工程流體力學(xué)A第1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、新拌碎、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、多項選擇題1 .下

2、列關(guān)于流體黏性的說法中，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7=P曲中的（BDE）。E.吆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(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、計算題1.某流體的溫度從 0c 增力至 20c 時，其運動黏度V增加了 15%,密度P減小了 10%

3、,試求其動力黏度N將增加多少（百分數(shù)）？dyA.以為流體的運動黏度B.以為流體的動力黏度C.上為運動流體的剪切變形dyD.E為運動流體的剪切變形速率dy【解】設(shè) 0c 時，流體的動力黏度、運動黏度、密度分別為N、p；20c 時，各物理量將均產(chǎn)生一增量，即分別為N+”、v+Av、P+AP。聯(lián)立3=PVF+AN=(P+AP)(v+Av)ANAPAv=(1-)(1)-1NPvP將；Av二-10%,=15%v代入上式，得R=(1-10%)(115%)-1=3.5%2.若某流體的動力粘度 N=0.1N.s/m2,粘性切應(yīng)力7=3.5N/m2,試求該流體的流速梯度dudy【解】由牛頓內(nèi)摩擦定律.二du,得

4、dydudy3.5=35/s0.1第 2 章流體靜力學(xué)、單項選擇題1.金屬壓力表的讀數(shù)為(B)A.絕對壓強pB.相對壓強pC.真空壓強pvD.當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a2.重力作用下的流體靜壓強微分方程為 dp=(A)A.-PgdzB.PgdzC.-(P/g)dzD.(P/g)dz3.靜止液體作用在曲面上的靜水總壓力的水平分力 PX=pcAx=hcA,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.A 為受壓曲面的面積D.Ac 為受壓曲面在鉛垂面上的投影面積5.有一傾斜放置的平面閘門，如圖所示。當(dāng)上下游水位都上升閘門上的靜水總壓力（A）。A.變大 B.變小 C.不變6 .絕對

5、壓強p、相對壓強p、真空壓強pv及當(dāng)?shù)卮髿鈮簭妏a之間的關(guān)系是（A）A.p-ppaB.p=p-paC.p=pvpaD.p=Rv-Ra7 .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，為實壓力體，F(xiàn)ZJ8 .當(dāng)壓力體和液體在曲面的同側(cè)時，為虛壓力體，F(xiàn)ZC.當(dāng)壓力體和液體在曲面的異側(cè)時，為實壓力體，F(xiàn)ZD.當(dāng)壓力體和液體在曲面的異側(cè)時，為虛壓力體，F(xiàn)ZJ、多項選擇題1 .1 個工程大氣壓=（ABC）。4.重力作用下的流體靜力學(xué)基本方程為z+=(A)YA.CB.C(x)C.C(y)D.C(x,y)1m 時（虛線位置）8.如圖所示圓柱體，其左半部在靜水作用下受到浮力FZ，

6、則圓柱體在該浮力作用下將（D）。A.勻速轉(zhuǎn)動B.加速轉(zhuǎn)動D.固定不動D.無法確定C.減速轉(zhuǎn)動A.98kPaB.10mH2OC.1.0kgf/cm2D.101.3kN/m2E.760mmHg2 .下列關(guān)于流體壓強的說法中，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）。ABCDE4 .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

7、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)任一點的應(yīng)力大小與作用方位無關(guān)，只與改點的空間坐標有關(guān),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p0和相對壓強p0。【解題要點】由pA=p0+1.5尸=p表+0.5?得水箱液面的相對壓強p0=除+(0.5-1.54=4900+(0.5-1.5)x9800=-4900Pa絕對壓強p0=p0+pa=-4900+98000=93100Pa或 93.1kPa2

8、 .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及真空度兒?！窘忸}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PA-z二Pa-h得 A 點真空壓強pv=paPA=Y(h-z)=9800 x(2-1)=9800Pa3 .如圖所示繞校鏈 C 轉(zhuǎn)動的自動開啟式矩形平板閘門。 已知閘門傾角為日=60,寬度為b=5m， 閘門兩側(cè)水深分別為H=4m和h=2m,為避免閘門自動開啟，試求車t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(xué)知必有關(guān)系HhP左（x-：）“右（x-：）3sin-3sin-式中隹=工bH

