2002-2003學(xué)年工程流體力學(xué)期末試卷

一、單項(xiàng)選擇題〔每題2分，共20分〕

1、一密閉容器內(nèi)下部為水，上部為空氣，液面下

4.2米處的測(cè)壓管高度為2.2m,設(shè)當(dāng)?shù)貕簭?qiáng)為

98KPa,那么容器內(nèi)液面的絕對(duì)壓強(qiáng)為水

柱。

(a)2m(b)lm(c)8m(d)-2m

2、斷面平均流速。與斷面上每一點(diǎn)的實(shí)際流速u的關(guān)系是,

(a)u=u(b)u>u(c)u<u(d)U>USSJU<U

3、均勻流的定義是o

(a)斷面平均流速沿流程不變的流動(dòng)；

(b)過(guò)流斷面上各點(diǎn)流速相互平行的流動(dòng)；

(c)流線皆為平行直線的流動(dòng)；

(d)各點(diǎn)流速皆相等的流動(dòng)。

4、與牛頓內(nèi)摩擦定律有關(guān)的因素是。

(a)壓強(qiáng)、速度和粘度；

(b)流體的粘度、切應(yīng)力與角變形率；

(c)切應(yīng)力、溫度、粘度和速度；

(d)壓強(qiáng)、粘度和角變形。

5、流量模數(shù)K的量綱是_____

(a)L3「2(b)(c)l_2「l(d兒2「1

6、設(shè)模型比尺為1:100,符合重力相似準(zhǔn)那么，如果模型流速為0.6m/s,那

么原型流速。

(a)60m/s(b)0.006m/s(c)60000m/s(d)6m/s

7、在孔口的水頭值與孔口的面積一樣的情況下，通過(guò)管嘴的流量______孔口的

流量。

(a)等于(b)大于?小于(d)不能判定

8、圓管流中判別液流流態(tài)的下臨界雷諾數(shù)為。

(a)2300(b)3300(c)13000(d)575

9、流速勢(shì)函數(shù)，求點(diǎn)［1,2)的速度分量為。

(a)2(b)3(c)-3(d)以上都不是

10、按與之比可將堰分為三種類型：薄壁堰、實(shí)用堰、寬頂堰

(a)堰厚堰前水頭(b)堰厚堰頂水頭(0堰高堰前水頭(d)堰高堰頂水頭

二、簡(jiǎn)答題〔共24分〕

1.靜水壓強(qiáng)的特性(6分)

2.漸變流的定義及水力特性(6分)

3.邊界層的定義及邊界層中的壓強(qiáng)特性(6分)

4.滲流模型簡(jiǎn)化的原那么及條件(6分)

三、計(jì)算題〔共56分〕

1、體小題14分)

有一圓滾門，長(zhǎng)度Z=10m，直徑。=4m，上游水深M=4m，下游水深從=2m,

求作用在圓滾門上的水平和鉛直分壓力。

2

題1圖

2、體小題12分）

設(shè)導(dǎo)葉將水平射流作的轉(zhuǎn)彎后仍水平射出，如下圖。假設(shè)最大可能的支撐力為

尸，射流直徑為d,流體密度為0,能量損失不計(jì)，試求最大射流速度14o

3、（本小題16分）

山水箱經(jīng)變直徑管道輸水，％16m,直徑

d=d二50mm,%=70mm,各管段長(zhǎng)度見圖,

沿程阻力系數(shù)尤=。。3,突然縮小局部阻力系數(shù)

仆。力今）1對(duì)應(yīng)細(xì)管流速】，其他局部阻吃

4,"2.電

力系數(shù)自定。

6m4m110m

〔1〕試求流量。Q=10L/S,VI=

5.1m/s,v2=2.6m/s

（2）定性繪制出管道的測(cè)壓管水頭線與總水頭

線。

4、（本小題14分〕

某梯形斷面棱柱體密實(shí)粘土渠道，底坡/=0.0002,邊坡系數(shù)m=2.0,糙率n

=0.023,設(shè)計(jì)底寬d14m,設(shè)計(jì)水深/70=2.5mo不沖允許流速方=0.85即25,

不淤允許流速〃〃=0.4~0.6m/s。

〔1〕求渠道的設(shè)計(jì)流量；

〔3〕校核渠道是否滿足不沖不淤要求。

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2002-2003學(xué)年工程流體力學(xué)期末試卷答案

