试卷代号：1123 座位号■■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2014年春季学期“开放本科”期末考试 流体力学 试题（半开卷） 2014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.切向力、正压力 B.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，当水箱内水面不变、 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.外延管嘴的正常工作条件是() A.管长等于3-4倍的管径 B.作用水头小于9米水柱 C.管长l<(3-4)d,作用水头大于9米水柱 D.管长l=(3-4)d,作用水头小于9米水柱 538
试卷代号 1 1 2 3 座位号 B. 水管 D. 环状 B. D. 恒定非均 国家开放大学(中央广播电视大学 4年春季学期"开放本科"期末考试 流体力学试题(半开卷) 2014 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} I I I 1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力 z作用在该六面体上的力有( ) A. 力B. C. 力D. 2. 箱上 渐收 锥形 末端 门 以 制 流 阔门开度一定时，管中水流为( ) A. 定均匀流 C. 非恒定均 3. 管进行 ) A.虹吸管 C. 4. 外延 正常工作条件是 ) A. 管长 于3-4 B.作用水头小于 9米水柱 C. 管长 <(3 水柱 D. =(3-4)d 作用 于9 水柱 538
5.两段长直的棱柱形渠道，通过的流量相同，() A.粗糙系数不同(n1>n2),其他参数相同(i,m,b,Q),则ho1>ho2 B.底坡不同(i1>i2),其他参数相同(n,m,b,Q),则ho1>ho2 C.底宽不同(b1>b2),其他参数相同(i,n,m,Q),则ho1>ho2 D.边坡系数不同(m1>m2),其他参数相同(i,n,b,Q),则hoi>ho2 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.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体不具有粘滞性。 7.应用总流伯努利能量方程时，过流断面只能取均匀流或渐变流断面。 () 8.真空压强是指没有大气存在时的压强。 () 9.两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自由出流，一个为淹没出流，二者的 流量是相同的。 () 10.临界雷诺数的大小仅与流体的流速有关，与流体的性质无关。 11.在进行水利计算时，长管是指管道几何长度较长的管道。 () 得 分 评卷人 三、简答题（每题5分，共20分】 12.为什么要建立连续介质模型？ 13.绘出下图平面AB上相对压强分布图。 14.简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。 539
|得分|评卷人| I I I 5. 通过 流量相 ) A. 粗糙 数不 > n2)' 他参数 i ,m ,b ,Q ) h02 B. i l > h02 c. 宽不 > 他参数相 i , n ,m ,Q ) h02 D. 边坡 > m2)' 参数 i , n ,b ,Q ) h02 二、判断题{本题若全为 J或全为 X，或规律性判断不给分;每题 分，共 5分} 6. 实际 的 区 理想流 有粘 ) 7. 利能量方 流或渐变流断 () 8. 压强 大气 在时 压强 ) 9. 形状 寸完 头相 二者 流量是相同的。( ) 10. 界雷 流速 ) 11. 指管道几 管道 ) |得分|评卷人| I I I 三、简答题{每题 5分，共 0分} 12. 要建立连 介质 13. 面AB 上相对压 - p A p"; 14. 古拉 程阻力 系数k 化规 / 539
15。如图所示，平板闸门置于水中，当上游水位均上升1米（虚线位置）时，试问： 图()(b)中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变？（提示：画压强分布图分析） A I m B B 7777777777777777 7777777777777777 (a) (b) 得分 评卷人 四、计算题(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？(12分) m I7.如图所示，A、B两条供水管道间装有一复式压差计测量管道压差，已知h=hg= 1.0m,水银柱高差△h=0.5m,求A、B两点压强差？（水的密度p=1000kg/m3,水银的密度 pB=13.6×103kg/m3)(18分) 540
15. 均上升1 )( )中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变? (提示 z画压强分布图分析〉 (a) (b) |得分|评卷人| I I I 四、计算题 17. 、B 条供水管 道 装 有 一 复式压 量 管道压差 I> =hB = 1. Om .水银柱高差 l:ih =0. 5m .求 B两点压强差? (水的密度 = 1000kg/m PH =13. 6 X 103kg/m3)(18 16. 有水 左侧水深hi =3m. 右侧水深 =2m .试求作用在闸 门上的静水总压力及作用点的位置?(1 空气 4 .. OC! 水银 540
18.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 阻力系数入=0.02，进口（带有莲蓬头）局部阻力系数5进=3.0，每个弯管局部阻力系数5海= 0.3,5m=2.0,求： (1)流量Q=? (2)虹吸管最大真空值卫=？(20分) P8 B 541
18. 一虹 位差 5m 虹吸管顶部 游水 = 2.0m 管长为5. Om 管顶部后 管长为10. Om 管径 2m ~管道沿程 阻力系数 =0.02 莲蓬 弘=3.0 力 系 O. 3 , !:" = 2. (1)流量 =? (2) 管最大 =? (20 pg 2 ...c! ::z:: 541
