西南交大流体力学参考答案及评分标准.doc

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工程流体力学试卷A参考答案及评分标准
课程代码 0137400 课程名称 工程流体力学 考试时间 120分钟
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总成绩
得分

阅卷教师签字：
一、单项选择题（共10分，每题1分）
1. C 2. D 3.B 4. D 5. A 6. B 7.C 8.C 9.B 10. D
二、多项选择题（共6分，每题2分）
11.ABCDE 12. ABCDE 13.ABC
三、（14分）
方法一： 从出发进行设计
① 判断过流形式：
（2分）
，自由式过水 （1分）
② 计算孔径：
（2分）
选标准孔径 B=8m>b。 （2分）
③ 校核：
（2分）
，转变为淹没式过水 （1分）
（2分）
（可） （2分）
方法二：从出发进行设计
① 判断过流形式：
（2分）
，淹没式过水 （1分）
② 计算孔径：
（2分）
选标准孔径 B=8m>b。 （2分）
③ 校核：
（2分）
，仍为淹没式过水 （1分）
（2分）
（可） （2分）
四、（10分）
由 得
(1) (2分)
由 得
b=2h ， R=0.5h ，A=2h2 （2分）
又 (2) （1分）
将式（1）与式（2）联立，整理化简得

而
则 （2分）
b=3.08m （1分）
=2.0m3/s （2分）
五、（10分）
解：设
选v、l、为基本量，m=3，变量数n=5，则可组成二个数，以代替上述5个变量之间的关系式，其中
（3分）
将数方程写成量纲形式

M：
L：
T：
解得 ，，
则 （2.5分）

M：
L：
T：
解得 ，，
则 又可写为 （2.5分）
故有 ，即
（2分）
六、（10分）
解：O点处的压强为
（2分）
弧形闸门所受液体压力的水平分力为
（2分）

阴影部分为压力体底面积图 图1
弧形闸门所受液体压力的垂直分力为
（2分）
总压力作用线与水平线的夹角
（1分）
总压力作用点D到O点的水平距离、竖直距离分别为

因闸门处于平衡状态，则有，即由图可知
（2分）
则 F=1758N （1分）
七、（15分）
解：

图1 （1分） 图2（2分）
列1-1断面、2-2断面伯努利方程（三选见图1）

即
（1） （2分）
据连续性方程

得 （2） （2分）
将式（2）代入式（1），整理化简得
（2分）
（1分）
取控制体进行受力分析见图2，列流动方向的动量方程

则 （2分）
其中
，

故 （2分）
水流对坎迎水面的作用力 （1分）

八、（15分）
①水面曲线的连接如图所示。（4分）
②据已绘出的水面曲线进行分析，可知在i1段有水跃发生，且水面曲线为bⅡ型，说明该渠段为急坡渠段，而下游渠段为缓坡渠段。（4分）
③因水库底坡为逆坡，则可当做缓坡，故从缓坡到急坡应发生跌水，则渠道进口处水深
h１＝hc，据　得
（4分）
④由于渠道末端为一跌坎断面，该处存在跌水，故水深h２＝hc＝1m （3分）

九、（10分）
解：方法一
设沿管长中点过水断面上的测压管水头为H，则由达西公式可知，通过前半部分与后半部分管道的渗流量分别为
， （2分）
根据连续性原理，，即
（3分）
由此得
（2分）
渗流流量为
（3分）
方法二
由伯努利方程得
（1） （2分）
而
（2） （2分）
由达西定律知
，
而 qv1=qv2=qv
则 ， （3） （2分）
将式（3）代入式（2），再将式（2）代入式（1）得

故 （2分）
又
则 （2分）
注：hc与hk等效；qv与Q等效；bⅡ型降水曲线与S2型降水曲线等效；aⅡ型壅水曲线与S1型壅水曲线等效；b1型降水曲线与M2型降水曲线等效；K-K线与c-c线等效；FP1与P1等效；FP2与P2等效；Fx与Px等效；Fz与Pz等效。

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