一、單項(xiàng)選擇題〔每題2分，共20分〕

cdcbbdbabb

二、簡(jiǎn)答題〔共24分〕

1.一個(gè)特性，3分

2.定義3分，特性：平面1分；符合靜水壓強(qiáng)分布2分

3,定義4分，特性：2分

4.原那么，2分，條件：4分

三、計(jì)算題〔共56分〕

1、體小題14分）

左邊水平力：3分，方向：1分，右邊水平力：3分，方向：1分,Fx=588KN

垂直壓力：5分，方向：1分Fz=923KN

2、（本小題12分）

%2=2〃(QXJIx0

公式：6分，結(jié)果：6分

3、體小題16分)

(1)10分，能量方程：4分；連續(xù)性方程：2分，水頭損失系數(shù)計(jì)算2分，

結(jié)果：2分

(2)6分，錯(cuò)一處，扣1分

4、體小題14分〕

水力半徑/?的計(jì)算：2分,/?，886m;Q的計(jì)算公式結(jié)果：6分，044.6m3/s

平均流速1/的計(jì)算：2分IZ=0.938m/s

不沖流速計(jì)算：2分，，=0.996m/s

比擬結(jié)果：2分

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2003-2004學(xué)年工程流體力學(xué)期末試卷

一、填空題〔除8、9、10小題每空2分外，其余每空1分，共18分)

1.浮體的穩(wěn)定平衡條件為，潛體的穩(wěn)定平衡

條件為O

2.兩根直徑不等的圓形管道，通過(guò)的液體不同，它們的臨界雷諾數(shù)〔相等,不

等〕。

3.要使圓柱形外管嘴正常工作〔管內(nèi)真空度不超過(guò)7.5^水柱)，那么管嘴的最大作用水頭

H為.

4.半滿圓管流，直徑d=400冽冽，那么其水力半徑為°

5.圓管層流的動(dòng)能修正系數(shù)與動(dòng)量修正系數(shù)均〔大于、小于、等于〕圓管紊流，

這是因?yàn)槲闪鬟^(guò)水?dāng)嗝嫔狭魉俜植急葘恿鬟^(guò)水?dāng)嗝嫔狭魉俜植几??！簿鶆?、?/p>

均勻〕

6.歐拉加速度包括位變加速度和時(shí)變加速度，而在恒定流中加速度為零。

7.滿足重力相似準(zhǔn)那么〔佛汝德準(zhǔn)那么〕，流量、流速、時(shí)間比尺同長(zhǎng)度比尺3

的關(guān)系是"二,2=o

8.有一矩形無(wú)側(cè)收縮薄壁堰,堰寬B=O.5m,堰上水頭H=0.2m,流量系數(shù)為0.42。當(dāng)堰

流為自由出流時(shí)，通過(guò)薄壁堰的流量為O

9.煤油管路上的文丘利流量計(jì)中通過(guò)的流量為100Lis,煤油運(yùn)動(dòng)粘度為4.5x10

飛病不?，F(xiàn)用運(yùn)動(dòng)粘度為1x10Y陽(yáng)2的水在縮小為原型1/3的模型上試驗(yàn),那么模

型上的流量為O

10.流速勢(shì)0=,那么可得流速分布場(chǎng)為：生=,_uy_=_

二、單項(xiàng)選擇題〔在每題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確的，并將其號(hào)碼寫在題后的括號(hào)內(nèi)，

每題2分，共24分）

1.與牛頓內(nèi)摩擦定律有關(guān)的因素是〔Jo

A.壓強(qiáng)、速度和粘度B.流體的粘度、切應(yīng)力和角變形率C.切應(yīng)力、溫度、粘度

和速度D,壓強(qiáng)、粘度和角變形

2.滿足以下哪個(gè)條件，方程0認(rèn)=常數(shù)〔Q為流體的密度，U為斷面平均流速，A為總

流的過(guò)流斷面面積〕就能成立?！?

