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期末考試流體力學試題
試卷代號 : 1 1 2 3
座位號rn
中央廣播電視大學 2 0 0 9 -2 0 1 0學年度第一學期"開放本科"期末考試(半開卷)
流體力學試題
2010 年1 月
|題號|一|二|三|四
l總分|
|分數(shù)
I
I
I
I
|得分|評卷人|
I
I
一 、 選 擇題 ( 每 小題 3 分 ，A 臼 跚 共
1.在明渠均勻流中取一六面體，作用在該六面體上的表面力有( A.切向力、正壓力
B. 正 壓力
C. 正 壓 力 、 重 力 D. 切 向 力 、 重 力
2. 在 水 箱 上 接 出 一 條 逐 漸 收 縮 錐 形 管 道 ， 末 端 設 有 間 門 己 控 制 流 量 ， 若 水 箱 內 水 面 隨 時
間變化，當闊門開度一定時，管中水流為(
A. 恒 定 均 勻 流
)
B. 恒 定 非 均 勻 流 C. 非 恒 定 均 勻 流
D. 非 恒 定 非 均 勻 流 3. 等 直 徑 圓 管 中 紊 流 的 過 流 斷 面 流 速 分 布 是 (
A. 呈 拋 物 線 分 布
)
B. 呈 對 數(shù) 線 分 布
c.呈橢圓曲線分布
D. 呈 雙 線 分 布
781
4. 總 水 頭 線 與 測 壓 管 水 頭 線 的 基 本 規(guī) 律 之 一 ， 是 (
A. 總 水 頭 線 總 是 沿 程 升 高
)
B. 總 水 頭 線 總 是 在 測 壓 管 水 頭 線 的 上 方
c.測壓管水頭線沿程升高
D. 測 壓 管 水 頭 線 總 是 沿 程 下 降 的
5. 跌 水 的 形 成 條 件是 (
)
A.從急流過渡到急流
B. 從 急 流 過 搜 到 緩 流 c.從緩流過渡到緩流
D. 從 緩 流 過 渡 到 急 流
得分|評卷人
二、判斷題(每題 2 . 5 分 ， 共15 分 )
1.理想流體與實際流體的區(qū)別僅在于，理想流體具有不可壓縮性。(
2. 長 管 是 指 管 道 幾 何 長 度 較 長 的 管 道 。 (
)
)
3. 對 于 短 管 ， 若 管 路 ( 管 徑 、 管 長 及 布 置 ) 完 全 相 同 、 作 用 水 頭 相 等 ， 自 由 出 流 與 淹 沒 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 勻 流 。 (
)
) )
6. 在 恒 定 流 情 況 下 ， 流 線 與 跡 線 重 合 。 (
得分|評卷人
三、簡答題(每題 5 分 ， 共 2 0 分 )
1.為什么要建立連續(xù)介質模型? 2. 能 量 損 失 有 幾 種 形 式 ? 產 生 能 量 損 失 的 物 理 原 因 是 什 么 ?
3. 簡 述 尼 古 拉 茲 實 驗 中 沿 程 阻 力 系 數(shù)A 的 變 化 規(guī) 律 。
782
4. 如 圖 所 示 管 路 系 統(tǒng) ， I 、 皿 段 為 均 勻 管 ， II 段 為 收 縮 管 ( 收 縮 程 度 較 大 ) ，試問:
(1)當閥門開度一定時，若水箱中水面保持不變，各段管中是恒定流還是非恒定流?是均 勻流還是非均勻流? (2) 當 間 門 開 度 一 定 時 ， 若 水 箱 中 水 面 隨 時 間 而 下 降 ， 各 段 管 中 是 恒 定 流 還 是 非 恒 定 流 ?
=口
閥門
Q
H 一一--I- m
!得分|評卷人|
I
I
I
四、計算題(共 5 0 分 )
1.如圖所示，容器中盛有水，右側為一測壓管;左側為 - u形測壓管，管中為水銀。已知:
h=O. 5m
,h 2 =0. 2m ， 求 右 側 測 壓 管 中 水 面 高 度 h I ==? (1 2 分 )
「 L d i L
容器
寸 2 1 →
783
2. 如 圖 所 示 ， 左 側 為 密 閉 水 箱 ， 水 通 過 一 管 道 流 入 右 側 水 箱 ， 已 知 左 水 箱 內 自 由 表 面 相 對
壓強 p = 2 9 . 4 k Pa ， 兩 水 箱 液 面 高 差 H = 2 . Om ， 管 長 l = 5 m ， 管 徑 d = 0 . 2 0 m ， 管 路 沿 程 水 頭 損 失系數(shù) ;' = 0 . 0 2，在恒定流情況下，求通過流量? 08 分 )
-?
'\7
Pt
~
一一』可
飛7
1
?
