试卷代号：1123 座位■ 中央广播电视大学2006一2007学年度第一学期“开放本科”期末考试 土木工程专业流体力学 试题 2007年1月 题 号 二 三 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题（在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。每小题 2分，共10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.外延管嘴的正常工作条件是() A.管长等于3一4倍的管径 B.作用水头小于9米水柱 C.管长l(3一4)d,作用水头大于9米水柱 D.管长l=(3一4)d,作用水头小于9米水柱 4.按长管进行水力计算的管路是() A.虹吸管 B.倒虹吸管 C.给水管路 D.水泵吸水管 787
试卷代号:1123 座位号二 口 中央广播电视大学2006-2007学年度第一学期“开放本科”期末考试 土木工程专业 流体力学 试题 2007年 1月 题 号 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、选择题 (在下列命题 中选择 出正确 的说法 ，添在括号 内。每小题 2分，共 10分) 1.在明渠均匀流中取一六面体 ，其所受的外力 :作用在该六面体上的表面力有( A.切向力 、正压力 C.正压力、重力 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.外延管嘴的正常工作条件是( ) A.管长等于 3-4倍的管径 13.作用水头小于 9米水柱 C.管长 lGC3一4}d，作用水头大于 9米水柱 D.管长C=<3-4)d，作用水头小于9形水柱 4.按长管进行水力计算的管路是( ) A.虹吸管 8.倒虹吸管 c.给水管路 ‘ D.水泵吸水管 787
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 得 分 评卷人 二、判断题（判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划 X。每小题2分，共12分) 1.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。() 2.相对压强的数值可为正值，也可以是负值。() 3.非均匀流一定是非恒定流。() 4,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。() 5.长管是指管道几何长度较长的管道。() 6.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。() (本题若全为√或全为X,或规律性判断不给分) 得分 评卷人 三、简答题（每小题5分，共20分）】 1.何种流动叫均匀流？ 2.层流与紊流的内部切应力有何不同？ 3.进行水力计算时，“长管”和“短管”是如何定义的？ 4.图示的供水系统，已知入1=入2，d1=d2,2L1=12,问那条管道流量大？为什么？ h女，☑ 白，白色 788
5，水跃的形成条件是( A.从急流过渡到急流 C.从缓 流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流 D.从缓流过渡到缓流 得 分 评卷人 二、判断题(判断下列说法是否正确。若正确在括号内划丫 ，否则划 又。每小题 2分 ，共 12分 ) 1.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。 2.相对压强的数值可为正值，也可以是负值。( ) 3.非均匀流一定是非恒定流。( ) 4.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。 .长管是指管道几何长度较长的管道。( ) .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。 (本题若全为丫或全为X，或规律性判断不给分) 得 分 评卷人 三、简答题(每小题 5分 ，共 20分) 1.何种流动叫均匀流? 2.层流与紊流的内部切应力有何不同? 3.进行水力计算时，“长管”和“短管”是如何定义的? 4.图示的供水系统，已知}l, =}z *d, =dZ ,21, =l2，问那条管道流量大?为什么? 七 奴 卜s. 788
得分 评卷人 四、计算题（共58分） 1.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hA=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PH= 13.6×10kg/m)(20分) 空气 K银 2.倾角60°的矩形闸门AB,上部油深h,=1m,P猫=779kg/m;下部水深h,=2m,求作用 在闸门每米宽度上的静压力及其作用点。(18分) 7 袖 60 789