A.理想流體B.恒定流動(dòng)C.流體不可壓縮D.流動(dòng)無(wú)

旋

3.圓管紊流核心處的流速分布呈分布。〔〕

A.拋物線型B.對(duì)數(shù)或指數(shù)規(guī)律C.線性D.均勻

4.明渠非均勻流的三種流態(tài)：急流、緩流和臨界流，可用以下哪種方法來(lái)進(jìn)展判別？

〔)

A.弗勞德數(shù)B.臨界底坡C.臨界水深D.以上三種方

法均可

5.壓力表的讀值是〔〕

A.絕對(duì)壓強(qiáng)；B.絕對(duì)壓強(qiáng)減去當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

C.絕對(duì)壓強(qiáng)加當(dāng)?shù)卮髿鈮?；D.當(dāng)?shù)卮髿鈮簻p去絕對(duì)壓強(qiáng)。

6.水在等直徑垂直管道內(nèi)流動(dòng)，相距斑兩斷面間的水頭損失也

等于〔〕

A

B.

C.

D.

7.作為均勻流的定義，下面幾種提法中哪一種是正確的？〔〕

A.斷面平均流速沿流程不變的流動(dòng)B.流線皆為平行直線的流動(dòng)

C.過(guò)流斷面上各點(diǎn)的流速相互平行的流動(dòng)D.各點(diǎn)流速皆相等的流動(dòng)

8.圓管均勻流中,過(guò)流斷面上切應(yīng)力分布為〔)

一叁工》R一

9.作用水頭和直徑都一樣的孔口、管嘴，其出流流速和出流流量之間的關(guān)系是〔

A.V為＜I/嘴Q孔＜Q嘴B.1/孔＜I/嘴Q孔＞Q嘴。，孔＞1/嘴Q孔

＜Q嘴D.1/孔〉1/嘴?？祝綫嘴

10.滲透系數(shù)反映土的透水性，其量綱是〔)

A.與流速一樣B.與流量一樣C.與面積一樣D.無(wú)量綱

11.粘性底層的厚度隨雷諾數(shù)的而.(〕

A減小，減小B.增大，增大C.增大，減小

D.以上三種情況都不對(duì)