试卷代号：1123 国家开放大学（中央广播电视大学)2014年春季学期“开放本科”期末考试 流体力学 试题答案及评分标准（半开卷） (供参考) 2014年7月 一、选择题（每小题3分，共15分） 1.C 2.B 3.A 4.D 5.A 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，15分） 6.√ 7.√ 8.× 9. 10.× 11.× 三、简答题（每题5分，共20分） 12.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。 13.答： 14.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=f(Re);水力光滑区：A=f(Re);过渡粗糙区：A=f(Re,)粗糙区（阻力平方 区)：A=f)。 542
试卷代号 2 3 国家开放大学(中央广播电视大学 4年春季学期"开放本科"期末考试 流体力学试题答案及评分标准(半开卷) 〈供参考〉 2014 年7 一、选择题{每小题 3分，共 5分) I. e 2.B 3.A 4.D 5.A 二、判断题(本题若全为J或全为 X，或规律性判断不给分;每题 5分， S分) 6. .J 7. .J 8. X 9. .J 10. X 11.X 三、简答题{每题5分，共 0分} 12. 组成 空 隙 工程 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。 13. hI B////' 14. 古拉兹 程阻 数k 化规 文字 学公式表 层流 7K 'A = 粗糙 'A 平方 'A 542
15.答：(1)图(a)中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升 高。 (2)图(b)中闸门所受的静水总压力及作用点不变。 四、计算题(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,=8A1=1000X9.8×3.3X2=88.2kN 2 2 P,=8A,=-1000X,9.8X2.2×2=39.2kN 2 2 P=P1-P2=88.2-39.2=49.2kN (6分) (3)求静水总压力的作用点。（设作用点距渠底的距离为e) -号=号-1.0m e2=g=号=0.67m 33 Pe =Pie-P2e2 e=P16。P=88.2X1-392X0.67=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。 (6分) 17.解：画出U形管处等压面，空气密度不计，设空气压强为。 则，B=pghB十p0 (1) pA+PghA=PHg△h十po (2) (8分) 联立(1)(2)式，消掉o 得：pB-pghB=pA十PghA一PHg△h PA一PB=PHg△h-Pg(hA十hB) pw-pB=13.6×9.8×0.5-9.8(1+1)=47.04kN/m2 答：A、B两点压强差为47.04kP· (10分) 543
15. (1 静水 作用 变 大 作 用 高. (2) 所受 用点不变 四、计算题 0分} 16. (1)画出静压强分布图。 (2) 侧静水 I= 咛AI=1000 X 9. 8 X 3. 3 X 2 =88 咛A P =PI - P 2 =88.2 - 39. 2 =49. 2kN (3) 水总 作用 设作用点距渠 num h-3 3-3 e 2 =-:1λ2=一 3 3 Pe = PI el - P2e2 PI ej - P2e2 88. 2 X 1 - 39. 2 X o. 67 e= __~':"-"~·~·=1. 2 6 P 49.2 z静水总压力 3 9 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 l. 26m. 17. 出U 管处 压面 密度不 压强 =pghB+ PO (1) PA +pgh A=pHg/:i.h (2) 联立(1)( 得: PB -pghB +pgh A - pHg /:i.h PA - PB=pHg/:i.h-pg(hA+hB) PA =13. 6 X 9. 8 X o. 5 - 9.8 (1 +1) =47. 04kN/m2 两点压强 4 7 (6 (6 (8 (1 543
18。解：(1)以上游水面为基准面，列能量方程： H+0+0=0+0+0+a台+2)始 2.5=(0.025+)0+3.0+0.3×3+2.0+1.0 =8.4 0.2 2g 2g v= V2g·2.5=2.415m/s 1 Q=琴=02.2.415=0.0758m/5 (8分) 4 (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： 0+0+0+0=+品+器写+u经+运+)会) =-k.-a+登+a+5)若-20-1.0+002品2+3.0+a3)2g5 pg 2g =-2.0-1.428=-3.428m（水柱) 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) (12分) 544
18. (1 游水面 能量 H+O+O=O+O+O+ C\ I; t')三 2.5 = (0. 02 土12+3.O 0.2 ,_. - +0.3 • _. - ×3+2.O • . - , _. - +1.0) , _. -, 二=8.4ι 2g _. - 2g 11= 1 ..;zg;玄百 8.4 QJE-n92 =主 2.415 =0. 0758 (2) 水面 准面 过流断面 部2-2 (8 o+ 0 + 0 + 0 = h. (l l~ + t'ill + t'tr )三) pg ..• -_... d . ''''" t'iIl +' ,..' t' tr 2g -- - 2. 0. - (1. --- 0- +, O. .-.-02 上+3.0+0.3) 0.2 ' --. , •• -, 2g 主主=一 0 - 1. 428 = - 3. 428m (水柱) pg 答:(1)流量 0758m3 Is (2) 管最 大真 为3.428m( 水柱 544 (1 2