I Q 干
3. 如 圖 所 示 一 虹 吸 管 ， 上 下 有 水 位 差 為 H = 2 . 5 m ， 虹 吸 管 頂 部 與 上 游 水 面 高 差 為 h [ =
2. Om ， 虹 吸 管 頂 部 前 ， 管 長 為5. Om ， 虹 吸 管 頂 部 后 ， 管 長 為10. Om ， 管 徑 d = 0 . 2 m ， 管 道 沿 程
阻力系數(shù) ;' = 0 . 0 2，進口(帶有蓮蓬頭)局部阻力系數(shù)~J!l =3. 0 ，每個彎管局部阻力系數(shù) ~ fi =
O. 3 ， 如=2.0 求 :
(1)流量 Q = ?
(2) 虹 吸管最大真空 值車 = ? (20 分 )
pg
" -t!
::t::
J
784
試卷代號 : 1 1 2 3
中央廣播電視大學 2 0 0 9 -2 0 1 0學年度第-學期"開放本科"期末考試(半開卷)
流體力學試題答案及評分標準
(供參考)
2010 年1 月
-、選擇題{每小題 3分，共 1 5分)
1. D
2. D
2. X 3. .J
3. B
4.
4. B
5. D
二、判斷題{每題 2 . 5分，共 1 5分}
1.
X
X
5. X
6. .J
三、簡答題{每題 5分，共 2 0分}
1.答:液體(氣體)是由分子組成的，分子間有空隙，不連續(xù)。工程上研究的流體，關心的是 流體宏觀的物理性質。把流體看成為由質點組成的連續(xù)體一一連續(xù)介質模型.目的是建立描
述流體運動的連續(xù)函數(shù).便于應用數(shù)學工具，解決工程實際問題。
2. 答 : 有 沿 程 能 量 損 失 和 局 部 能 量 損 失 兩 種 。 一 是 因 為 流 體 具 有 粘 滯 性 ， 二 是 因 為 固 體 邊界條件的影響。
3. 答 : 尼 古 拉 茲 實 驗 揭 示 了 沿 程 阻力 系 數(shù)A 的 變 化 規(guī) 律 ， 文 字 表 述 或 數(shù) 學 公 式 表 述 。
層流 : }， = f刷 ; 水力 光滑 區(qū) : 時ω ; 過渡粗糙 區(qū) : }， = f也 5) 粗糙區(qū)(阻力平方區(qū) ) : }， = fφ。
4. 答 :
(1)各段管中都是恒定流; I 、 田 段 為 均 勻 流 . II 段 為 非 均 勻 流 a (2) 各 段 管 中 水 流 都是 非 恒 定 流 。 四、計算題{共 5 0分)
1.解:(1)畫出兩個等壓面(通過 A點畫一個，通過 U形測壓管中水銀液面畫一個〉
(2) 列 方 程 z
PA =pgh l
PA 十pgh=PHgh 2
(1)
(2)
2 一05=2.22m
(5 分 )
將(1)式帶入( 2 )整理得:
hI =(pHgh 2 - p g h ) / p g = 1 3 . 6h2 - h = 1 3 . 6XO.
答 z右側測壓管中水面高度 h I
=2. 22m a
(7 分 )
785
2. 解 z 以 右水 箱 水 面 為 基 準 面 ， 取 a = 1. 0 ， 管 道 進 口 局 部 損 失 'I =0.5 ， 管 道 出 口 局 部 損 失
'..=1.
0 ， 管 中 流速 U
(1)把左水箱內自由表面壓強換算成液柱高
度
P 29400 JE= 百麗女匯石=3m( 水 柱 )
(2) 列 能 量 方 程 :
(6 分 )
H+主 +問+0+0+ ('I +).去+，..)三
2+3= (0.5+0.02土 + 1. 0.2 ' ~.
0) 蘭
, 2g
y
寸茍 o 乍 U 古d g 巧 = 7 . 0叫 盯 白 τ 5
(3) 流 量 z
膺d 2
11:
0
ω
Q 寸 v = " . ~.~
O. 22
0
7=0. 2198m 3 /5=219. 8L/s
(6 分 )
答:通過流量 Q = 0 . 2 1 9 8 曠 I s .
3. 解 : (1 ) 以 上 游 水 面 為 基 準 面 ， 列 能 量 方程 z
軒 H+川 =川 +陽 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 ?
0
QW-zw-n qz
=主子 u = lL-7一 o 2.415=0.0758 時/5
(8 分 )
(2) 以 上 游 水 面 為 基 準 面 ， 列 上 游 過 流 斷 面 和 頂 部2-2 段 間 的 能 量 方 程 z
忡忡忡叫+去+丟+ u ht h ) 二
P. , ,. 1 二 v2 _ _ ,. _ , _ _~ 5 ,_ _ , _ _, 2. 4152 2=-hl-u+ 嚀 + 如 + 如 ) 寫 = 一 2 . 0 一 ( 川 + 隊 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 值發(fā) 生 在 頂 部 ， 最 大 真 空 值 為 3 . 4 2 8 m ( 水 柱 )
786
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