工程流体力学A作业

工程流体力学A

第一次作业

一、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。 (C) 黏度

2. 不可压缩流体是指忽略()的流体。(B) 密度变化

3. 下列各组流体中,属于牛顿流体的是()。 (A) 水、汽油、酒精

4. 下列各组力中,属于质量力的是()。C) 重力、惯性力

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。 (C) 质量

6. 金属压力表的读数为() (B) 相对压强

7. 重力作用下的流体静压强微分方程为() (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()

(D) 为受压曲面在铅垂面上的投影面积

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 ( )。

工程流体力学A作业

(A) 变大

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)

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,

工程流体力学A作业

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()。

工程流体力学A作业

(D) 固定不动

13. 在恒定流中,流线与迹线在几何上()。 (D) 重合

14. 均匀流过流断面上各点的()等于常数。 (B)

工程流体力学A作业

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

工程流体力学A作业

()。 (A) 4

16. 皮托管测量测量()仪器。 (A) 点流速

17. 文丘里管是测量()的仪器。 (D) 流量

18. 关于水流流向的正确说法是()。

(D) 水一定是从机械能大处向机械能小处流

19. 流速水头的表达式为() (B)

20. 应用恒定总流的动量程解题时,中不应包括

(). (A) 惯性力

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]

(B) 为流体的动力黏度(D) 为运动流体的剪切变形速率

(E) 为运动流体的流速梯度

22. 1个工程大气压=()。 [不选全或者选错,不算完成]

(A) 98kPa(B) 10mH

O (C) 1.0kgf/cm2

2

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(E)真空压强不能为负

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()。

工程流体力学A作业

[不选全或者选错,不算完成]

(A) (B) (C)

(D) (E)

25. 图示ab曲面的压力体图中,不正确的有()。

工程流体力学A作业

[不选全或者选错,不算完成]

(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

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。()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。说法错误

30.流体的黏性随着温度的增加而减小。说法错误

31.流线愈密,流速愈小。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。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。

答: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。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答:由得水箱液面的相对压强

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

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。

工程流体力学A作业

答: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

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

得A点真空压强

工程流体力学A作业

及真空度

工程流体力学A作业

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

工程流体力学A作业

,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。

工程流体力学A作业

答:为避免闸门自动打开,由理论力学知必有关系

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

式中

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

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。答:排水管堵头形心处的相对压强

工程流体力学A作业

堵头所受的静水总压力

工程流体力学A作业

)容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成,已知测

38.如图所示盛水(重度为

工程流体力学A作业

压管水位高出球顶 H ,试求每个螺栓所受的拉力 F 。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答: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

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

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,

工程流体力学A作业

U形水银差压计读数=300mm,管流速度m/s,相对压强,

工程流体力学A作业

,试求相对压强和 A、B两断面间的机械能损失。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答:由差压计原理

工程流体力学A作业

由伯努利方程

工程流体力学A作业

考虑到,得A、B两断面间的机械能损失

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

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。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答:上游水深,下游水深

据连续性方程

工程流体力学A作业

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()

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

得(2)

联立(1)、(2)两式,得

工程流体力学A作业

故渠道流量

工程流体力学A作业

工程流体力学A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()。(D)管径、水深、水头损失

工程流体力学A作业

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)

工程流体力学A作业

3. 已知某变径有压管段的管径之比,则相应的雷诺数之比()。

(B) 2

4. 圆管层流运动过流断面上的最大流速与平均流速之比()。 (C) 2

工程流体力学A作业

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()。(B)

6. 下列关于长管水力计算的说法中,不正确的是()。

(B) 串联管路的总流量等于各支路的流量之和

7. 明渠中不可能出现的流动为()。(C) 非恒定均匀流

8. 对于有压管道均匀流,必有()。(C)

9. 水力最优断面是指()的渠道断面。(D) 在一定时,过流面积最大

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(0.75)。

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( )。(C) b3= 2.8 m,h03 = 1. 4m

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(D) 基本量纲的选取具有独立性

13. 水力相似一般应包括()。 (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

14. 下列流体中,属于牛顿流体的有()(A) 水 (B) 汽油(D) 酒精

15. 1个工程大气压=()(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

工程流体力学A作业

(C) 紊流光滑区

(D) 紊流过渡区 (E) 紊流粗糙区

17.下列关于长管水力计算的说法中,不正确的有()(B) 串联管路的总流量等于各支路的流量之和 (E) 并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量

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

工程流体力学A作业

。()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

工程流体力学A作业

m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。

答:(1)由给定线性比尺计算模型各几何尺寸

工程流体力学A作业

模型宽

工程流体力学A作业

模型高

工程流体力学A作业

模型水深

(2)按弗劳德准则确定模型流速及流量

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

由弗劳德准则,得流速比尺,故

工程流体力学A作业

流速

工程流体力学A作业

流量

工程流体力学A作业

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。

工程流体力学A作业

答:由谢才公式和曼宁公式,得流速

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

流量

工程流体力学A作业

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

工程流体力学A作业

系数,进口、阀门、弯道、出口,试求管路的通过流量

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答: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

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

管路流量

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。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答:据题意

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

取标准管径。管中流速

工程流体力学A作业

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

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

考虑到,得

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

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)。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

答:将和

工程流体力学A作业

代入明渠均匀流基本公式,得

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

取渠道断面尺寸

工程流体力学A第三次作业

一、主观题(共3道小题)

1.简述堰流的定义及堰的分类。

参考答案:参见教材p214答:1)堰流的定义:无压缓流经壁溢流时,上游发生水,然后水面跌落,这一局部水流现象称为堰流,障壁称为堰。2)堰的分类:①薄壁堰,水流越过堰顶时,堰顶厚度不影响水流的特性,薄壁堰根据堰口的形状,一般有矩形堰、三角堰何梯形堰等。薄壁堰主要用作测流量的一种设备。②实用断面堰,堰顶厚度对水舌的形状已有一定影响,但堰顶水流仍为明显弯曲向下的流动。实用断面堰的宗剖面可以是曲线形,也可以是折线形。③宽顶堰,堰顶厚度已大到足以使堰顶出现近似水平的流动,但其沿程水头损失还未达到显著的程度而仍可以忽略。

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。

答:从出发进行设计:

工程流体力学A作业

①判别流动状态

工程流体力学A作业

因,故小桥过流为自由式。

工程流体力学A作业

②计算孔径

工程流体力学A作业

取标准孔径

工程流体力学A作业

③校核

工程流体力学A作业

,已转为淹没式过流。

工程流体力学A作业

工程流体力学A作业

(可以)

3.简述渗流系数的确定方法。

参考答案:参见教材p235

答:①经验公式法:这一方法是根据土壤粒径大小、形状、结构孔隙率和水温等参数所组成的经验公式来估算渗流系数。②实验室方法:这一方法是在实验室利用类似的渗流实验装置,并通过公式计算K. ③现场方法:在现场利用钻井或原有井做抽水或灌水试验,根据井的产水量公式计算。

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