工程流體力學(xué)A第次作業(yè)

1、網(wǎng)絡(luò)教育 工程流體力學(xué)課程作業(yè)第1章緒論一、單項(xiàng)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(xué)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(xiàng)選擇題1. 下列關(guān)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(yùn)動(dòng)和阻礙運(yùn)動(dòng)的雙重性C. 黏性是運(yùn)動(dòng)流體產(chǎn)生機(jī)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(yùn)動(dòng)黏度B.為流體的動(dòng)力黏度C.巴為運(yùn)動(dòng)流體的剪切變形D.du為運(yùn)動(dòng)流體的剪切變形速率dydyE. du為運(yùn)動(dòng)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(xué)特征。形態(tài)特征：流體隨容器而方圓，沒有固定的形狀。力學(xué)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(jì)算題

3、1. 某流體的溫度從0C增加至20C時(shí)，其運(yùn)動(dòng)黏度增加了 15%密度減小了 10%試求其動(dòng)力黏度 將增加多少（百分?jǐn)?shù)）？【解】設(shè)0C時(shí)，流體的動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度、密度分別為、；20C時(shí)，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(dòng)力粘度2,粘性切應(yīng)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(xué)一、單項(xiàng)選擇題1. 金屬壓力表的讀數(shù)為（B）A.絕對壓強(qiáng)p B.相對壓強(qiáng)pC.真空壓強(qiáng)PvD.當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a2. 重力作用下的流體靜壓強(qiáng)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(qiáng)B. Pc為壓力中心處的相對壓強(qiáng)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(xué)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(dāng)上下游水位都上升1m時(shí)（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(qiáng)p、相對壓強(qiáng)p、真空壓強(qiáng)5及當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)Pa之間的關(guān)系 是（A）A. P P PaB. P P Pa

5、 C. P Pv PaD. P Pv Pa7. 下列關(guān)于壓力體的說法中，正確的是（A）A.當(dāng)壓力體和液體在曲面的同側(cè)時(shí)，為實(shí)壓力體，PzB. 當(dāng)壓力體和液體在曲面的同側(cè)時(shí)，為虛壓力體，PzC. 當(dāng)壓力體和液體在曲面的異側(cè)時(shí)，為實(shí)壓力體，fzD.當(dāng)壓力體和液體在曲面的異側(cè)時(shí)，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(zhuǎn)動(dòng)B.加速轉(zhuǎn)動(dòng)C.減速轉(zhuǎn)動(dòng)D.固定不動(dòng)二、多項(xiàng)選擇題1.1個(gè)工程大氣壓二（ABC。2 2A. 98kPaB.10mHOC.1.0kgf/cm D.101.3kN/m E.760mmHg2. 下列關(guān)于流體壓強(qiáng)的說法

6、中，正確的有（ABE。A.絕對壓強(qiáng)不能為負(fù)B.相對壓強(qiáng)可正可負(fù)C. 相對壓強(qiáng)只能為正D.真空壓強(qiáng)可正可負(fù)E. 真空壓強(qiáng)不能為負(fù)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(yīng)力等于零。（X）四、簡答題簡述靜止流體中的應(yīng)力特征。特征1 ：方向性，即靜止流體的應(yīng)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(diǎn)的應(yīng)力大小與作用方位無關(guān)，只與改 點(diǎn)的空間坐標(biāo)有關(guān)，p p（x,y,z）。五、計(jì)算分析題1. 一封閉水箱如圖所示，已知金屬測壓計(jì)讀

7、數(shù) P表4900Pa,金屬測壓計(jì)中 心和容器內(nèi)液面分別比A點(diǎn)高0.5m和1.5m，試求液面的絕對壓強(qiáng)p。和相對 壓強(qiáng)p0。【解題要點(diǎn)】由Pa P0 1.5 p表0.5得水箱液面的相對壓強(qiáng)絕對壓強(qiáng) p0 p0 pa 4900 98000 93100Pa 或 93.1kPa2.如圖所示為測量容器中A點(diǎn)壓強(qiáng)的真空計(jì)。已知z 1.0m, h 2.0m，試求A點(diǎn)的真空壓強(qiáng)Pv及真空度hv。得A點(diǎn)真空壓強(qiáng)p【解題要點(diǎn)】真空計(jì)的測壓管中壓縮空氣內(nèi)壓強(qiáng)變化可忽略不計(jì)。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(zhuǎn)動(dòng)的自動(dòng)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(cè)水深分別為H 4m和h 2m，為避免閘門自動(dòng)開啟，試求轉(zhuǎn)軸 C至閘門下端B的距離X?！窘忸}要點(diǎn)】為避免閘門自動(dòng)打開，由理論力學(xué)知必有關(guān)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(yàn)檢驗(yàn)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。【解題要點(diǎn)】排水管堵頭形心處的相對壓強(qiáng)堵頭所受的靜水總壓力5. 試?yán)L制圖中AB壁面上的壓力體

9、。（a） （b）（c）【解】圖（a）為實(shí)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(gè)半球用N個(gè)螺栓連接而成，已知測壓管水位高出球頂 H，試求每個(gè)螺栓所受的拉力F。 壓力體圖【解題要點(diǎn)】取上半球?yàn)楦綦x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(jì)算得2故每個(gè)螺栓所受的拉力為TR （H R/3）N第3章流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)一、單項(xiàng)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(diǎn)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(kuò)大管道突擴(kuò)前后管段的管徑之比 0.5，則突擴(kuò)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(diǎn)流速B.點(diǎn)壓強(qiáng)C.斷面平均流速D.流量5. 文丘里管是測量（D）的儀器A.點(diǎn)流速B.點(diǎn)壓強(qiáng)C.斷面平均流速D.流量6. 關(guān)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(qiáng)大處向壓強(qiáng)小處流D. 水一定是從機(jī)械能大處向機(jī)械能小處流7. 流速水頭的表達(dá)式為（B）2 2 2 2A. J.H二22g 22g8. 應(yīng)用恒定總流的動(dòng)量方程Q（ 2V2- iVi）=