得 分 评卷人 四、计算题(共 58分) 1.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 hA -h}, =1. 0m, 水银柱高差△h=0. 5m，求A,B两点压强差。(水的密度p=1000kg/m'，水银的密度px = 13. 6 X 10' kg{ rn') (20分) 水银 2.倾角600的矩形闸门AB，上部油深h1=1m,p} =779kg/m';下部水深h, =2m，求作用 在闸门每米宽度上的静压力及其作用点。(18分) 789
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5击=3.0，每个弯管局部阻力系数5每=0.3,5 =2.0,求： (1)流量Q=? (2)虹吸管最大真空值色=？ (20分) PR 77 790
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}1=0. 02，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数巍=3. 0，每个弯管局部阻力系数如=0. 3,知 二2. 0，求 : <1)流量 Q=} <2)虹吸管最大真空值 P 华}一: (20分) 790
试卷代号：1123 中央广播电视大学2006一2007学年度第一学期“开放本科”期末考试 土木工程专业 流体力学试题答案及评分标准 (供参考) 2007年1月 一、选择题（每小题2分，共10分） 1.A 2.D 3.D 4.C 5.B 二、判断题（判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划X。每小题2分，共12分）】 ./ 2./ 3.X 4./ 5.X 6./ (本题若为√或全为X,或规律性判断不给分) 三、简答题（每小题5分，共20分）】 1.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。(3分) 2.答：层流的内部切应力仅为精性引起的切应力，：一“：亲流的内部切应力有两项组 du 成，一项为粘性引起的切应力，另一项为素动引起的切应力，即t=r光（号。 (3分) dv 3.答；若沿程水头损失占主导地位，局部水头损失和流速水头可忽略不计，则按“长管”进 行水力计算，定义为“长管”；若沿程水头损失、局部水头损失和流速水头各占相当比重，都不可 忽略不计，则按“短管”进行水力计算，定义为“短管”。 (3分) 4.答：1管流量大。因为2号管比1号管长，局部水头损失相同的情况下，2号管的沿程 水头损失大，故1管流量大于2号管的流量。 (3分) 四、计算题（共58分） 1.解：画出U形管处等压面，空气密度不计 设空气压强为p。。 则，ps=pgh:十o (1) pA+pghA=PHg△h十po (2) (7分) 联立(1)(2)式，消掉 791
试卷代号:1123 中央广播电视大学2006-2007学年度第一学期“开放本科”期末考试 土木工程专业 流体力学 试题答案及评分标准 (供参考) 2007年 1月 一、选择题(每小题 2分，共 10分) 1. A 2. D 3. U 4. C 5. B 二、判断题(判断下列说法是否正确。若正确在括号内划寸，否则划X。每小题 2分，共 12分) r了 2.丫 3.X 4.丫 5.K 6.寸 (本题若为了或全为X ，或规律性判断不给分) 三、简答题(每小题 5分 ，共 20分) 1.答 :流线为相互平行的直线称之为均匀流 ，既位变加速度为 。 i3分) 2.答 ~:”层一流一的””内‘部””切”应一力’仅甲、为“粘””性一引‘”起一的一‘切“应’一力“‘，’:‘一、r d dy u’紊于 流U，‘的曰“内’‘部曰r切:} i 应eL 力i }有门两r"'i 项-i; 组书 成 ，一项为粘性 引起的切应力 ，另一项为紊动引起的切应力 ，即 := /:‘}}y)2·(3分) 3.答 ;若沿程水头损失 占主导地位，局部水头损失和流速水头可忽略不计 ，则按“长管”进 行水力计算 ，定义为“长管”;若沿程水头损失 、局部水头损失和流速水头各占相当比重，都不可 忽略不计，则按“短管”进行水力计算，定义为“短管”。 (3分) 4.答 :1管流量大。因为 2号管比 1号管长，局部水头损失相 同的情况下 ，2号管的沿程 水头损失大，故 1管流量大于 2号管的流量。 (3分) 四、计算题(共 58分) 1.解 :画出 U形管处等压面 ，空气密度不计 ， 设空气压强为 po} 则，p} = p}h。十po (1) 1n +p}hn =px}4h +po <2) (7分) 联立(l<2)式 ，消掉 p} 791
