试卷代号：1123 座位号■■ 中央广播电视大学2012一2013学年度第二学期“开放本科”期末考试（半开卷）》 流体力学 试题 2013年7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，其所受的外力：作用在该六面体上有() 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.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门以控制流量，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.按短管进行水力计算的管路是( A,虹吸管 B.给水管路 C.支状管网 D.环状管网 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.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 589
试卷代号 1 1 座位号IT] B.恒定非均匀流 D. 非恒 定非 均 B.从急流过渡到缓流 D. 中央广播电视大学 3学年度第二学期"开放本科"期末考试(半开卷) 流体力学试题 2013 年7 |题号|一|二|三|四|总分| |分数 I I I I I 得分|评卷人 一、选择题(每小题 3分，共 5分) 1.在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力:作用在该六面体上有( ) A. B. c.正压力、重力 .正压力、切向力、重力 2. 缩锥形 管道 流量 间变化，当阀门开度一定时，管中水流为( ) A. c.非恒定均匀流 3. 短 管进行 ) A. 虹 吸管B. c.支状管网D.环状管网 4. 头线 ) A. 水头线 沿程升高B. 总水头 压管 c.测压管水头线沿程升高 .测压管水头线总是沿程下降的 5. 成条件是 ) A. 流过 到 急 C. 渡 到 急 589
得 分 评卷人 二、判断题（本题若全为√或全为×，或规律性判断不给分：每题2.5 分，共15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.长管是指管道几何长度较长的管道。 ) 8.均匀流-一定是恒定流。 ( 9.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( ) 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.何种流动称为均匀流？ 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。 ☑A A A 77777777777 1TTT7T77T7777777 (a) (6) (c) 14.为什么对于孔口淹没出流来说，无小孔口与大孔口之分？ 15.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 0 590
得分 l评卷人 二、判断题{本题若全为 --.I E在全为 X，或规律性判断不给分;每题 分，共 5分) 6. 大小 与流 梯度有 与流 种类 ) 7. 指管 几何 管道 ) 8. ) 9. 壁面 力 光滑管 ) 10. 元论 作何 运动 都是 ) 1. 行水 管道几 长度较短 ) 得分|评卷人 三、筒答题(每题 5分，共 0分) 12. 种流动 13. 试分 图 中 三种情况 体A 些表 力 和 (1)静止水池 )顺直渠道 水流(均匀流 )平面弯道水流。 U lLA l 14. 对于 元小孔 15. 收缩 收缩程 ，试问: (1)当阔门开度一定时，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 开度 面随时 而下 段管 恒定流 590 ::t: ---I- ill 间门 Q
得分 评卷人 四、计算题（共50分） 16.在封闭水箱中，h=1.5m,z=0.5m(如图)，压力表读数为4.9kN/m2,求水面相对压 强及其真空度。(12分) 17.弧形闸门如图所示，门宽2m,其他尺寸如图，求： (1)作用于闸门上的静水总压力？ (2)总压力与水平面的夹角？(18分) 水 591
得分|评卷入 四、计算题(共 16. l. 5m • z=O. 5m (如图) ，压力表读数为 9kN/m 强及其真空度。(1 17. 弧形 所示 宽2m 其他尺 寸 (1)作用于闸门上的静水总压力? (2) 力 与 (1 'l' O C 591
18.两水箱用两段不同直径的管道相连接如图所示，1-3管段长11=10m,直径d1= 200mm,,=0.019;3-6管段长l2=10m,d2=100mm,2=0.018.管路中的局部管件有： 1管道入口51=0.5；2和5为90°煨弯弯头，52=5s=0.5;3渐缩管(0=8)，5，=0.024；4闸 阀，54=0.5；6管道出口，56=1.0。若输送流量Q=201/s,求水箱水面的高差H应为多少？ (20分) 592
18. 两水 用 两段 道 相连 ，1-3 = 10m 直径 = 200mm , }\j =0.019 ;3-6 = 10m , d2 = 100mm , .1. 2 =0. 018. 有z 口{1=0.5;2和5 为90 {2 ={s =0. 5;3 渐缩管(θ=8°) {3=0.024;4 阀， {4 =0. 5;6 管道 {6 = 1. 若输 量Q=201/ 求水箱 多少 (20 592 3 4