12.一封閉容器水面的絕對(duì)壓強(qiáng)夕=85kPa,中間玻璃管兩端開口，當(dāng)既無(wú)空氣通過(guò)玻璃管

進(jìn)入容器，又無(wú)水進(jìn)入玻璃管時(shí)，玻璃管應(yīng)深入水面下的深度h為〔〕

A.0.85m[―1舊

B.1.33mL_J

片；：nn

三、簡(jiǎn)答題〔共22分〕

1.簡(jiǎn)述滲流模型及其應(yīng)滿足的條件?！?分〕

2.試述明渠均勻流、非均勻流時(shí)的斷面單位能量Es和單位重量流體所具有的總機(jī)械能E沿

程變化情況?！?分〕

3.試述流函數(shù)的兩個(gè)特性。(4分〕

4.設(shè)定性畫出圖示管道的測(cè)壓管水頭線和總水頭線。（管徑沿程不變）（6分）

1、鋼制空心圓柱一側(cè)擋水，園柱直徑d=3m,擋水高度日二3m,求每米長(zhǎng)的園柱所

受的水平壓力和垂直水壓力的大小及作用位置，并說(shuō)明此水平壓力和垂直壓力的合力通過(guò)圓

心?！舶雸A的重心離半圓圓心的距離看=4與3肛，為半徑〕?！?2分〕

（題1圖）（題3圖）

2.有一_L質(zhì)渠道，其底坡/=0.005，邊坡系數(shù)m=1,5，粗糙系數(shù)":0.025，流量（?=3m3/s,

不沖流速為1.5m/s.如果按水力最優(yōu)斷面條件設(shè)計(jì)，斷面尺寸如何？是否符合不沖條件。

〔12分〕

3.有一中等直徑鋼管并聯(lián)管路，流過(guò)的總流量為0.08m3/S,&=200mm,&=200mm,

長(zhǎng)度A=200m,^=800mmZI=X2=0.024（12分〕

Q）求并聯(lián)管中的流量Q、Q；A、B兩點(diǎn)間的水頭損失；

（2）假設(shè)將兩管道改為串聯(lián)，并且管道兩端A、B間的水頭損失維持不變，求管道中所通過(guò)

的流量Qo

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2003-2004學(xué)年工程流體力學(xué)期末試卷參考答案

一、填空題〔除8、9、10小題每空2分外，其余每空1分，共18分〕

1.定傾中心在重心之上，浮心'在重心之上。

2.相等。

3.10mo

4.100mm。

5.大于,均勻。

6.時(shí)變。

7.12.J10J

多,4，。一

8.0.00376m3/So

9.7.41L/S。

10.2x,l-2yo

二、單項(xiàng)選擇題I在每題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確的，并將其號(hào)碼寫在題后的括號(hào)內(nèi)，

每題2分，共24分〕

1、B2、B3、B4、D5、B6、A7、B8、B9、A10、

A11、C12、C

三、簡(jiǎn)答題〔共22分）

1.答：滲流模型是忽略了土壤顆粒的存在，認(rèn)為水充滿整個(gè)滲流空間的模型，且滿足:

〔1〕對(duì)同一過(guò)水?dāng)嗝?，模型的滲流量等于真實(shí)的滲流量。

(2)作用于模型任意面積上的滲流壓力，應(yīng)等于真實(shí)滲流壓力。

(3)模型任意體積內(nèi)所受的阻力等于同體積真實(shí)滲流所受的阻力。

2.答：明渠均勻流…8沿程不變。而總機(jī)械能￡沿程總是減小。

明渠非均勻流-----A沿程可增大、減小，也可不變。而總機(jī)械能￡沿程總是減小。

3.答：〔1〕流函數(shù)等值線就是流線。

(2)不可壓縮流體的平面流動(dòng)中，任意兩條流線的流函數(shù)之差dy等于這兩條流線間

所通過(guò)的單位寬度流量dq.

4.答：如下圖：

四、計(jì)算題〔共36分J

1、〔12分〕

(1)設(shè)丫=理，求圓柱每米長(zhǎng)度上所受的力：

1).^=1^2xl=44.10kN2分

2

作用點(diǎn)：離水面石，牙=2m1分

3

方向：向左。1分

2).5=號(hào)=34.636kN3分

作用點(diǎn)：半圓重心，離圓心J0=-=0.64m1分

3K

方向：向上。1分

(2)合力作用點(diǎn)：合力尸要通過(guò)圓心。〔如圖所示〕，那么力三角形必

須滿足

殳二l("為)=0.7854,而—=0.78543分

故，合力通過(guò)圓心.

2.〔12分〕

按水力最優(yōu)條件設(shè)計(jì)，有

—=2(J1+?—Q=0.612分

且R=Q5力2分

A=(b+mh)h=2Alh2

C=lj?V6=35.64mV2A2分

0=G4a=3.76潸=33分

h=0.92m

》=0.561m

y=C痛=1.782力2打=1.686m/s2分

y>1,5m/s不滿足抗沖條件。1分

3.〔12分〕

⑴并聯(lián)

4人亡=之匕亡2分

*12g42g

Q=Qi+Q21分

V2=0.85m/svi=2v2=1.70m/s2分

33

Q2=0.027m/SQi=0.053m/S1分

(2)串聯(lián)

%人式十4AS斗人止2分

冊(cè)2gd.2g冊(cè)2g

di=d2Qi=Q21分

有vi'=v2>=0.76m/S2分

Q=0.024m3/S1分

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課程性質(zhì)與目的工程流體力學(xué)是研究流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科，是土木、水利類專業(yè)

