀门开度一定时，若水箱中水面保持不变，各段管中是恒定流还是非恒定流?是均 匀流还是非均匀流? (2) 开度 面随时 而下 是恒定 流 是非恒定 =口 阀门 Q 一一--I- !得分|评卷人| 四、计算题(共 I I I 1.如图所示，容器中盛有水，右侧为一测压管;左侧为 u形测压管，管中为水银。已知: h=O. 5m ,h 2 =0. 2m ==? (1 容器 783
2.如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流人右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对 压强p=29.4kPa,两水箱液面高差H=2.0m,管长l=5m,管径d=0.20m,管路沿程水头损 失系数入=0.02，在恒定流情况下，求通过流量？(18分) P 3.如图所示一虹吸管，上下有水位差为H=2.5m,虹吸管顶部与上游水面高差为h,= 2.0m,虹吸管顶部前，管长为5.0m,虹吸管顶部后，管长为10.0m,管径d=0.2m,管道沿程 阻力系数A=0.02,进口（带有莲蓬头）局部阻力系数5陆=3.0，每个弯管局部阻力系数5= 0.3,5两=2.0求： (1)流量Q=? (2)虹吸管最大真空值色=？(20分) pg B 784
2. 水箱 水通过 右侧 左水 表 面 压强 2 9 水箱液 Om 管 径 程水 失系数 ;' 2，在恒定流情况下，求通过流量? 08 '\7 Pt - 一一』可 I Q 1 3. 所示一虹 吸 虹 吸 顶 部 与 上 面 高 2. Om 管顶部前 为5. Om 管顶 部后 为10. Om 管 径 阻力系数 ;' 2，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数~J!l =3. 0 ，每个弯管局部阻力系数 fi = O. 如=2.0 (1)流量 (2) 虹 吸管最 (20 pg -t!" ::t:: J 784
试卷代号：1123 中央广播电视大学2009一2010学年度第一学期“开放本科”期末考试（半开卷） 流体力学试题答案及评分标准 (供参考) 2010年1月 一、选择题（每小题3分，共15分】 1.D 2.D 3.B 4.B 5.D 二、判断题（每题2.5分，共15分）】 1.X 2.X 3./ 4.X 5.X 6. 三、简答题（每题5分，共20分） 1.答：液体（气体）是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。工程上研究的流体，关心的是 流体宏观的物理性质。把流体看成为由质点组成的连续体一连续介质模型，目的是建立描 述流体运动的连续函数，便于应用数学工具，解决工程实际问题。 2.答：有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性，二是因为固体 边界条件的影响。 3.答：尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数入的变化规律，文字表述或数学公式表述。 层流：A=(Re):水力光滑区：A=f(Re):过渡粗糙区：X=fRe,兰) 粗糙区（阻力平方区）：A=了（登）. 4.答： (1)各段管中都是恒定流，I、Ⅲ段为均匀流，Ⅱ段为非均匀流。 (2)各段管中水流都是非恒定流。 四、计算题（共50分）】 1.解：(1)画出两个等压面（通过A点画-一个，通过U形测压管中水银液面画一个） (2)列方程： PA=pghi (1) pA十Pgh=PHgh2(2) (5分) 将(1)式带人(2)整理得： h=(pHgh2-pgh)/pg=13.6h2-h=13.6×0.2-05=2.22m 答：右侧测压管中水面高度h1=2.22rm。 (7分) 785
试卷代号 1 1 中央广播电视大学 0 0 0学年度第-学期"开放本科"期末考试(半开卷) 流体力学试题答案及评分标准 (供参考) 2010 年1 -、选择题{每小题 3分，共 5分) 1. D 2. D 3. B 4. B 5. D 二、判断题{每题 5分，共 5分} 1. X 2. X 3. .J 4. X 5. X 6. .J 三、简答题{每题 5分，共 0分} 1.答:液体(气体)是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。工程上研究的流体，关心的是 流体宏观的物理性质。把流体看成为由质点组成的连续体一一连续介质模型.目的是建立描 述流体运动的连续函数.便于应用数学工具，解决工程实际问题。 2. 沿程能量 能量损失两种 流体具有粘滞 二是 边界条件的影响。 3. 尼 古 沿程阻 数A 化规 表述或 表述 层流 }， }， 粗糙区(阻力平方区 }， φ。 4. (1)各段管中都是恒定流; II 均匀 流 (2) 各段 水流都 四、计算题{共 0分) 1.解:(1)画出两个等压面(通过 A点画一个，通过 U形测压管中水银液面画一个〉 (2) 方程 PA =pghl (1) PA 十pgh=PHgh (2) (5 将(1)式带入 )整理得: hI=(pHgh 2-pgh)/pg=13. 6h2-h=13. 6XO. 一05=2.22m z右侧测压管中水面高度 =2. 22m a (7 785
2.解：以右水箱水面为基准面，取a=1.0,管道进口局部损失51=0.5，管道出口局部损失 5e=1.0,管中流速v (1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 卫= p8i1000X9.8=3m(水柱) 29400」 (6分) (2)列能量方程： H+2+0=0+0+0+(5+a台+5 pg 2g 2+3=0.5+0.02品2+1.o装 1 = √2g·5=7.0m/s (6分) (3)流量： Q-40=“02.7=0.2198m/s=219.8L/5 4 答：通过流量Q=0.2198m3/s. (6分) 3.解：(1)以上游水面为基准面，列能量方程： H+0+0=0+0+0+a号+∑装 2.5=(0.025+)0+3.0+0.3×3+2.0+1.0)=8.4 0.2 2g 2g V&7v2g"25=2.415m/5 =I =102.2.415=0.0758m/3 Q=xd2 (8分) 4 (2)以上游水面为基准面，列上游过流断面和顶部2一2段间的能量方程： 0+0+0+0-A+e+2g+a号+a+5)后 Pg 「2g =--o+A号+a+塔-2.0-1.0+0022+30+0.3)2铝 Pg 2g 2=-2.0-1.428=-3.428m(水柱） (8分) pg 答：(1)流量Q=0.0758m3/s (2)虹吸管最大真空值发生在顶部，最大真空值为3.428m(水柱) (4分) 786
2. 右水 水 面 准面 1. 部损 =0.5 '..=1. 流速 (1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 P 29400 JE= 石=3m( 水 柱 (6 (2) 列能量方程 H+ 问+0+0+ ('I +).去+，..)三 2+3= (0.5+0.02 0.2 ' 1.~. 0)y , 2g (3) 流量 11: 0 O. 22 . ~.~ 0 7=0. 2198m3 /5=219. 8L/s 答:通过流量 (6 3. (1 水 面 列能 5+10 , _ _ , _ _, , _ , _ _ , . _, .J _..J 2.5=(ω0.0ω2 一一0.2 一+3.0+0. , _ . y, y.y"y 3X3+2. , _.y 0+, 1. ~'Y'2g 0ω) 一=8.4v.. 2g v= 1 v'2g 0 2. 5 =μ15m/s ..18. 4 QW-zw-n qz =主子 2.415=0.0758 时/5 (8 (2) 上游水面 准面 部2-2 能量方程 忡忡忡叫+去+丢 P. , ,. _ ,. , _~ 5 ,_ _ , _, 2. 4152 2=-hl-u+ _ _ _ 0 2 0:2 +3.0+0_ 3) 主主 1. 428=-3. 428m( (8 pg 答: (1)流量 0758m3 /5 (2) 发 生 2 8 (4 786