西南交大2014-2015工程流体力学A.doc

工程流体力学A
第一次作业
、单项选择题(只有一个选项正确，共20道小题)
1. 理想流体是指忽略（ ）的流体。
  (A) 密度
  (B) 密度变化
  (C) 黏度
  (D) 黏度变化
正确答案：C

2. 不可压缩流体是指忽略（ ）的流体。
  (A) 密度
  (B) 密度变化
  (C) 黏度
  (D) 黏度变化
正确答案：B

3. 下列各组流体中，属于牛顿流体的是（ ）。
  (A) 水、汽油、酒精
  (B) 水、新拌砼、新拌建筑砂浆
  (C) 泥石流、泥浆、血浆
  (D) 水、水石流、天然气
正确答案：A

4. 下列各组力中，属于质量力的是（ ）。
  (A) 压力、摩擦力
  (B) 重力、压力
  (C) 重力、惯性力
  (D) 黏性力、重力
正确答案：C

5. 在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位（ ）上的质量力。
  (A) 面积
  (B) 体积
  (C) 质量
  (D) 重量
正确答案：C

6. 金属压力表的读数为（ ）
  (A) 绝对压强
  (B) 相对压强
  (C) 真空压强
  (D) 当地大气压
正确答案：B

7. 重力作用下的流体静压强微分方程为（ ）
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：A

8. 静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力，式中的（ ）
  (A) 为受压面形心处的绝对压强
  (B) 为压力中心处的相对压强
  (C) 为受压曲面的面积
  (D) 为受压曲面在铅垂面上的投影面积
正确答案：D

9. 有一倾斜放置的平面闸门，如图所示。当上下游水位都上升1m时（虚线位置），
闸门上的静水总压力 ( )。

  (A) 变大
  (B) 变小
  (C) 不变
  (D) 无法确定
正确答案：A

10. 绝对压强 、相对压强、真空压强及当地大气压强之间的关系是（ ）
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：A

11. 下列关于压力体的说法中，正确的是（ ）
  (A) 当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，
  (B) 当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，
  (C) 当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，
  (D) 当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，
正确答案：A

12. 如图所示圆柱体，其左半部在静水作用下受到浮力 ，则圆柱体在该浮力作用下将（ ）。

  (A) 匀速转动
  (B) 加速转动
  (C) 减速转动
  (D) 固定不动
正确答案：D

13. 在恒定流中，流线与迹线在几何上（ ）。
  (A) 相交
  (B) 正交
  (C) 平行
  (D) 重合
正确答案：D

14. 均匀流过流断面上各点的（ ）等于常数。
  (A) p
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：B

15. 已知突然扩大管道突扩前后管段的管径之比 ，则突扩前后断面平均流速之比（ ）。
  (A) 4
  (B) 2
  (C) 1
  (D) 0.5
正确答案：A

16. 皮托管测量测量（ ）仪器。
  (A) 点流速
  (B) 点压强
  (C) 断面平均流速
  (D) 流量
正确答案：A

17. 文丘里管是测量（ ）的仪器。
  (A) 点流速
  (B) 点压强
  (C) 断面平均流速
  (D) 流量
正确答案：D

18. 关于水流流向的正确说法是（ ）。
  (A) 水一定是从高处向低处流
  (B) 水一定是从流速大处向流速小处流
  (C) 水一定是从压强大处向压强小处流
  (D) 水一定是从机械能大处向机械能小处流
正确答案：D

19. 流速水头的表达式为（ ）
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：B

20. 应用恒定总流的动量程 解题时，中不应包括（ ）.
  (A) 惯性力
  (B) 压力
  (C) 摩擦力
  (D) 重力
正确答案：A

二、不定项选择题(有不定个选项正确，共6道小题)
21. 牛顿内摩擦定律中的（ ）。 [不选全或者选错，不算完成]
  (A) 为流体的运动黏度 
  (B) 为流体的动力黏度
  (C) 为运动流体的剪切变形
  (D) 为运动流体的剪切变形速率
  (E) 为运动流体的流速梯度
正确答案：B D E

22. 1个工程大气压=（ ）。 [不选全或者选错，不算完成]
  (A) 98kPa
  (B) 10mH2O
  (C)  1.0kgf/cm2
  (D) 101.3kN/m2
  (E) 760mmHg
正确答案：A B C

