工程流體力學A第次作業(yè)

1、網(wǎng)絡教育 工程流體力學課程作業(yè)第1章緒論一、單項選擇題1. 理想流體是指忽略（C）的流體。A.密度B.密度變化C.黏度D.黏度變化2. 不可壓縮流體是指忽略（B）的流體。A.密度B.密度變化C.黏度D.黏度變化3. 下列各組流體中，屬于牛頓流體的是（A）。A. 水、汽油、酒精B.水、新拌砼、新拌建筑砂漿C. 泥石流、泥漿、血漿 D.水、水石流、天然氣4. 下列各組力中，屬于質(zhì)量力的是（C）。A. 壓力、摩擦力B.重力、壓力C.重力、慣性力D.黏性力、重力5. 在工程流體力學中，單位質(zhì)量力是指作用在單位（C）上的質(zhì)量力A. 面積B.體積C.質(zhì)量D.重量二、q多項選擇題1. 下列關于流體黏性的說法

2、中，正確的是（ABCDE。A.黏性是流體的固有屬性B. 流體的黏性具有傳遞運動和阻礙運動的雙重性C. 黏性是運動流體產(chǎn)生機械能損失的根源D. 液體的黏性隨著溫度的升高而減小E. 氣體的黏性隨著溫度的升高而增大2.牛頓內(nèi)摩擦定律du中的（BDE。dyA.為流體的運動黏度B.為流體的動力黏度C.巴為運動流體的剪切變形D.du為運動流體的剪切變形速率dydyE. du為運動流體的流速梯度dy三、判斷題單位質(zhì)量力是指作用在單位體積流體上的質(zhì)量力。（X ）四、簡答題簡述流體的形態(tài)特征和力學特征。形態(tài)特征：流體隨容器而方圓，沒有固定的形狀。力學特征：流體主要承受壓力，靜止流體不能承受拉力和剪力。五、計算題

3、1. 某流體的溫度從0C增加至20C時，其運動黏度增加了 15%密度減小了 10%試求其動力黏度 將增加多少（百分數(shù)）？【解】設0C時，流體的動力黏度、運動黏度、密度分別為、；20C時，各物理量將均產(chǎn)生一增量，即分別為、。聯(lián)立（1 ）（1 ） 1得10%,15%將代入上式，得2. 若某流體的動力粘度2,粘性切應力3.5N/m2，試求該流體的流速梯度dU。dy【解】由牛頓內(nèi)摩擦定律du，得dy第2章流體靜力學一、單項選擇題1. 金屬壓力表的讀數(shù)為（B）A.絕對壓強p B.相對壓強pC.真空壓強PvD.當?shù)卮髿鈮篜a2. 重力作用下的流體靜壓強微分方程為dp（A）A.gdzB. gdzC. （ /

4、g） dzD.（ /g） dz3. 靜止液體作用在曲面上的靜水總壓力的水平分力Px PcAxhcAx，式中的（D）A. pc為受壓面形心處的絕對壓強B. Pc為壓力中心處的相對壓強C. Ax為受壓曲面的面積D. Ax為受壓曲面在鉛垂面上的投影面積4. 重力作用下的流體靜力學基本方程為z衛(wèi)（A）A. CB. C（x）C.C（y） D. C（x,y）5. 有一傾斜放置的平面閘門，如圖所示。當上下游水位都上升1m時（虛線位置），閘門上的靜水總壓力（A）。A.變大B.變小C.不變D.無法確定6.絕對壓強p、相對壓強p、真空壓強5及當?shù)卮髿鈮簭奝a之間的關系 是（A）A. P P PaB. P P Pa

5、 C. P Pv PaD. P Pv Pa7. 下列關于壓力體的說法中，正確的是（A）A.當壓力體和液體在曲面的同側時，為實壓力體，PzB. 當壓力體和液體在曲面的同側時，為虛壓力體，PzC. 當壓力體和液體在曲面的異側時，為實壓力體，fzD.當壓力體和液體在曲面的異側時，為虛壓力體,Pz8. 如圖所示圓柱體，其左半部在靜水作用下受到浮力Pz，則圓柱體在該浮力作用下將（D）。A.勻速轉動B.加速轉動C.減速轉動D.固定不動二、多項選擇題1.1個工程大氣壓二（ABC。2 2A. 98kPaB.10mHOC.1.0kgf/cm D.101.3kN/m E.760mmHg2. 下列關于流體壓強的說法