9、2,隹=工bh2224-=1.796m3(42-22)sin60及真空度hpvhv一98009800=1mH2OH3-h3X-zz3(H2-h2)sin口空”4 .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pc=hc=9800(259.04-256.34)=26460Pa堵頭所受的靜水總壓力2P=pcA=26460-1.22=29926N:29.93kN5 .試繪制圖中 AB 壁面上的壓力體。圖(c)為虛壓力體(b)8圖(b

10、)為虛壓力體(a)【解】圖(a)為實壓力體(c)如圖所示盛水(重度為不)容器由半徑為R的兩個半球用N個螺栓連接而成，已知測6.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ZFz=0,得T=PN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Pz=VP=-：R2(HR/3)故每個螺栓所受的拉力為T=R(HR/3)N第 3 章流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)，、單項選擇題在恒定流中，流線與跡線在幾何上(D)。A.相交 B.正交 C.平行 D.重合ppu2cpu2A.pB.z-C.D.Zg:g2g;?g2g已知突然擴大管道突擴前后管段的管徑之

11、比區(qū)=0.5,則突擴前后斷面平均流速之比d2(A)。A.4B.2C.1D.0.51.2.3.均勻流過流斷面上各點的(B)等于常數(shù)。V1=V24 .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(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）222-2A.JB.LC.史 D.士2-2g22g8.應(yīng)用恒定總流的動量方程PQ（B2v2-日后

12、）工F解題時，ZF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=2.0m/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12:2Dv1=dv244v1=()2v2=()22.0=0.02m/sD1.02.某輸水管路的過渡段如圖所示。已知

13、管徑dA=200mm,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A(yù)z=1.0m。試判明管內(nèi)水流流向，并計算管路過渡段的水頭損失hw。z+p/丫=常因EAAEB,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22PA二AVA7PB二BVB.O 一五二紅一 Zhw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=1.5m/s,相對壓強pA=196.0kPa,。銀/。=13.6,試求相對壓強pB和A、B 兩斷面間的機械能損失hwo_/d

14、B、2VA(i-)VBdA0.42=()1.0=4.0m/s0.2取 0-0 基準面，則 A、B 兩斷面的機械能分別為EA=02,.2pA：-AvA.980001.04YAAA=010.82m2g2980029.8EB=2=1.02g_2490001.01.026.05m980029.82hw=(。壓音-(.3.【解題要點】 據(jù)連續(xù)性方程4-dBvB4-10.82-6.05-4.77m【解題要點】由差壓計原理（ZAE）-（ZB典）=（上-1）h水水水PB=水(ZA-ZB)+PA水(-1)h水=9.80.4196.0-9.8(13.6-1)0.3=162.9kPa由伯努利方程22zh水2g4水2

15、gw考慮到aA=o（B,VA=VB,得 A、B 兩斷面間的機械能損失hw=（ZA壓）=（ZB囚）=（-1）h=（13.6-1）0.3=3.78m水水水4.如圖所示，為測流需要，在寬度b=2.7m 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?！窘忸}要點】上游水深h1=1.8m,下游水深h2=1.80.30.12=1.38m據(jù)連續(xù)性方程Q=bh1v1=bh2v2h21.38v1=-v2=v2=0.77v2（1）hi1.8取圖示基準面 （0-0） 、 過流斷面 （1-1、

16、2-2） 和計算點 （過流斷面與液面的交點） 列伯努利方程 （%=%=1）22二(h0.3)0*W2g4gZAh102v2gv；=1.5v；-2g(h1-h2-0.3)聯(lián)立（1）、（2）兩式，得九=8,若原、模型采用同一流體，則其流量比尺九Q和壓強比尺分別為（A）。p1111A.8,B.16,C.32,D.64,-4.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

17、系數(shù) CT 是無量綱量2 .水力相似一般應(yīng)包括（ABCDE）。A.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、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(2)V；=2g(幾-h；-0.3)1.5-0.77229.8(1.8-1.38-0.3)21.5-0.772=1.61m/s故渠道流量Q=b%v2=2.71.381.61=6.0m3/s第 4 章量綱分析與相似理論、單項選擇題1.下列各組物理量中，屬于同一量綱的是（A.密度、運動黏度、動力黏度 B.C.壓強、壓力、切應(yīng)力 D.2.下列各組合量中，不屬于無量綱量的是（A.、*、aB.gh-D