23. 下列关于流体压强的说法中，正确的有（ ）。 [不选全或者选错，不算完成]
  (A) 绝对压强不能为负
  (B) 相对压强可正可负
  (C) 相对压强只能为正
  (D) 真空压强可正可负
  (E) 真空压强不能为负
正确答案：A B E

24. 如图所示形状各异的盛水容器的底面积和水深均相等，但盛水量各不相同，则作用在容器底面的静水总压力相等的有（     ）。

  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
  (E) 
正确答案：A B C D E

25. 图示ab曲面的压力体图中，不正确的有（    ）。

  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
  (E) 
正确答案：A B C D

26. 下列关于水流流向的说法中，不正确的有（ ）。
  (A) 水一定是从高处向低处流
  (B) 水一定是从流速大处向流速小处流
  (C) 水一定是从压强大处向压强小处流
  (D) 水一定是从测压管水头高处向测压管水头低处流
  (E) 水一定是从机械能大处向机械能小处流
正确答案：A B C D

三、判断题(判断正误，共6道小题)
27. 单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力。（ ）
正确答案：说法错误

28. 静止流体的法向应力等于零。（ ）
正确答案：说法错误

29. 流线一般不能相交，且只能是一条光滑的折线。（ ）
正确答案：说法错误

30. 流体的黏性随着温度的增加而减小。（ ）
正确答案：说法错误

31. 流线愈密，流速愈小。（ ）
正确答案：说法错误

32. 在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位重量流体上的质量力。（ ）
正确答案：说法错误

四、主观题(共8道小题)
33. 简述流体的形态特征和力学特征。
参考答案：
形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。
力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。

34. 一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强和相对压强。

参考答案：
由 得水箱液面的相对压强

绝对压强  或93.1kPa

35. 如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知 ，试求A点的真空压强及真空度。

参考答案：
真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意

得A点真空压强 
及真空度            

36. 如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为 ，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。

参考答案：
为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系

式中  
故

37. 利用检查井作闭水试验检验管径 的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256.34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。
参考答案：
排水管堵头形心处的相对压强

堵头所受的静水总压力

38. 如图所示盛水（重度为 ）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶 H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。

参考答案：
取上半球为隔离体，由 ，得
式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得

故每个螺栓所受的拉力为   

39. 如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数 =300mm，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强和 A、B两断面间的机械能损失。

参考答案：
由差压计原理 
  得
由伯努利方程

考虑到 ,得A、B两断面间的机械能损失

40. 如图所示，为测流需要，在宽度 m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m。若测得抬高前的水深为1.8m，抬高后水面降低0.12m，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。

参考答案：上游水深 ，下游水深
据连续性方程
得              （1）
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从1→2列伯努利方程（ ）

 得 （2）
联立（1）、（2）两式，得

故渠道流量

第二次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确，共11道小题)
1. 下列各组物理量中，属于同一量纲的是（ ）。
  (A) 密度、运动黏度、动力黏度
  (B) 流速系数、流量系数、渗流系数
  (C) 压强、压力、切应力
  (D) 管径、水深、水头损失
正确答案：D

2. 已知压力输水管模型试验的线性比尺 ，若原、模型采用同一流体，则其流量比尺和压强比尺分别为（ ）。
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：A

3. 已知某变径有压管段的管径之比 ，则相应的雷诺数之比（ ）。
  (A) 1
  (B) 2
  (C) 3
  (D) 4
正确答案：B

4. 圆管层流运动过流断面上的最大流速与平均流速之比（ ）。
  (A) 4
  (B) 3
  (C) 2
  (D) 1
正确答案：C

5. 已知某并联管路的两支路的比阻之比 ，管长之比，则相应的流量
之比（ ）。
  (A) 2
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：B

6. 下列关于长管水力计算的说法中，不正确的是（ ）。
  (A) 串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和
  (B) 串联管路的总流量等于各支路的流量之和
  (C) 并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失
  (D) 并联管路各支路的水头损失相等
正确答案：B