试卷代号：1123 中央广播电视大学2012一2013学年度第二学期“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) 2013年7月 一、选择题（每小题3分，共15分）】 1.D 2.D 3.A 4.B 5.B 二、判断题（本题若全为/或全为×，或规律性判断不给分：每题2.5分，共15分）》 6.J 7.× 8.× 9.× 10.× 11.× 三、简答题（每题5分，共20分） 12.答：流线为相互平行的直线称之为均匀流，既位变加速度为0。 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：在划分小孔口与大孔口时，若号>10，视为孔口各点的压强近似相等，定义为小 孔口，对于孔口淹没出流其作用水头H为上下游水面差，孔口各点的压强相等，故对于孔口淹 没出流无小孔口与大孔口之分。 15.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。 593
试卷代号 中央广播电视大学 3学年度第二学期"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) 2013 年7 -、选择题{每小题 3分，共 5分) I. D 2.D 3. A 4. B 5. B 二、判断题(本题若金为 J或全为 X，或规律性判断不给分;每题 5分，共 5分} 6. .J 7. X 8. X 9. X 10. X 11. X 三、简答题{每题 5分，共 0分} 12. 互平 称之 速度 13. (1 体A 面力 压应 ，质量力为重力 g。 (2) 体A 受表面 应力 切应 (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。 ......H 14. 小孔 与 大 10 强 近 定 义 d fL 其作 H 为 变出流元小孔口与大孔口之分。 15. (1 各段 都是 为均匀流 II 匀 流 (2) 段管 是非 593
四、计算题（共50分） 16.解：(1)将压力表读数换算为水柱高：p=4.9/9.8=0.5m (3分) (2)列方程：p,十Pgh=Pg之十卫 p=Pgz-pgh+p=1000×9.8×0.5-1000×9.8×1.5+1000×9.8×0.5 =-4.9kN=一0.5m水柱 (6分) (3)px=0.5m水柱 答：水箱中水面相对压强：p。=一4.9kN/m2,其真空度pk=0.5m水柱。 (3分) 17.解：(1)画出压力体图 (2)计算水平方向分力：Px=pgh:Ax=1000×9.8×(3+1)×(2×2) =156.8kN (5分) (3)计算铅垂方向分力： 压力体体积V=(A图分之-圆十A矩形)b =2.0(x…22+2×3)=18.28m P.=pgV=1000×9.8×18.28=179.14kN (4分) (4)总压力：P=√/P:+Pz=√/156.82+179.14=238.07kN (4分) (5)总压力与水平面的夹角： a=tan1B=tan17914=48.8 P 156.8 答：作用于闸门上的静水总压力P=238.07kN 总压力与水平面的夹角：a=48.8° (5分) 594
四、计算题(共 160 (1 将压 数换算 p =409/908 =00 5m (2) =pgz -pgh 1000 X 908 X 00 5 - 1000 X 90 8 X L 5+1000 X 908 X 00 5 =-40 9kN=-00 5m (3) PK =00 5m (3 (6 7.1<.箱中水面相对压强 9kN/m PK =00 5m 7.1<.柱。 170 (1 (2) 算水平 P X =pghcAx =1000 X 90 8 X (3 + 1) X (2 X 2) = 15608kN (3)计算铅垂方向分力 压力体体积V = 分 之 矩形 =200(士π· 们2 X 3) =180 28m3 Pz =pgV=1000 X 90 8 X 180 28=1790 14kN (4) p=/J5 =，J 5 6 142 = 2380 07kN (5) 力 与 ~Z =tan 4808° Px --_. 15608 答:作用于闸门上的静水总压力 =238. 07kN 总压力与水平面的夹角 a =480 8° 594 (5 (4 (4 (5
18.解：两管段中的流速为 1=49=4X20X19=0.64m/9 πd3.14×0.22 g=n(2)'=0.64(80=2.56m/5 速度水头为 若-袋。=0.02m,装-是8-03m (10分) 由两水箱水面的能量方程得水面差为 H=ha-6=(h:+∑hm)1-3+(h4+∑hm)36 =a登++)经+a:是++++5 2g 已知：51=0.5；52=55=0.5,54=0.5；53=0.024,56=1.0 代入，得 ha-(0.0102+0.5+0.5)0.02+(0.018号+0.024+0.5+05+1.0）0.33 =0.039+1.262=1.301m 所以，两水箱水面高差为1.301m, (10分) 595
18. 解z 两管 _ 4Q4 X 20 X 103 ν1 、 ， M = π a 2 ，，~.， 0， ν2-ν1 (旦) =0. 64 (~一) =2.56m/s d2 ' -- -- '100 1I~ O. 642 ~~ 1I~ 2.562 速度水头为」=一一一 02m • ~2 =一一一一 3 3 2g .- 2 X 9. 8 - V. V4HH , 2g - 2 X 9. 8 由两水箱水面的能量方程得水面差为 H =hll- 6 = (hr + ~hm)I-3 + (hr + ~hm) 3-6 =C\I ~II +SI +S2) ~22 + S3 + S4 + S5 已知: SI =0. 5;S2 =仨 5'S4 =0. 5; ~3 =0.024 , S6 = 1. 0 代入，得 (1 I~ ~1~ 10 , , ~\ _~ , I~ ~1~ 10 ll ;f- O. 02 + 10.018 +0.5 1. 0) 0.33 \ -- - - - O. 2 ' -- - , - - - 1 ' -- - - - , - - - , - - - , _. - J =0.039 1. 262 = 1. 301m 所以，两水箱水面高差为1.301m 0 (1 595