11、F解題時(shí)，F(xiàn)中不應(yīng)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(gè)重要特性？答案要點(diǎn)：漸變流是指各流線接近于平行直線的流動(dòng)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(dòng)壓強(qiáng)近似地按靜壓強(qiáng)分布，即同一過流斷面上z+p/ 丫二常數(shù)三、計(jì)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(shí)刻測得水管中斷面平均流速V2 2.0 m/s，試求該時(shí)刻水箱中水面下降的 速度V1。【解題要點(diǎn)】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(qiáng)Pa 98kPa, Pb 49kPa，斷面平均流速Vb 1.0m/s, A B兩點(diǎn)高差 z 1.0 m 試判明管內(nèi)水流流向，并計(jì)算管路過渡段的水頭損失hw。【解題要點(diǎn)】據(jù)連續(xù)性方程 得 VA 供)仏(診2 4.0m/S取0-0基準(zhǔn)面，則A B兩斷面的機(jī)械能分別為因Ea Eb，故知水流流向?yàn)锳-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(diǎn)高差400mm U形水銀差壓計(jì)讀數(shù)h =300mm管流速度v 1

13、.5 m/s，相對壓強(qiáng)Pa 196.0kPa , 7水艮/水13.6，試求相對壓強(qiáng)Pb和A B兩斷面間的機(jī)械能損失hw?！窘忸}要點(diǎn)】由差壓計(jì)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(jī)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(jì)算，試求渠道流量Q【解題要點(diǎn)】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(zhǔn)面（0-0）、過流斷面（1-1、2-2 ）和計(jì)算點(diǎn)（過流斷面與液面的交點(diǎn)），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(xiàng)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(yùn)動(dòng)黏度、動(dòng)力黏度 B.流速系數(shù)、流量系數(shù)、滲流系數(shù)C.壓強(qiáng)、壓力、切應(yīng)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(yàn)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(qiáng)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(xiàng)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(dú)立性E. 表面張力系數(shù)是無量綱量2

16、.水力相似一般應(yīng)包括（ABCDEA.幾何相似B.運(yùn)動(dòng)相似C.動(dòng)力相似D. 邊界條件相似E.初始條件相似三、計(jì)算分析題1. 用石料進(jìn)行某城市堆石防波堤模型實(shí)驗(yàn)。已知模型石料每塊重卜Gm 10N,當(dāng)浪高h(yuǎn)m 30Cm時(shí)防波堤破壞。若原型中防波堤需承受浪高h(yuǎn)p 6 m試求每塊石料的最小重量Gp?！窘忸}要點(diǎn)】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(yīng)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(jié)構(gòu)為式中，無量綱系數(shù)k由實(shí)驗(yàn)

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(jìn)行水工模型實(shí)驗(yàn)。已知原型涵洞的寬度bp 3.5m高度Hp 4.2m洞內(nèi)設(shè)計(jì)水深hp 2.5 m和設(shè)計(jì)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(diǎn)】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(dòng)阻力與水頭損失、單項(xiàng)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(yīng)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(yùn)動(dòng)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(guān)于沿程水頭損失hf與斷面平均流速V的關(guān)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(guān)于流體切應(yīng)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(yùn)動(dòng)流體，l2(du)2D.紊流運(yùn)動(dòng)流體，dul2(du)2dydy dy二、計(jì)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)】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(diǎn)】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(qiáng)P1 196Kpa,H1 1m,H2 5m，沿程阻力系數(shù)0.025 ；局部阻力系數(shù)，進(jìn)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?！窘忸}要點(diǎn)】取圖示基準(zhǔn)面(0-0)、過流斷面(1-1、2-2)及計(jì)算 點(diǎn)，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(dòng)一、單項(xiàng)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(yīng)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(yīng)的流量之比Q1/Q2（ B）。A. 2B. 2 _2c.3. 下列關(guān)于長管水力計(jì)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(diǎn)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(jì)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(jìn)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(diǎn)】取圖示基準(zhǔn)面（0-0 ）、過流斷面（1-1、2-2 ）及計(jì)算點(diǎn)（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(jìn)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(diǎn)】據(jù)題意得d穢4 0.10.326m“1.2 3.14取標(biāo)準(zhǔn)管徑d300mm 326mm。管中流速取圖示基準(zhǔn)面（0-0 ）、過流斷面（1-1、2-2 ）及計(jì)算點(diǎn)（與液面交點(diǎn)），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(dòng)、單項(xiàng)選擇題1. 明渠中不可能出現(xiàn)的流動(dòng)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(jià)最低B.糙率最小C. 在Q、i、n定時(shí)，過流面積A最大D. 在A i、n定時(shí)，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(yīng)為（C）。6. 有過水?dāng)嗝婷娣e、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(jì)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(shè)計(jì)水深h 0.6m，試求渠道的通過能力【解題要點(diǎn)】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(shè)計(jì)一路基排水溝的斷面尺寸。設(shè)計(jì)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(hù)面(粗糙系數(shù)n 0.020 )。【解題要點(diǎn)】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(hù)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?！窘忸}要點(diǎn)】過流面積A bh 0.80.40.32m23. 已知