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1、三、说明下列概念（共说明下列概念（共 2020 分）分） 1.1.什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（5 5 分）分） 答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 （1 分） 迹线就是流体质点运动的轨迹。 （1 分） 流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时 间改变此时，流线与迹线重合。 （1.5 分） ）2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交， 如果相交，交点速度比为零。 （1.5 分） 2.2.简述伯努利方程简述伯努利方程 =const=const 的物理意义和几何意义。的物理意义和几何意义。 （5 5 分）分
2、） 答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可 以互相转化，但总和不变。 （1 分） 几何意义：在符合限定条件下，沿同一流线的总水头是个常数。 （1 分） 总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长， 相互转换，但总量不会增减。 （2 分） 水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的 总水头线是水平的。 （1 分）3.3.有旋流动、无旋流动有旋流动、无旋流动 有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。 （2 2 分）分） 无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。 （2 2
3、分）分） 4.4.流动相似条件流动相似条件（6 分）答：1）有相同的微分方程（2 分）2）单值条件相似（2 分）3）由单值条件中的物理量的相似准则数相等（2 分） 四. 推求突然扩大能量损失计算公式（20 分）解：如图，由连续性方程解： （4 分）得： （ 2 分）由动量方程：（4 分）列伯努利方程： （4 分）gv gp gv gp 222 222 11（4 分）即 （2 分）五、如图所示，有一圆柱滚门，长度l=10m，直径 D=4m，上游水深 H1=4m，下游水深 H2=2m，求作用于圆柱滚门上的水平和铅垂方向的分压力。 （12 分）2211vAvA2 12 1vAAv 1 21 2vAA
4、v )()(121212211vvqAApApApVgv AA gv AAvvghj2) 1(2)1 ()(212 22122 12212 21gv gvhj222 2 22 1 1解： 1、圆滚门左侧 对于水平方向： 3 分对于垂直方向：2 分 圆滚门右侧 对于水平方向：3 分对于垂直方向：2 分总压力的水平分力为 P=784-196=588kN（水平向右） 1 分 总压力的铅垂分力为 P=615.75+307.88=923.63kN（铅垂向上） 1 分 六、有一管径 d=10cm 的水管，水温为 20，=1.00310/s，当流量6=4L/sVQ时，试确定管中流流态。如果要保持层流流动，流
5、速与流量要受怎样的限制？ （10 分）解： =4l/s=4VQsm /1033= 2 分V)/(09. 51 . 014. 3410423 smAQvRe= 2 分2000100509. 010003. 11 . 009. 56 6vVd所以流动状态是紊流 1 分若要保持层流，则 Re2000则 3 分2000vVd则610003. 12000Vd1 . 0 10003. 120006V1 分smV/10006. 23H1H2D（向右）kNDlHgAghPxcx78421)(75.615222 向上kNlDggVPz （向左）kNlHHAhPxcx196222)(88.307242 向上kNlDggVPz所以1 分AVQ 25231057. 11 . 014. 34110006. 2m七、已知平面流动的流函数为:)(283)22 22(22211yxtgtgxy xyQ 求流速分量、 并判断是否为有旋流动? （8 分）uv答: 3 分yxxQuyxyx24322 2)2()2()2()2(2222 3 分xyyQv yxyx24322 2)2()2()2()2(2222 有旋流动 2 分