6、中，正確的有（ABE。A.絕對壓強不能為負B.相對壓強可正可負C. 相對壓強只能為正D.真空壓強可正可負E. 真空壓強不能為負3. 如圖所示形狀各異的盛水容器的底面積和水深均相等，但盛水量各 不相同，則作用在容器底面的靜水總壓力相等的有（ABCDE。4. 圖示ab曲面的壓力體圖中，不正確的有（ABCD。三、判斷題靜止流體的法向應力等于零。（X）四、簡答題簡述靜止流體中的應力特征。特征1 ：方向性，即靜止流體的應力方向垂直指向作用面。特征2:大小性，即靜止流體內(nèi)任一點的應力大小與作用方位無關，只與改 點的空間坐標有關，p p（x,y,z）。五、計算分析題1. 一封閉水箱如圖所示，已知金屬測壓計讀

7、數(shù) P表4900Pa,金屬測壓計中 心和容器內(nèi)液面分別比A點高0.5m和1.5m，試求液面的絕對壓強p。和相對 壓強p0?！窘忸}要點】由Pa P0 1.5 p表0.5得水箱液面的相對壓強絕對壓強 p0 p0 pa 4900 98000 93100Pa 或 93.1kPa2.如圖所示為測量容器中A點壓強的真空計。已知z 1.0m, h 2.0m，試求A點的真空壓強Pv及真空度hv。得A點真空壓強p【解題要點】真空計的測壓管中壓縮空氣內(nèi)壓強變化可忽略不計。由題意v Pa Pa(h z) 9800 (2 1) 9800Pa及真空度入比980098001mH2O3. 如圖所示繞鉸鏈C轉動的自動開啟式矩

8、形平板閘門。已知閘門傾角為 60 0，寬度為b 5m，閘門兩側水深分別為H 4m和h 2m，為避免閘門自動開啟，試求轉軸 C至閘門下端B的距離X。【解題要點】為避免閘門自動打開，由理論力學知必有關系式中p左中心右1 bh22H3 jh343 23故 x 2 2221.796m3(H 2 h2)sin3(42 22)sin 604. 利用檢查井作閉水試驗檢驗管徑d 1200mm的市政排水管道施工質(zhì)量。已知排水管堵頭形心高程為 256.34m,檢查井中水面高程為259.04m,試求堵頭所受的靜水總壓力大小?！窘忸}要點】排水管堵頭形心處的相對壓強堵頭所受的靜水總壓力5. 試繪制圖中AB壁面上的壓力體

9、。（a） （b）（c）【解】圖（a）為實壓力體圖（b）為虛壓力體圖（c）為虛壓力體6. 如圖所示盛水（重度為）容器由半徑為R的兩個半球用N個螺栓連接而成，已知測壓管水位高出球頂 H，試求每個螺栓所受的拉力F。 壓力體圖【解題要點】取上半球為隔離體，由Fz 0，得T PzN式中Pz為靜止液體作用在上半球面上的總壓力的鉛垂分力，由上半球面 的壓力體計算得2故每個螺栓所受的拉力為TR （H R/3）N第3章流體動力學理論基礎一、單項選擇題1. 在恒定流中，流線與跡線在幾何上（D）。A.相交B.正交C.平行D.重合2. 均勻流過流斷面上各點的（B）等于常數(shù)。2 2A. pB.z Rc.R D.Z 衛(wèi)丄

10、 g g 2gg 2g3. 已知突然擴大管道突擴前后管段的管徑之比 0.5，則突擴前后斷面平均流速之比出（A）。V2A.4B.2C.1D.0.54. 皮托管測量測量（A）儀器A.點流速B.點壓強C.斷面平均流速D.流量5. 文丘里管是測量（D）的儀器A.點流速B.點壓強C.斷面平均流速D.流量6. 關于水流流向的正確說法是（D）。A. 水一定是從高處向低處流B. 水一定是從流速大處向流速小處流C. 水一定是從壓強大處向壓強小處流D. 水一定是從機械能大處向機械能小處流7. 流速水頭的表達式為（B）2 2 2 2A. J.H二22g 22g8. 應用恒定總流的動量方程Q（ 2V2- iVi）=

