试卷代号：1123 座位 中央广播电视大学2010一2011学年度第一学期“开放本科”期末考试（半开卷） 流体力学 试题 2011年1月 题 号 一 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.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的力有()。 A.正压力 B.切向力、正压力 C.正压力、重力 D.正压力、切向力、重力 2.在水箱上接出一条等直径圆管，末端设有阀门已控制流量，若水箱内水面不随时间变 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 4.流体内部某点压强为2个大气压，用液柱高度为()。 A.10米水柱 B.22米水柱 C.20米水柱 D.25米水柱 5.水跃的形成条件是()。 A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流 C.从缓流过渡到急流 D.从缓流过渡到缓流 774
试卷代号 1 1 座位号 中央广播电视大学 2 0 2011 学年度第一学 末考 流体力学试题 2011 年1 题号 总分 分数 得分|评卷人 一、选择题{每小题 3分，共 5分} 1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力:作用在该六面体上的力有( )。 A.正压力 .切向力、正压力 c. 正压 2. 直径 末端 面不 随 时 化，当阀门开度一定时，管中水流为( )。 A. 恒定 流B.恒定非均匀 c.非恒定均匀流 .非恒定非均匀流 3. 面流速 )。 A. B. 对数 c.呈椭圆曲线分布 .呈双线分布 4. 为2 气压 柱高 )。 A. 10 米水 C. 20 5. 条件 )。 A. c.从缓流过渡到急流 774 B. 22 D. 25 米水柱 B. D
得 分 评卷人 二、判断题（每题2.5分，共15分；本题若全为/或全为×，或规律性 判断不给分) 6.流体内部切应力的大小不仅与流速梯度有关，还与流体的种类有关。（) 7.相对压强的数值可为正值，也可以是负值。() 8.均匀流不一定是恒定流。() 9.动能修正系数与断面流速分布有关。() 10.无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。() 11.在进行水利计算时，短管是指管道几何长度较短的管道。() 得 分 评卷人 三、简答题（每题5分，共20分） 12.动力粘滞系数4和运动粘滞系数y有什么区别？ 13.试分析图中三种情况下水体A受哪些表面力和质量力？(1)静止水池；(2)顺直渠道 水流（均匀流）；(3)平面弯道水流。 u少 ☑A A☑ 777777777777 1TTT17777777777→ (a) (6) (c) 14.简述明渠恒定非均匀流的水力特征。 15.简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。 775
得分|评卷人 二、判断题(每题 共15 本题若 或全为X 或规律 判断不给分) 6. 流体 切应 大小不仅 流速梯 ) 7. 压强 ) 8. 匀 流 是恒定 ) 9. 断面流速 布有 ) 10. 种运动 个水 是等 ) 1. 算 时 短管是指 道几 管道 ) 得分|评卷人 三、简答题(每题 5分，共 0分) 12. 粘滞 粘滞 么 区 13. 图 中 况下 体A 质 量 (1)静止水池 )顺直渠道 水流(均匀流 )平面弯道水流。 U \7 I'@ A :::! A &zJ u (al (b) (c) 14. 恒定非均 特征 15. 种流态 判别 法及 775
得 分评卷人 四、计算题（共50分） 16.水闸宽度b=2m,两侧都有水，左侧水深h1=3m,右侧水深h2=2m,试求作用在闸门 上的静水总压力及作用点的位置？(14分) m nv 17.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？(16分) 18.如图所示平地渠道，断面为矩形，宽b=1.0m。渠道某处抬高p=0.5m,坎前渐变流 深=1,8m,坎后水面跃落△z=0.3m,坎顶水流为渐新变流，水头损失为 该渠道中的流量Q？(20分) b 776
得分!评卷人 四、计算题(共 16. 侧水 =3m 水深 =2m 求作 上的静水总压力及作用点的位置? (1 Ivv 1// g g rf') Iv N / / 17. 水通过一管道 右侧水箱 知左水 面相 压强 a，两水箱液面高差 Om 管长 管径 沿程水 失系数 ). 2，在恒定流情况下，求通过流量? (1 -与乙 • 一〉乙- } 1 "可 Q T 18. 所示平地 1. Om 渠 道 高ρ=0.5m 变 流 断面处水深 1. m，坎后水面跌落 3m 顶水 变流 损 失 为O. L, g 该渠道中的流量 (20 主乙 ~z \/ 一-- .一一- 776 b - b
试卷代号：1123 中央广播电视大学2010一2011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) 2011年1月 一、选择题（每小题3分，共15分）】 1.C 2.A 3.A 4.C 5.B 二、判断题（每题2.5分，共15分；本题若全为√或全为×，或规律性判断不给分） 6./ 7./ 8.× 9./ 10.× 11.× 三、简答题（每题5分，共20分） 12.答：两者都反映流体的粘滞性，4为动力量，y为运动量，以=p,量纲不同。 13.答：(1)：水体A受表面力为压应力（正压力），质量力为重力g。 (2):水体A受表面力为压应力和切应力，质量力为重力g(均匀流)。 (3):水体A受表面力为压应力和切应力，质量力为重力g和惯性力。 14.答：(1)过水断面面积A,水深h,沿程改变。即h=f(s),A=f(s) (2)底坡线，水面线，总线头线三线不再平行，即i≠J≠J。, 15.答：明渠水流分为缓流、急流、临界流。判别方法有： (1)千扰波：波速C=√ghm,=C为临界流，c为急流； (2)弗劳德数：弗劳德数F,=”,Fr=1临界流，Fr1急流； √ghm (3)临界水深hk:h>hk缓流，h=hk临界流，hk急流。 四、计算题（共50分）】 16.（1)画出静压强分布图。 (2)计算两侧静水压力及静水总压力： P,=gA=1000X9.8X3.3×2=88.2kN 2 2 777
