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1、北 京 交 通 大 学（答案）20072008 学年 第一学期 课程名称：流体力学 土木工程 2005 级 出题教师：毛军 齐梅兰 张群峰我用人格担保：在本次考试中，诚实守信，严格遵守考场纪律。 （）（注：大气压 Pa=100kPa，水密度 =1000kg/m3，重力加速度 g =10m/s2，A4 纸半开卷）一、 填空题（10 分）1、 描述流体易流动性的是_牛顿内摩擦_定律；描述流场中物理量对时间的变化率的物理量是_质点导数_，包括_当地或时变导数 和_迁移或位变导数_两部分。2、 三元不可压缩流场 ， ， ，则52zxu32zyu0zu处 zu的表达式为 _)(yz3、 孔口外接短管成为
2、管嘴，增加了阻力，但流量不减，反而增加，主要原因是_管嘴内出现了真空_，但是应保证_管嘴内不出现空化现象_的条件。4、 图 1 中给出各段管路的流量和损失水头，流体密度为，则（a）中 A、B 点间的流动功耗是_ _， （b）中 A、B 间流动功耗是_)(321HgQ_。)(321H5、 流动相似的充要条件是_几何相似、独立相似准则成立_；管道流动相似的准则数是_雷诺数 Re_，明渠流动相似的准则数是_佛汝德数 Fr_。二、判断题（10 分）1、流体粘性与流体的种类和温度有关，液体的动力粘性系数一般随着温度的升高而减小，气体的则相反 （ ）2、静止流体中的压应力具有各向同性，运动的粘性流体中的压
3、应力则不然 （ ）3、均匀流过流断面上的动压强分布规律与静压强分布规律相同，同一过流断面上各点的测压管水头相等 （）4、为了保证模型与原型的流动相似，模型和原型流动中的流体介质必须相同（ ） 5、根据达西公式，层流、紊流的沿程损失都与过流断面平均流速的平方成正比，因此，沿程损失主要取决于流速 （ ）所在学院 班级 姓名 学号 题号 一 二 三 四 五 六 七得分阅卷人三、试证明：圆管均匀流过流断面的切应力在径向呈线性分布。并指出层流与紊流在过流断面切应力分布上的不同之处。 （15 分）参见教材：（10 分）+（5 分）四、如图，圆柱体与油（比重为 0.8） 、水和容器接触，半径 R=0.2m，
4、长度 L=2m，与容器顶边成直线接触，求：（1）绘制作用在圆柱体上的压强分布图和压力体；（2）圆柱体作用在容器顶边上的力；（3）圆柱体的重量和比重。 （15 分）解：（1）略（4 分）（2）根据题意和图，圆柱体作用在容器顶边上的力沿水平方向；水对圆柱下半部分两侧的水平分力正好抵消，油对圆柱上半部分的水平作用力即为所求。（4 分）NRLAhoilxcoilx 320.108.02F （3）油对圆柱上半部分的垂直作用力 方向向下；水对圆柱下半部分的垂直作用力 向y1F y2F上。水的重度 ，油的比重Woil圆柱体的重量 ， （5 分）NLRLRRLoilily240)48.02(.11)41()2
5、2(FG2W 2oilil1 圆柱体的比重 （2 分）8954.0.10G22WLR五、如图，水自喷嘴水平射向光滑倾斜平板，不计摩擦阻力。若喷嘴出口直径 d=25mm，流量Q=33.4L/s，试求射流沿平板向两侧的分流流量 Q1、Q 2，以及射流对平板的作用力 F。假定水头损失可忽略不计。 (15 分)解：设作用在平板的的作用力为 F，沿平板的法线方向，建立图示坐标系（1）求流量。因 ，由伯诺里方程知 ，在 X 方向上列动量方程：ap21 v21（4 分）06cos21XvQ又由连续性方程 21 解得： （2 分）smQ/05.)6cos1(204.3)6cos1(2 33（2 分）8（2）求
6、作用力 F。速度 （2 分） ，在 Y 方向上列动量方程：sAv/805.423)60in(FYvQ（5 分）NQvF 8.19.81.36sin3答：略六、如图，梯形土渠中发生均匀流动，已知：底宽 b=2m，长度 L=5000m，左右边坡系数分别为 m1=1，m 2=1.5，水深 h=1.5m，底坡 i=0.0004，土壤的粗糙系数 n=0.0225。试求：（1）渠中流速；（2）渠中流量；（3）渠底的切应力；（4）摩擦功耗。 （15 分）解：（1）过水断面面积（3 分） 2221 85.15.( mhmbA湿周 4.6.15. 22水力半径 ；R85.04.6（2）求流速和流量（4 分）谢才
7、系数 smnC/26.43.025.116/16/1流速 ；RiJv 79.0.843流量 ；sAQ/6.81.79. 3（3）渠底切应力（4 分） PagiJ 4.0.850（4）沿程损失 H2O（2 分）mLhf 4.摩擦功耗 （2 分） 。kWQNf 7.963.1答：略七、如图，抽水机功率 N=18kW，效率=80%。将比重 0.9，粘度=0.048Pas 的油从油库送入密闭油箱。已知管径 d=150mm，管长 LAB=4.5m，LBC=3m，提油高度 z=6m，油的流量Q=5400kg/min，抽水机进口 B 处的真空度为 4.5m 水柱。沿程损失系数=0.02，弯头阻力系数w=0.
8、25，管径远小于油箱尺寸。求：（1）管内流动状态；（2）油箱内的液面压强；（3）安装高度 hs（20 分）解：（1）体积流量 smQm/1.096543管内流速 dv/6.2.322油运动粘度 s/1055管内雷诺数 紊流（5 分） ；,091.65Re（2）水泵扬程 油柱（3 分） ；mgQPH6.098（3）求油箱液面的相对压强（7 分） 。列油箱液面、油库液面间的能量方程： 00gpzhHgpabswa其中，h w 是油箱液面与油库液面间的总水头损失 mOilgvgvdlhBiowBCA80.4126.53. 2)5.0.4.(22 2ilzhHpwabs 2.56.油箱液面相对压强（表压强）为 5.20m 油柱或 46.8kPa；（4）求安装高度 hs（5 分） 。列油库液面与 B 断面间的能量方程： gvphgvdlgp BsiwBCa 22)(0lhBiwBCBas )(2mhs 56.102.5.01.3209.54 答：略Q2Q1题四图题一 4 图 题六图题七图题一4 图题四图题五图xyF60