11、F解題時，F(xiàn)中不應包括（A）。A.慣性力B.壓力C.摩擦力D.重力二、簡答題何謂漸變流？恒定漸變流過流斷面上具有哪兩個重要特性？答案要點：漸變流是指各流線接近于平行直線的流動漸變流過流斷面近似為平面恒定漸變流過流斷面上流體動壓強近似地按靜壓強分布，即同一過流斷面上z+p/ 丫二常數(shù)三、計算分析題1.某供水系統(tǒng)如圖所示，已知圓筒水箱直徑D 1000mm水管直徑d 100mm,若某時刻測得水管中斷面平均流速V2 2.0 m/s，試求該時刻水箱中水面下降的 速度V1?！窘忸}要點】據(jù)連續(xù)性方程得 v1（）2V2（耳）2 2.0 0.02m/sD1.02.某輸水管路的過渡段如圖所示。已知管徑dA 200

12、mm, dB 400mm，相對壓強Pa 98kPa, Pb 49kPa，斷面平均流速Vb 1.0m/s, A B兩點高差 z 1.0 m 試判明管內(nèi)水流流向，并計算管路過渡段的水頭損失hw?！窘忸}要點】據(jù)連續(xù)性方程 得 VA 供)仏(診2 4.0m/S取0-0基準面，則A B兩斷面的機械能分別為因Ea Eb，故知水流流向為A-B。管路過渡段的水頭損失由伯努利方程2 2得 hw (0 PaaVa) ( z PbbVb) 10.82 6.05 4.77m2g2g3. 如圖所示水流流經(jīng)等徑直角彎管。已知管徑d 200mm管軸上a、B兩點高差400mm U形水銀差壓計讀數(shù)h =300mm管流速度v 1

13、.5 m/s，相對壓強Pa 196.0kPa , 7水艮/水13.6，試求相對壓強Pb和A B兩斷面間的機械能損失hw?！窘忸}要點】由差壓計原理水銀Pb水(Za Zb)Pa水(1)h水9.8 0.4 196.0 9.8 (13.6 1) 0.3 162.9kPa由伯努利方程考慮到ab,Va Vb,得A、B兩斷面間的機械能損失4. 如圖所示，為測流需要，在寬度b 2.7 m的平底矩形斷面渠道的測流段，將渠底抬高0.3m。若測得抬高前的水深為1.8m，抬高后水面降低0.12m，水頭損失hw經(jīng)率定按抬高后流速水頭的一半計算，試求渠道流量Q【解題要點】上游水深h 1.8m，下游水深h2 1.8 0.3

14、 0.12 1.38m據(jù)連續(xù)性方程Q bh1v1 bh2v2得V|h21.380.77v2 ( 1)取圖示基準面（0-0）、過流斷面（1-1、2-2 ）和計算點（過流斷面與液面的交點），從1宀2列伯努利方程（12 1）得 v121.5v； 2g(h1 h20.3) (2)聯(lián)立(1)、( 2)兩式，得故渠道流量 Q bh2v2 2.7 1.38 1.61 6.0m3/s第4章量綱分析與相似理論一、單項選擇題1. 下列各組物理量中，屬于同一量綱的是（D）。A.密度、運動黏度、動力黏度 B.流速系數(shù)、流量系數(shù)、滲流系數(shù)C.壓強、壓力、切應力D.管徑、水深、水頭損失2. 下列各組合量中，不屬于無量綱量

15、的是（D）。A P、v、ud B w、F、vd22v Jghv maC.p Qd Pv2udgh b gh3udgv2 、gh3. 已知壓力輸水管模型試驗的線性比尺l8，若原、模型采用同一流體，則其流量比尺q和壓強比尺p分別為（A）1111A. 8, B. 16, C. 32, D.64,64321684. 弗勞德數(shù)的物理意義在于反映了（ B）之比A.黏性力與慣性力B.慣性力與重力C.壓力與重力D.重力與黏性力、多項選擇題1. 下列命題中，正確的有（ABD。A.單位表征物理量的大小B.量綱表征物理量的類別C.基本物理量的選取具有唯一性 D.基本量綱的選取具有獨立性E. 表面張力系數(shù)是無量綱量2