得：pB一pghB=pA十oghA一PHg△h pA-pB=pHg△h-pg(hA十hB) pA-pa=13.6×9.8×0.5-9.8(1+1)=47.04kN/m (10分) 答：A、B两点压强差为47.04kPa。 (3分) 2.解：(1)画出压强分布图，压强分布图分为三部分。 (3分) (2)计算各部分压力 B,=em,驰.h/sin60°=779X9.8X1./sin60°=4.41kN(方向向右) 2 2 Bm8h·80=79X9.8X1·品0=17.63kN(方向向右) h P=egh. =1000×9.8×2.,2 2 sin60 2 ·sin60=22.63kN(方向向右) (5分) (3)总压力： P=P,+P2+Pg=4.41+17.63+22.63=44.67kN (4)求作用点： 设B作用点的位置距B点的距离为，-80十ae-2.694m h 设P:作用点的位置距B点的距离为，h=2sin60=1.155m h 设P作用点的位置距B点的距离为，山=3sim6C=0.77m 总压力作用点的位置距B点的距离为e, Pe=Pi+P2l2+P3la e=4+P+Ph=4.41X2.694+17.63X1155+22.63X0.77=1,11m 44.67 答：静压力P=44.67kN,总压力作用点的位置距B点的距离e=1.11m。 (10分) 3.解：(1)以下游水面为基准面，列能量方程： H+0+0=0+0+0+Q台+20后 2.5=(0.0250+a.0+0.3X3+2.0+1.0)层6=8,4 2g 792
得:p。一P}h}-pn _十pgh，一pHg}h 1}n一pH =PHg}h一P}(hA-f-hB) p*一p}=13.6 X 9. 8 X 0. 5一9.8(1-1-1)二47. 04kN/m2 答:A,B两点压强差为47. 04kPa 0 2.解:(1}画出压强分布图，压强分布图分为三部分。 <10分) (3分) (3分) <2)计算各部分压力 P，一巴粤 乙些·h/sin600779X9. 8义1 2 " /sin600=4. 41kN (方向向右) 尸z -P} }h· h, sin600 = 779X9.8X 1 2 sin600=17. 63kN (方向向右) P;一} 艺h}.h, 1000火9. 8又2 sin60 2 sin600 =22. 63kN (方 向向右) (5分 ) (3)总压力: P=P1+P}+P} =4. 41+17. 63}-22. 63=44. 67kN (4)求作用点: 设 尸、作用点的位置距 B点的距离为，21= ht sin600 h -} 二万-二一下叹万= 乙 3s1n bU 694m 设 P:作用点的位置距 B点的距离为，ZZ = h, 2sin600 155m 设 尸3作用点 的位置距 B点的距离为，l3= h, 3sin600 = 0. 77m 总压力作用点的位置距 B点的距离为。， PC'=P1 h+}2 LZ+P3 `3 pi Li+ P} L，十P}l., 4.41X2.694十17. 63 X 1. 155+22. 63 X 0. 77 尸 44. 67 l l rn 答:静压力 P=44. 67kN，总压力作用点的位置距 B点的距离。=1. 11m0 3.解:(1)以下游水面为基准面，列能量方程: (10分) H-f-O-I-O一。+。+。+}} al+艺:一)其‘9 2. 5二 (0 OZ 50-X. 210-I3。+。.3X3十2.。十l.。)醉 乙9 一8. 4其 乙9 792
v2g·2.5=2.415m/s 8.4 Q=de 10=T0.2·2.415=0.0758m3/s (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： 于0+0+0=h++2+(aa+5进+2·5)号 pg 2g =-A-o+A号+5a+5层=-20-(1.0+0.022+3.0+2X0,320E 5 pg 28 =-2.0-1.516=-3.52m(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转弯后，最大真空值为3.52（水柱） (4分) 793
、德万 丫2}·2. 5=2. 415mjs _ }rd} 盯 }t今 一了一v= 一 任 ·0. 22·2. 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 v -t-v -r v }--v 一 ，a,一下 ，-}一一}万。a 万只v一Z一 一，} ，}n、l- ,上} ，w r ，i_。‘ _. ，}} 、}}v`一、i Pg 乙g d -- 一 乙名 P 1}}?一、一(。、l“.,} }- }}+:，)v}}} 2._ 一2. 0一(1. 0-}0. 02 }' }}.}‘-} 3.。一{2X0.3)2.}4}华 鱼二一2. 0一1. 516二一3. 52m (水柱) P} 答:(1)流量 Q=O. 0758m' /s (2)虹吸管最大真空值发生在顶部转弯后，最大真空值为 3. 52m(水柱) (8分) (4分) 793