重庆大学流体力学课程试卷.doc

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流体力学 期末试卷

第 1 学期
开课学院： 课程号：
考试日期：

考试时间： 120 分钟

一、填空题（共20分，每空2分）
1.作用在流体上的力按作用方式分有： 质量力 和 表面力 。（4分）
2．液体静力学基本方程的几何意义为液体中任意两点的测压管水头 相等；则物理意义为 单位重量流体具有的位能不变。（4分）
3. 尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系数的因素不同，其中紊流光滑区影响的因素为 Re ，紊流粗糙区影响的因素为 。（4分）
4．圆管均匀流中，切应力与点到管轴的距离r成 正比 ，管轴处切应力的值为 0 。（4分）
5.管嘴出流的工作条件是：（1）作用水头H0<9m 、(2)管嘴长度l<3~4d。（4分）
二、名词解释（共10分，每小题5分）
1. 理想流体模型
答：当流体粘性较小，忽略它对计算精度不产生影响，因而假定流体不具粘性，按理想流体计算，这个假定称理想流体模型。（5分）
2. 临界水深
答：明渠流动中，流量一定，断面形式一定，相应于比能最小时的水深。（5分）
三、计算题（共70分）
1. 如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，已知：圆柱体直径D=1m，垂直于图面长L=1m；左池敞口，水深H=6m；右池密闭，h=1m，且装有U形水银测压管，测压管读数。求：作用在圆柱体闸门上的静水总压力。（15分）

解：
1)右液面压强水头： （5分）

故有： mH2O
2) 作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力： （5分）

3) 作用在圆柱体闸门上的静水总压力垂直分力： （5分）

2. 图示水泵给水系统，输水流量Q=100l/s，水塔距与水池液面高差H=20m，吸水管长度l1=200m，管径d1=250mm，压力管长度l2=600m，管径d2=200mm。水泵真空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，各局部阻力系数分别为： EMBED Equation.DSMT4 , 。试求：1）水泵扬程与安装高度；2）绘出总水头线和测压管水头线。（15分）

解：1) 总流连续性方程：（4分）

2）. 列1-2断面能量方程：（4分）
解得水泵扬程：
3） 列1-3断面能量方程可得安装高度：（4分）

4） 总水头线与测压管水头线如图：（3分）

3.一弯管水平放置，已知：d1 =d2=200mm，管轴线在同一水平面内，管中通过流量Q=0.1 m3/s，1-1断面中心线压强p1 =19.6 kN/m2，l-1、2-2断面间的水头损失为1m，求水流对弯管的作用力。（15分）

题3图
解：

（2分）连续性方程：
m/s
（5分）列l-1、2-2断面间能量方程：

p2=9.8kN/m2
（1分） 控制体，受力分析如图：
（2分）kN
kN
（5分） 列x动量方程：

R=1.56kN
4. 已知：ux=-kx， uy=ky，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。（15分）
解： 加速度
（4分）
流函数ψ
（4分）
（4分）
是无旋流
（3分）
5．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠底宽为b=10m，水深h=2m，渠底过流能力 m3/s。求渠道的底坡i。（10分）
解：（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
（2分）
i=0.0001