期末考试流体力学试题

时间：2023-05-01 01:58:25 资料我要投稿

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期末考试流体力学试题

试卷代号 : 1 1 2 3

期末考试流体力学试题

座位号rn

中央广播电视大学 2 0 0 9 -2 0 1 0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|一|二|三|四

l总分|

|分数

|得分|评卷人|

一、选择题 ( 每小题 3 分，A 臼跚共

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，末端设有间门己控制流量，若水箱内水面随时

间变化，当阔门开度一定时，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. 从急流过搜到缓流 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 2 0 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A 的变化规律。

782

4. 如图所示管路系统， I 、皿段为均匀管， 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) 当间门开度一定时，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 ?

=口

阀门

H 一一--I- m

!得分|评卷人|

四、计算题(共 5 0 分 )

1.如图所示，容器中盛有水，右侧为一测压管;左侧为 - u形测压管，管中为水银。已知:

h=O. 5m

,h 2 =0. 2m ，求右侧测压管中水面高度 h I ==? (1 2 分 )

「 L d i L

容器

寸 2 1 →

783

2. 如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流入右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对

压强 p = 2 9 . 4 k Pa ，两水箱液面高差 H = 2 . Om ，管长 l = 5 m ，管径 d = 0 . 2 0 m ，管路沿程水头损失系数 ;' = 0 . 0 2，在恒定流情况下，求通过流量? 08 分 )

'\7

一一』可

飞7

I Q 干

3. 如图所示一虹吸管，上下有水位差为 H = 2 . 5 m ，虹吸管顶部与上游水面高差为 h [ =

2. Om ，虹吸管顶部前，管长为5. Om ，虹吸管顶部后，管长为10. Om ，管径 d = 0 . 2 m ，管道沿程

阻力系数 ;' = 0 . 0 2，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数~J!l =3. 0 ，每个弯管局部阻力系数 ~ fi =

O. 3 ，如=2.0 求 :

(1)流量 Q = ?

(2) 虹吸管最大真空值车 = ? (20 分 )

" -t!

::t::

784

试卷代号 : 1 1 2 3

中央广播电视大学 2 0 0 9 -2 0 1 0学年度第-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

-、选择题{每小题 3分，共 1 5分)

1. D

2. D

2. X 3. .J

3. B

4. B

5. D

二、判断题{每题 2 . 5分，共 1 5分}

5. X

6. .J

三、简答题{每题 5分，共 2 0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A 的变化规律，文字表述或数学公式表述。

层流 : }， = f刷 ; 水力光滑区 : 时ω ; 过渡粗糙区 : }， = f也 5) 粗糙区(阻力平方区 ) : }， = fφ。

4. 答 :

(1)各段管中都是恒定流; I 、田段为均匀流 . II 段为非均匀流 a (2) 各段管中水流都是非恒定流。四、计算题{共 5 0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 z

PA =pgh l

PA 十pgh=PHgh 2

(1)

(2)

2 一05=2.22m

(5 分 )

将(1)式带入( 2 )整理得:

hI =(pHgh 2 - p g h ) / p g = 1 3 . 6h2 - h = 1 3 . 6XO.

答 z右侧测压管中水面高度 h I

=2. 22m a

(7 分 )

785

2. 解 z 以右水箱水面为基准面，取 a = 1. 0 ，管道进口局部损失 'I =0.5 ，管道出口局部损失

'..=1.

0 ，管中流速 U

(1)把左水箱内自由表面压强换算成液柱高

度

P 29400 JE= 百丽女汇石=3m( 水柱 )

(2) 列能量方程 :

(6 分 )

H+主 +问+0+0+ ('I +).去+，..)三

2+3= (0.5+0.02土 + 1. 0.2 ' ~.

0) 兰

, 2g

寸苟 o 乍 U 古d g 巧 = 7 . 0叫盯白 τ 5

(3) 流量 z

膺d 2

11:

Q 寸 v = " . ~.~

O. 22

7=0. 2198m 3 /5=219. 8L/s

(6 分 )

答:通过流量 Q = 0 . 2 1 9 8 旷 I s .

3. 解 : (1 ) 以上游水面为基准面，列能量方程 z

轩 H+川 =川 +阳 2.5=(ω0.0ω2 一一一+3.0+0. 3X3+2.. y , 1. 0ω) 一=8.4 一 0.2 , _ . y , y . y " y , _ 0+ v . . 2g

~'Y'2g

5+10 , _ _ , _ _, , _ , _ _ , . _, .J 2. 5 =μ15m/s

_..J

v= 1 v'2g ..1 8. 4 ?

QW-zw-n qz

=主子 u = lL-7一 o 2.415=0.0758 时/5

(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 z

忡忡忡叫+去+丢+ u ht h ) 二

P. , ,. 1 二 v2 _ _ ,. _ , _ _~ 5 ,_ _ , _ _, 2. 4152 2=-hl-u+ 咛 + 如 + 如 ) 写 = 一 2 . 0 一 ( 川 + 队 0 2 0:2 +3.0+0. 3)寸 7 pg

主主 = - 2 .

0 - 1. 428=-3. 428m(水柱 )

(8 分 )

(4 分 )

3 答: (1)流量 Q = O . 0758m /5

(2) 虹吸管最大真空值发生在顶部，最大真空值为 3 . 4 2 8 m ( 水柱 )

786

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