7. 明渠中不可能出现的流动为（ ）。
  (A) 恒定均匀流
  (B) 恒定非均匀流
  (C) 非恒定均匀流
  (D) 非恒定非均匀流
正确答案：C

8. 对于有压管道均匀流，必有（ ）。
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
正确答案：C

9. 水力最优断面是指（ ）的渠道断面。
  (A) 造价最低
  (B) 糙率最小
  (C) 在一定时，过流面积最大
  (D) 在一定时，过流面积最大
正确答案：D

10. 欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等，则渠道的边坡系数应为（ ）。
  (A) 1.5
  (B) 1.0
  (C) 0.75
  (D) 0.5
正确答案：C

11. 有过水断面面积、糙率、底坡均相同的四条矩形断面棱柱形长直渠道，其
底宽b与均匀流水深h。有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是( )。
  (A) b1= 4.0 m，h01 =1.0m
  (B) b2 =2.0m，h02 = 2.0m
  (C) b3= 2.8 m，h03 = 1.4m
  (D) b4 = 2.6m，h04 = 1.5m
正确答案：C

二、不定项选择题(有不定个选项正确，共6道小题)
12. 下列命题中，正确的有（ ）。
  (A) 单位表征物理量的大小
  (B) 量纲表征物理量的类别
  (C) 基本物理量的选取具有唯一性
  (D) 基本量纲的选取具有独立性
  (E) 表面张力系数是无量纲量
正确答案：A B D

13. 水力相似一般应包括（ ）。 [不选全或者选错，不算完成]
  (A)  几何相似
  (B) 运动相似
  (C)  动力相似
  (D) 边界条件相似
  (E) 初始条件相似
正确答案：A B C D E

14. 下列流体中，属于牛顿流体的有（ ）
  (A) 水
  (B) 汽油
  (C) 新拌混凝土
  (D) 酒精
  (E) 泥石流
正确答案：A B D

15. 1个工程大气压=（ ）
  (A) 
  (B) 
  (C) 
  (D) 
  (E) 
正确答案：A B C

16. 根据尼古拉兹试验成果知，（ ）
  (A) 层流区
  (B) 层、紊过渡区
  (C) 紊流光滑区
  (D) 紊流过渡区
  (E) 紊流粗糙区
正确答案：A B C D E

17. 下列关于长管水力计算的说法中，不正确的有（ ）
  (A) 串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和
  (B) 串联管路的总流量等于各支路的流量之和
  (C) 并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失
  (D) 并联管路各支路的水头损失相等
  (E) 并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量
正确答案：B E

三、判断题(判断正误，共1道小题)
18. 已知某管流的雷诺数，则其相应的断面平均流速与最大流速之比。（ ）
正确答案：说法错误

四、主观题(共5道小题)
19. 为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞内设计水深m和设计流速m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。
参考答案：
（1）由给定线性比尺 计算模型各几何尺寸
模型宽 
模型高   
模型水深 
（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量
流量
   流速
  由弗劳德准则 ，得流速比尺 ，故

20. 已知钢筋混凝土输水管道的水力半径 ，水以均匀流流过1km长度上的水头损失，管壁粗糙系数，试求管中的流速和流量。
参考答案：
由谢才公式  和曼宁公式,得流速

流量 

21. 水从封闭容器A经直径 、长度的管道流入容器B。已知容器A内水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。

参考答案：
取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1→2列伯努利方程
管路流量

得

22. 一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，管长，上、下游渠道的流速均为。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差。

参考答案：
据题意
得     
取标准管径 。管中流速

取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1→2列伯努利方程

考虑到 ，得

23. 试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量，沟底坡度依地形条件采用，断面采用边坡系数的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数）。
参考答案：
将 和
代入明渠均匀流基本公式 ，得

取渠道断面尺寸

第三次作业
1. 简述堰流的定义及堰的分类。
参考答案：

2. 试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径 。已知河道设计流量（据水文计算得)m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流速m/s，桥下游水深m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数。
参考答案：
从出发进行设计：
①判别流动状态   
  因 ，故小桥过流为自由式。
②计算孔径
取标准孔径
③校核
，已转为淹没式过流。

（可以）

3. 简述渗流系数的确定方法。
参考答案：
①经验公式法；②实验室法；③现场抽水试验法。