的一門必修的根底課程。

本課程的目的是：通過(guò)各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握流體運(yùn)動(dòng)的根本概念、根本理論、

根本計(jì)算方法與實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)習(xí)專業(yè)課程，并為將來(lái)在土木、

水利工程各個(gè)領(lǐng)域從事專業(yè)技術(shù)工作打下根底。

流體力學(xué)課程在專業(yè)教學(xué)中將為專門水力學(xué)、水文學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)、土木工程施工、建筑

設(shè)備等多門專業(yè)根底課程和專業(yè)課程闡釋所涉及的流體力學(xué)原理，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)土木、水

利工程與大氣前1水環(huán)境的關(guān)系。本課程應(yīng)到達(dá)的根本要求：〔一〕具有較為完整的理論根底，包

括：

1.掌握流體力學(xué)的根本概念；

2.熟練掌握分析流體流動(dòng)的總流分析方法，熟悉量綱分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，了解求解

簡(jiǎn)單平面勢(shì)流的方法；

3.掌握流體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化和水頭損失的規(guī)律，對(duì)繞流阻力有一定了解。

〔二〕具有對(duì)一般流動(dòng)問(wèn)題的分析和計(jì)算能力，包括：

1.水力荷載的計(jì)算；

2.管道、渠道和堰過(guò)流能力的計(jì)算，井的滲流計(jì)算；

3.水頭損失的分析和計(jì)算。

〔三〕掌握測(cè)量水位、壓強(qiáng)、流速、流量的常規(guī)方法。具有觀察水流現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和編寫

報(bào)告的能力。

浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院2007-2008學(xué)年流體力學(xué)課程總學(xué)時(shí)為56學(xué)時(shí)，其中16學(xué)時(shí)為實(shí)驗(yàn)，

40學(xué)時(shí)為理論教學(xué)。

理論教學(xué)教師邵衛(wèi)云、張燕、包志仁、胡云進(jìn)，課時(shí)安排參考：

章名主要內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)

第一章緒論流體力學(xué)的研究方法。主要物理性質(zhì)。2學(xué)時(shí)

第二章流體靜力流體靜壓強(qiáng)特性。流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律。壓力體。作用在平面與

6學(xué)時(shí)

學(xué)曲面上的靜水總壓力。浮體的穩(wěn)定性。

第三章流體動(dòng)力流體動(dòng)力學(xué)根本概念。無(wú)旋流。連續(xù)性微分方程。理想流體運(yùn)動(dòng)6學(xué)時(shí)

學(xué)根底微分方程。伯努利方程。速度勢(shì)函數(shù)和流函數(shù)。

第四章恒定總流總流分析法。恒定總流的連續(xù)性方程、能量方程和動(dòng)量方程及其

4學(xué)時(shí)

根本方程綜合應(yīng)用。

第五章量綱分析流動(dòng)相似概念。雷諾準(zhǔn)那么、弗勞德數(shù)準(zhǔn)那么。量綱和諧原理。

2學(xué)時(shí)

與相似原理瑞利法和兀定理。

層流和紊流的判別。圓管層流與紊流的流速分布。紊流脈動(dòng)與時(shí)

第六章流動(dòng)阻力

均化。紊動(dòng)附加切應(yīng)力?；旌祥L(zhǎng)度理論。沿程水頭損失與局部水6學(xué)時(shí)

和水頭損失

頭損失的計(jì)算。邊界層與邊界層別離。

第七章孔口及管

嘴不可壓縮流體薄壁小孔口的計(jì)算。管嘴出流的計(jì)算?？卓诘姆呛愣?。2學(xué)時(shí)

恒定流

第八章有壓管道短管與長(zhǎng)管的水力計(jì)算。水頭線的繪制。管網(wǎng)計(jì)算原理。水擊現(xiàn)

3學(xué)時(shí)

流動(dòng)象