试卷代号：1123 座位 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:1123 座位号口二」 中央广播电视大学2009-2010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 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
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。() 程 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λ的变化规律。 782
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 ) 3. 782 为什么要建立连续介质模型? 能量损失有几种形式?产生能量损失的物理原因是什么? 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数 入的变化规律
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 一0 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.如图所示管路系统，工、m段为均匀管，n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? 得 分 评卷人 四、计算题 t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,hZ=O. 2m，求右侧测压管中水面高度 h,-? <12分) 才胃止 ! 一七11上 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1=5m,管径d=0.20m,管路沿程水头损 失系数λ=0.02，在恒定流情况下，求通过流量？（18分) 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h1= 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λ=0.02，进口（带有莲蓬头）局部阻力系数飞进=3.0，每个弯管局部阻力系数匕= 0.3,5m=2.0求： (1)流量Q=? (2)虹吸管最大真空值色=？(20分) Pg ，777 784
压强 p 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 =29. 4kPa，两水箱液面高差H= 2. 0m，管长1=5m，管径d=0. 20m，管路沿程水头损 失系数 }1=0. 02，在恒定流情况下，求通过流量?<18分) 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}i=0. 02，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数猛= 3. 0，每个弯管局部阻力系数知“ 0. 3 , }} =2. 0求: (1)流量 Q=} (2，虹吸管最大真空值豁一?(20分， 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λ的变化规律，文字表述或数学公式表述。 层流：A-fRe):水力光滑区：A=fRe);过渡粗糙区：A=f(Re,) 粗糙区（阻力平方区）：A=f(兰)。 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=pgh (1) Pa十pgh=pugh2(2) (5分) 将(1)式带人(2)整理得： h1=(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=2.22m。 (7分) 785
试卷代号;1123 中央广播电视大学2009-2010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 1.D 3分，共 15分) 2. D 3. B 4. B 5. D 二、判断题(每题 2. 5分，共 15分) 1. }( 2. }( 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 }}}}}J}l}'}质。把流}K}}' c}l } 1.}.}i }.} }1 z '}体一料倾韧，咖艇端 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*的变化规律，文字表述或数学公式表述。 层流:}=f。 (1)各段管中都是恒定流;I . IQ段为均匀流，I段为非均匀流。 (2)各段管中水流都是非恒定流。 四、计算题.j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: pn=pgh, (1) }A十pgh = pH动z <2) 将(1)式带人(2)整理得: hl“< pH gh:-pgh)/pg=13. 6h:一h=13.6X0.2一05二2. 22m 答:右侧测压管中水面高度h, =2. 22m0 (5分) (7分) 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 5=1.0,管中流速 ,(1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高度 是-03装8g3m水桂) 卫= (6分) (2)列能量方程： H+最+0=0+0+0+(3+A子+5. Pg 2g 2+3=0.5+0.02品2+1.o 2g ag5=0a/6 (6分) (3)流量： Q=号0=“g2.7=0.2198m/⅓=21.8L/6 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+Q台+∑装 2.5=(0.025t9+3.0+0.3×3+2.0+1.0号=8.4 0.2 2g 2g √2g2.5=2.415m/s Q=2号=“02.2.415=0.0758m/8 4 (8分) (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+o+0-+g+装+a台+a+,)号 pg 2g =-A-a+登+a+5)层君=-2.0-1.0+o.0202+.0+0.32 pg 2g 丝=-2.0-1.428=-3.428m(水柱) P (8分) 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.解:以右水箱水面为基准面，取。=1. 0,管道进口局部损失红=0. 5 ,管道出口局部损失 弘=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 P Pg 29400 1000 X 9. 8=3m(水柱) (6分) (2)列能量方程: *r..} .。_。.。.。.，‘ 二 Z ._、v2 “TP-g一”一“TUTUT、‘，.}'A } rt}K}2g 2-} 3一‘“·5}-0. 02 052-}-1.“ ，釜 ·端。 一7. Om/s <6分) (3)流量 : ， ad2 俄 c,1= =了-v= = 任 ·0. 2z 7=0. 2198m3/s=219. 8L/s 答:通过流量Q=O. ZI98m3/s, 3.解:(1)以上游水面为基准面，列能量方程: (6分) :r，。 ，，_.，。 ，_，，.l 月 'TVT'V=U'fiU寸"U'卞 lA-.'F 己 甲，Y、) va ~ ，’2g ‘。二J_一 ，、。V. 。V‘。5一,+} ,1} 0T 。。J. 。V T .八V. 。3 、l\ /。3一。。‘V_T.，1. ，U、J-铲=_2S. 4 J-扩 v.‘ 一 Gg Lg 1 ，_ _ _ }} 8.4}Lg’L.“一L. 41 bm/ s 。 adE c,}= - v= 马 冗’0. 2z 4 ·2. 415=0. 0758m3/s (8分) (2)以上游水面为基准面，列上游过流断面和顶部 2-2段间的能量方程: 。十。+。十。一，:十 P p K 2 +av‘9 2 +(*l}“; -} r-}一+、一 } v 乙9 2 p'z__二_， .、11。。 .‘、v2_ 。_ ，，_，__。 5 Pg一 “‘一、“了几d丫‘进下S+t少2g一 乙’U一‘工·”十”·”乙0. 2十‘·。十”4 。3、少一2. 产;4~1，5，-` 乙g =一2. 0一1. 428=一3. 428m(水柱) (8分) :(1)流量 Q=O. 0758m3 /s 九一Pg 答 (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