18、）。流速系數(shù)、流量系數(shù)、滲流系數(shù)管徑、水深、水頭損失D）。wFvd、PvmaD.3.已知壓力輸水管模型試驗的線性比尺Gm=10N,當(dāng)浪高hm=30cm 時防波堤破壞。若原型中防波堤需承受浪高hp=6m,試求每塊石料的最小重量Gp?！窘忸}要點】假定Ne與其它各物理量之間呈指數(shù)形式的乘積組合，即Ne=kaQbHc這里k為無量綱系數(shù)。將上式寫成量綱方程dimNe=dim(k-/aQbHc)=dim(了；dim(Qfdim(Hj以基本量綱(M,L,T)表示式中各物理量量綱，有abML2r3)MLTL3TLc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M:1=aL:2=-2a+3bcT

19、:-3=-2a-b解此三元一次方程組，得a=1,b=1,c=1,故臨界流速Ne的公式結(jié)構(gòu)為Ne=kQH式中，無量綱系數(shù)k由實驗確定。2.為研究某鐵路蓋板箱涵無壓過流的水力特征，擬取線性比尺九|=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(shè)計水深hp=2.5m 和設(shè)計流速pppVp=2.0m/s。試確定模型的幾何尺寸和模型流量。【解題要點】線性比尺、為因原、模型采用同一材料，所以七=，V=Gp=Gm%=10父203=80父103N=80kN第 5 章流動阻力與水頭損失一、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/%(B)。A.1

20、B.=1C.1B.=1C.1D.無法確定3.已知某變徑有壓管段的管徑之比d1/d2=0.5,則相應(yīng)的雷諾數(shù)之比Re1/Re2=（B）。A.1B.2C.3D.44.水深h等于半徑r的半圓形明渠的水力半徑R=（A）r。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/v=（C）。A.4B.3C.2D.16.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)，hfOGV1.0B.紊流光Vt區(qū)，hfocv1,75C.紊流過渡區(qū)，hfOGV1D.紊流粗糙區(qū)，hfocV2.07.下列關(guān)于流體切應(yīng)力的說法中，不正確的為（C

21、）A.靜止流體，7=0B.理想流體，T=0C.層流運動流體，T=Pl2（曲）2D.紊流運動流體，E=N 型+P|2（包）2dydydy二、計算分析題1.有一長l=3m、管徑d=2cm的輸油管道，已知油的運動v=0.35cm2/s,流量43.Q=2.5父10m/s,試求該管段的沿程水頭損hf。,一，、.Q2510【解題要點】流速v=Q=2=0.8m/s二d2/43.140.022/4雷諾數(shù)Re=里=0.8,嗎=4570.21.86-0.0584m/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)九=0.03,管道進口、彎頭和出

22、口的局部阻力系數(shù)分別為，e=0.6、，b=0.5,管長l=50m,上、下游渠道的流速均為V0=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。Ld3 .下列關(guān)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、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l=1+2+b0m,沿程阻力系數(shù)九=0.02,管道進口、彎頭和出口的局

23、部阻力系數(shù)分別為4=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。3.梯形斷面渠道的正常水深C.在Q、i、n一定時，過流面積A最大D.在A、i、n一定時，通過流量Q最大【解題要點】據(jù)題意0.1=2=2二d2/43.140.32/4=1.42m/s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 1-2 列伯努利方程2H0也2g22wl.v=00-0(e2b)2gd2g.(v-v。)22g考慮到0tl=汽2=1.0,得H-(-d50、=(0.030.620.5)0.31.42229.8(1.42-0.8)20.7m

24、29.8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A.恒定均勻流C.非恒定均勻流2.對于有壓管道均勻流,B.D.必有C）。恒定非均勻流非恒定非均勻流C）。A.i=JpB.C.J=JPD.i=JP=JA.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（A.造價最低）的渠道斷面。B.糙率最小A.1.5B.1.0C.0.75D.0.5m應(yīng)為（C）。取標準管徑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)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ho

25、有以下幾種情況，則通過流量最大的渠道是(C)。A.bi=4.0m,hd=1.0mB.b2=2.0m,h02=2.0mC.bg=2.8m,h03=1.4mD.b4=2.6m,h04=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i=0.002,設(shè)計水深h=0.6m，試求渠道的通過能力Q。【解題要點】過流面積A=(bmh)h=(0.41.00.6)0.6=0.6m2水力半徑RA=0.6=0.286mb2,1m2h0.42J1.020.6流速v=R2/3i1/20.2862/30.0021/2=0.777m/sn0.025流量Q-Av-0.60.777-0.466m3/s2. 試按水力最優(yōu)條件設(shè)計一路基排水溝的斷面尺寸。設(shè)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)。【解題要點】將Ph=-=2(,1+m2-m)=2(+1.02-1.0)=0.828