试卷代号 1 1 中央广播电视大学 2011 年 度 第 一学期 半 开 流体力学试题答案及评分标准 (供参考) 2011 年1 一、选择题{每小题 3分，共 5分) I. C 2. A 3. A 4. C 5. B 二、判断题{每题 共15 本题若 或全 或规律 断 不 6.-) 7.-) 8. X 9.-) 10. X 11. X 三、简答题(每题 5分，共 0分) 12. 映流 粘滞性 为动力 ll 13. (1) :水体 A受表面力为压应力(正压力)，质量力为重力g。 (2): 体A 压应 质量力 为 匀 流 (3) :水体 A受表面力为压应力和切应力，质量力为重力g和惯性力。 14. (1)过水断面面积A，水深 ，沿程改变。即 !(s) ,A = !(s) (2) 线三 平行 15. 水 流 判别 (1)干扰波:波速 ，Jg c为临界流， c为缓流， c为急流; (2) 1 "面界流 h ，h=h I I 界流 (4) II i<i ，i=i II 四、计算题(共 16. (1)画出静压强分布图。 (2) 算两侧 水 总 _pgh 1000X9.8X3 PI •-7LA12 < . 3X2=88. 2kN 777
P,=gA,=1000X9.8X2.2X2=39.2kN 2 2 P=P1-P2=88.2一39.2=49.2kN (7分) (3)求静水总压力的作用点。（设作用点距渠底的距离为e) 6=号-=1.0m -=号-067m Pe=Pie-P2e2 e=PePe丝=88.2X1-39,2X0.67=1.26m 49.2 答：静水总压力P=39.2kN,方向向右。 静水总压力的作用点在闸门的对称轴上，距渠底的距离e=1.26m。 (7分) 17.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5c=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 29400 g-1000X9.8=3m(水柱) (4分) (2)列能量方程： +0=0+0+0+(G+入8+6 og 2+3=(a5+0.02品2+1. 2g 房g-百-0mw V (6分) (3)流量： Q=Td20=π·0.22·7=0.2198m'/s=219.81/S 4 答：通过流量Q=0.2198m3/s。 (6分) 18.解：(1)画出过流断面1一1,2一2，选上游渠底为基准面。 (2分) (2)列出能量方程，求断面平均流速： H+0+=(P+△)+0+“+0.5 2g 2g 2g 由连续性方程出=A”一 H6 1.8 A。=(H-△-P)61=1.8-0.3-0.5u=1.8w 778
A 1000X9.8X2 2= ::' 一一 2 X 2=39. 2kN P=Pj-P2=88. 2-39. 2=49. 2kN (7 (3) 力 的 用点 渠底 离 为 h , 3 1= 1. Om 3 3 -- nu nhunim 2-3 OL Pe=Pl el-P2 e2 PIρl-P 88.2Xl-39.2XO.67 e=" 1"'1 0' 一一 1. 26m 49. 2 答:静水总压力 3 9 N，方向向右。 静水总压力的作用点在闸门的对称轴上，距渠底的距离 1. (7 17. 右水箱水 面 基准 取α= 1. 部 损 失ι=0.5 失弘=1. 流速 (1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 ρ29400 水柱 ρg (2) 能量方 (4 H+11pg 十0=0 I '"' .... 十0+0 十(ι I OJ I 'OJ \ ":1.1 I •• d I ;,se / 2g 十3=(0.5十0.02 1. 0) .22g UZL> F h 7 OIII/ s vι4 (6 (3) 流量 QZπ. O. 22 =一 Z一 7=0. 2198m 儿=219.81/s 答:通过流量 2198m3 Iso 18. (1)画出过流断面 1， 渠底 准 面 (2) 能量 求 断面平均流速 (6 (2 。们?汀， 十O L. Al Vj JIb 1. 8 出连续性方程 (H-f:,.z-P)b iii = 1. 778
所以上式：H+=(P+△)+1：8)2+0.5 2g 2g 8 取a1=a2=1.0,代入数据， H-P-△x=1.74 2g 2g(H-P-△=1/2X9.81.8-0.5-0.3=3.356m/s √1.74 √1.74 求流量：Q=A1y1=Hbw1=1.8×1×3.356=6.04m3/s (13分) 答：该渠道中的流量Q为6.04m3/s。 (5分) 779
1 vi / ~， . "a2 (1. 8Vl ) Z , V~ 所以上式 ，0. n l+0.5 Lg 1. 人数据 H-P-Az=1.741 UI=-LJ28(ff-P-AZ)=-L42×9.80.8一0.5-0.3) =3. 356m/s vI. 74 I. 74 求流量 VI =HbvI =1. 8X 1X3. 356=6. 04m3/s 答:该渠道中的流量 04m3/s (1 (5 779