16、.水力相似一般應包括（ABCDEA.幾何相似B.運動相似C.動力相似D. 邊界條件相似E.初始條件相似三、計算分析題1. 用石料進行某城市堆石防波堤模型實驗。已知模型石料每塊重卜Gm 10N,當浪高hm 30Cm時防波堤破壞。若原型中防波堤需承受浪高hp 6 m試求每塊石料的最小重量Gp?！窘忸}要點】假定 兒與其它各物理量之間呈指數(shù)形式的乘積組合，即這里k為無量綱系數(shù)。將上式寫成量綱方程以基本量綱（M, L, T）表示式中各物理量量綱，有由物理方程的量綱和諧原理可知，等式兩端同名量綱的指數(shù)應相等，即解此三元一次方程組，得 a 1,b1,c1，故臨界流速 Ne的公式結構為式中，無量綱系數(shù)k由實驗

17、確定。2. 為研究某鐵路蓋板箱涵無壓過流的水力特征，擬取線性比尺i 20進行水工模型實驗。已知原型涵洞的寬度bp 3.5m高度Hp 4.2m洞內(nèi)設計水深hp 2.5 m和設計流速Vp 2.0 m/s。試確定模型的幾何尺寸和模型流量?！窘忸}要點】線性比尺為因原、模型采用同一材料，所以Gp Gm G 10 203 80 103 N=80 kN第5章流動阻力與水頭損失、單項選擇題1. 邊長為a的有壓方管與直徑為a的有壓圓管的水力半徑之比R方/R圓(B)。A.1B. =1C 1B. =1C. 1D.無法確定3. 已知某變徑有壓管段的管徑之比d,d2 0.5，則相應的雷諾數(shù)之比Re1/ Re 2( B)

18、。4. 水深h等于半徑ro的半圓形明渠的水力半徑R(A) ro。A.1/2B.1/3C.1/4D.1/55. 圓管層流運動過流斷面上的最大流速Umax與平均流速V之比Umax ( C)6. 下列關于沿程水頭損失hf與斷面平均流速V的關系，不正確的是(C)A.層流區(qū)，hf v1.0B.紊流光滑區(qū)，hf v1.75C.紊流過渡區(qū)，hf v1.5D.紊流粗糙區(qū)，hf v2.07. 下列關于流體切應力的說法中，不正確的為(C)A.靜止流體，0B.理想流體，0C.層流運動流體，l2(du)2D.紊流運動流體，dul2(du)2dydy dy二、計算分析題1.有一長I 3m、管徑d 2cm的輸油管道，已知

19、油的運動0.35cm2/s，流量Q 2.5 10 4m3/s，試求該管段的沿程水頭損hf?！窘忸}要點】流速vQd2/42.5 1023.14 0.02 /40.8m/s雷諾數(shù)Re妲0.8 0.020.35 10457 2300管流為層流2 2沿程水頭損失hf色丄工空丄V 0.686mRe d 2g 4570.022 9.82. 已知鋼筋混凝土輸水管道的水力半徑R 500mm，水以均勻流流過1km長度上的水頭損失hf 1.0m，管壁粗糙系數(shù)n 0.014，試求管中的流速 v和流量Q?！窘忸}要點】由謝才公式v C、RJ C Rh?7l和曼寧公式C - R1/6,得流 速23.1423流量 Q (4

20、R) v (4 0.5)1.424.46m /s443. 水從圭寸閉容器A經(jīng)直徑d 25mm、長度I 10m的管道流入容器B。已知容器A內(nèi)水面上的相對壓強P1 196Kpa,H1 1m,H2 5m，沿程阻力系數(shù)0.025 ；局部阻力系數(shù)，進口 10.5、閥門2 4.0、彎道3 0.3、出口4 1.0，試求管路的通過流量Q。【解題要點】取圖示基準面(0-0)、過流斷面(1-1、2-2)及計算 點，從1-2列伯努利方程得3 14管路流量 Q d2v 0.0252 4.370.00215m 3/s=2.15L/s44第6章有壓管道恒定流動一、單項選擇題1.已知某并聯(lián)管路的兩支路的比阻之比S/S2 1

21、，管長之比l1/l2 2，則相應的流量之比 Q1/Q2( B)。A.2B. 2 C. 2/2D. 1/22.已知某并聯(lián)管路的兩支路的沿程阻力系數(shù)之比1/ 2 1，管長之比I1/I2 4，管徑之比di/d2 2，則相應的流量之比Q1/Q2（ B）。A. 2B. 2 _2c.3. 下列關于長管水力計算的說法中，不正確的是（B）。A.串聯(lián)管路的總水頭損失等于各支路的水頭損失之和B. 串聯(lián)管路的總流量等于各支路的流量之和C. 并聯(lián)管路兩節(jié)點間的總水頭損失等于各支路的水頭損失D. 并聯(lián)管路各支路的水頭損失相等二、計算分析題1. 用虹吸管自鉆井輸水至集水井，如圖所示。已知虹吸管徑 d 200mm，長度丨h(huán)

