1、一、选择题1连续介质假设意味着 。(A) 流体分子互相紧连 (B) 流体的物理量是连续函数(C) 流体分子间有间隙 (D) 流体不可压缩2空气的等温积模量 K= 。(A) p （B）T (C) （D）RT3.静止流体 剪切应力。(A) 不能承受 (B) 可以承受(B) 能承受很小的 (D) 具有粘性是可承受4温度升高时，空气的粘度 。(A) 变小 （B）变大 (C) 不变5流体的粘性与流体的 无关。(A) 分子的内聚力 （B）分子的动量交换 (C) 温度 （D）速度梯度6在常温下，水的密度为 kg/m3。(A) 1 （B）10 (C) 100 （D）10007水的体积弹性模量 空气的体积弹性模
2、量。(A) 8 的流体称为理想流体。(A) 速度很小 （B）速度很大 (C) 忽略粘性力 （D）密度不变9 的流体称为不可压缩流体。(A) 速度很小 （B）速度很大 (C) 忽略粘性力 （D）密度不变10用一块平板挡水，平板形心的淹深为 hc，压力中心的淹深为 hD，则 hc hD。(A) （B） （B）= (C) p2p3 ；C. p1p2 ；Bp 1=p2 ；Cp 1 n；9m B L=(3-4)d H0(3-4)d ,H09m L 2 1= 2 不定。100并联长管、两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度 L2=3L1，通过的流量为 1 2； 11.5Q 2； 11.73 2； 1=3
3、101、两节点连接并联管段 1、则、两节点的水头损失为h fab=hf1+hf2+hf3; h fab=hf1+hf2;h fab=hf2+hf3; h fab=hf1=hf2=hf3。102长管并联管道各并联管段的A.水头损失相等; B.水力坡度相等 ; C总能量损失相等; D.通过水量相等。103并联管道如图,阀门全开时各管段流量 Q1、Q 2、Q 3,现关小阀门 K,其他条件不变 ,流量变化为A 、 、 都减小； B. 、 减小 不变; C. 、 减小, 增大; D. 不变, 增大, 减小。104将孔口改为同直径的外管嘴出流,其他的条件不变化,则出流流量增大,这是由于A. A. 阻力系数
4、减小所致; B流速系数增大所致; C作用水头增大所致。105长管作用水头 H 保持不变 ,出口又由自由出流改为淹没出流后,管路流量A.减小; B.不变; C增大; D不一定。106长管的水力计算场采用比阻 A 公式=ALQ 比阻有关的参数包括管径 d 管长，管道的摩阻系数 ；管径 d管道的摩阻系数 ；管长和管道的摩阻系数 ；管径 d 管长和管道流量。107某薄壁小孔口在作用的出流0，当作用水头将为，并孔口改为同直径的管嘴后的出流流量为 n,与 n 的流量关系为； 0=Qn Q 0 n108明渠均匀流只能发生在：A.A.平坡棱柱形渠道；B.顺坡棱柱形渠道；C 逆坡棱柱形渠道。109水力最优断面是
5、:A.A.造价最低的渠道断面;B.壁面粗糙系数最小断面；C .对一定的流量具有最大断面积的断面；D对一定的面积具有最小湿周的断面。110水力最优矩形断面,宽深比是:A.A.0.5；B.1.0；C.2.0；D4.0。111梯形断面渠道,在底坡 i,粗糙系数 n 和通过流量 Q 一定的条件下,水力最优断面的条件是:A.过水断面面积 具有最大的湿周 Xmax；B. 底宽 b=2h(h 为水深); C.h=2Rh(Rh 为水力半径)。 112无压圆管均匀流的流量随水深而变化,当充满度 为何值时,其流量最大:A.=1 ； B.=0.95；C.=0.81；D. =0.5。113.无压圆管均匀流的流速随水深
6、而变化,当充满度 为何值时,其流速最大:A=1 ； B.=0.95；C.=0.81；D. =0.5。114明渠流动为急流时.A.Fr1； B.hhc；C.hh 0；D.d e/dh0。 115明渠流动为缓流时:A.Frhc；C.h c0=hc；D. 不定(其中 hc 为临界水深)122理想流体与实际流体的主要区别在于( )。A. 是否考虑粘滞性 B. 是否考虑易流动性 C.是否考虑重力特性 D. 是否考虑惯性123对于实际流体,总水头线是（ ）的线。A. 沿程下降。 B. 沿程升高。 C. 沿程可升可降。 D. 沿程不升不降。二、判断题判断下列说法是否正确。若正确在括号内划，否则划 H。1动能
7、修正系数与断面流速分布有关。（ ）2临界雷诺数的大小与流体的性质无关。（ ）3长短是指管道几何长度长的管道。（ ）4谢齐（Chezy）公式适用于紊流粗糙区。 （ ）5按程沿程阻力系数的变化规律,尼古拉滋试验曲线分为三个区。（ ）6对于以重力为主导因素的流动，可按佛劳德准则进行模型设计。（ ）三、简答题 1. 等压面是水平面的条件有那些？2. 流体静压强的有那两个特性？3. 明渠均匀流有那些特性？4. 说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。5. 何谓不可压缩流体？6. 试述系统和控制体的概念。7. 何谓绝对压强？何谓计示压强？8. 试述理想流体和粘性流体的概念。9. 试述流