22、 J I3 60m，沿程阻力系數(shù)0.02，管道進口、彎頭和出口的局部阻力系數(shù)分別為e 0.5、b 0.5 se 1.0，鉆井與集水井間的恒定水位 差H 1.5m，試求流經(jīng)虹吸管的流量Q。2 9.8 1.5600.02 0.5 2 0.5 1.00.21.86m/s【解題要點】取圖示基準面（0-0 ）、過流斷面（1-1、2-2 ）及計算點（液 面），從1 2列伯努利方程 得j丄2；b sed流量 Q -d2v 空 0.22 1.860.0584m3/s=58.4L/s442. 一城市排污渠道采用倒虹吸管穿過河流，如圖所示。已知污水流量Q 100L/s，管道沿程阻力系數(shù)0.03,管道進口、彎頭和出

23、口的局部阻力系數(shù)分別為e 06 b 0.5，管長I 50m，上、下游渠道的流速均為vo 0.8m/s。為避免污物在管中沉積，要求管中流速不得小于1.2m/s，試確定倒虹吸管的管徑d及倒虹吸管兩端的水位差H【解題要點】據(jù)題意得d穢4 0.10.326m“1.2 3.14取標準管徑d300mm 326mm。管中流速取圖示基準面（0-0 ）、過流斷面（1-1、2-2 ）及計算點（與液面交點），從1宀2列伯努利方程考慮到i 2 1.0，得第7章明渠恒定流動、單項選擇題1. 明渠中不可能出現(xiàn)的流動為（C）。A.恒定均勻流B.恒定非均勻流C.非恒定均勻流D.非恒定非均勻流2. 對于有壓管道均勻流，必有（C

24、）。A. i JpB.i J C. J JpD.i JP J3. 梯形斷面渠道的正常水深h0（ D）。A. f （Q,b,m） B. f （Q,b,m,n）C. f（Q,b, m,i）D. f（Q,b, m,n,i）4. 水力最優(yōu)斷面是指（D）的渠道斷面。A.造價最低B.糙率最小C. 在Q、i、n定時，過流面積A最大D. 在A i、n定時，通過流量Q最大5. 欲使水力最優(yōu)梯形斷面渠道的水深和底寬相等，則渠道的邊坡系數(shù)m應為（C）。6. 有過水斷面面積、糙率、底坡均相同的四條矩形斷面棱柱形長直渠 道，其底寬b與均勻流水深h。有以下幾種情況，則通過流量最大的渠道是(C)。A.bi=4.0m, ho

25、i=1.0mB. b=2.0m, ho2=2.0mC.b3=2.8m，ho3=1.4mD.b4=2.6m，ho4=1.5m二、計算分析題1.某鐵路路基排水采用梯形斷面渠道，已知底寬b 0.4m，邊坡系數(shù)m 1.0，粗糙系數(shù)n 0.025，渠底坡度i0.002，設計水深h 0.6m，試求渠道的通過能力【解題要點】過流面積A(b mh)h (0.4 1.0 0.6) 0.60.6m2水力半徑R Ab 2山 m2h0.60.286m0.4 2 .1 1.02 0.6流速 v 1 R2/3i1/2 10.2862/3 0.0021/2 0.777m/sn0.025流量 QAv 0.6 0.7770.4

26、66m3/s2. 試按水力最優(yōu)條件設計一路基排水溝的斷面尺寸。設計流量Q 1.0m3/s，溝底坡度依地形條件采用i 0.004，斷面采用邊坡系數(shù)m 1.0的梯形，并用小片石 干砌護面(粗糙系數(shù)n 0.020 )?！窘忸}要點】將h b 2( 1 m2 m) 20 1 1.02 1.0) 0.828和R h/2代入明渠均 h勻流基本公式Q AC、Ri丄AR2/3i1/2，得n取渠道斷面尺寸 b 0.51m,h=0.62m。Q 0.6m3/s，渠寬b 0.8m，磚砌護面粗糙系數(shù)n 0.014，若要求渠道水深h0.4m ,試決定渠道底坡i。【解題要點】過流面積A bh 0.80.40.32m23. 已知