8、线和迹线的概念。10. 试解释水击现象.11. 试述层流和紊流的概念。12. 试述有旋流动和无旋流动的概念。四、计算题1已知一流动的速度场为：v x = 2xy+x，v y = x2-y2-y，试证明该流动为有势流动，且存在流函数，并求速度势及流函数。解：（1） ，则 x= y= z = 0， 流动为无旋流动， 该流动为有势流动。又 ，即流动为不可压缩流体的平面流动，该流动存在流函数。（2） 速度势为： 流函数为：2如图所示，两圆筒内装的是水，用管子连接。第一个圆筒的直径 d1= 45 cm，其活塞上受力 F1=320 N，密封气体的计示压强为 981.0 Pa；第二个圆筒的直径 d2= 30
9、 cm，其活塞上受力 F2=490 N，开孔通大气。若不计活塞重量，求平衡状态时两活塞的高度差 h。解： vx2vy012yvyx dyxdxydvxdyxdy )()2(2cy 3)()2( 222 dyxdxdyvxdyxd )()(2c 3)2()( 22ghPAae水1241d2A21P)(402.4212 mgpdFhe水3已知：一闸门如图，h 1 = 2m，h 2 =3m，h 3 =5m，闸门宽 B = 2m， 1 =9806 N/m3， 2 =12000 N/m3， 3 =46000 N/m3。求作用在 AB 板上的合力，以及作用在 B 点的合力矩。解：4图示为水自压力容器定常出
10、流，压力表读数为 10atm，H=3.5m，管嘴直径D1=0.06m，D 2=0.12m，试求管嘴上螺钉群共受多少拉力？计算时管嘴内液体本身重量不计，忽略一切损失。解：对容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程：选管嘴表面和管嘴进出口断面所围成的体积为控制体，列动量方程：对管嘴的进出口断面列伯努利方程，得)(92419806111 NBAghFc )(72980622)(150)3(5.433Nghc810892410213F合 ).(2148310823176)32(943502213 mNhFhhMB gvHPe21)/(7.455.3892103.251sme)/(4.17.2.6122 sm
11、vDvxexvpnx FAPqF221gvPve2125如图示，水流经弯管流入大气，已知 d1=100mm，d 2=75mm，v 2=23m/s，不计水头损失，求弯管上所受的力。解：由连续方程：得：对弯管的进、出口截面列伯努利方程：其中，P 2 b= 0，z 1 = z 2，代入得：选弯管所围成的体积为控制体，对控制体列动量方程：求得：F pnbx= - 710.6 (N) F x= - Fpnbx= 710.6 (N)Fpnby= 1168.5 (N) Fy= - Fpnby= -1168.5 (N)6已知油的密度 =850 kg/m3，粘度 =0.06 Pa.s，在图示连接两容器的光滑管中
12、流动，已知 H=3 m。当计及沿程和局部损失时，求：（1）管内的流量为多少？（2）在管路中安一阀门，当调整阀门使得管内流量减小到原来的一半时，问阀门的局部损失系数等于多少？（水力光滑流动时，= 0.3164/Re 0.25） 。解：（1）对两容器的液面列伯努利方程，得：)(7.98162PaPe)(.3 12.047.98164.7.50.4502NFx 6.x21vd)/(94.3075221 smvgvzPgb22)(108.94.130522 Pavpnbyyypnyyv xbxxxx FFqA2112 1pnby pnbxv Fv03si075.4310 .048.co.2 2512)
13、(6.1372NyxgvdlhHjfw25.1即： (1)设 = 0.03，代入上式，得 v = 3.27 m/s，则故，令 =0.0291，代入（1）得：v=3.306（m/s）则（2）则求得：7为确定鱼雷阻力，可在风洞中进行模拟试验。模型与实物的比例尺为 1/3，已知实际情况下鱼雷速度 vp=6 km/h，海水密度 p=1200 kg/m3，粘度 p=1.14510-6 m2/s，空气的密度 m=1.29 kg/m3，粘度 m=1.4510-5 m2/s，试求：（1）风洞中的模拟速度应为多大？（2）若在风洞中测得模型阻力为 1000N，则实际阻力为多少？解：已知g25.13.045.389
14、76078Revd21.394.0 5.025%. 5.1400685Revd29.43.05.25 )/(342smvdqv )/(17.03.1 svv 65422d7.03.0.185Rev45.7.364.025.25gvdlhHjfw2).1(8.9651.3045.32v7v1plk（1）由 Rep = Rem 得， k = kv kl，vm= kvvp= 386 =228 (km/h)（2）由 kF= k kl2 kv2 得 F P = Fm/kF = 1000/0.1725 = 5798 (N)7流体通过孔板流量计的流量 qv 与孔板前、后的压差 P、管道的内径 d1、管内流速
15、 v、孔板的孔径 d、流体密度 和动力粘度 有关。试用 定理导出流量 qv的表达式。（dimP =ML -1T-2， dim=ML -1T-1） 。解：设 qv= f (P, d 1, v, d,)选 d, v, 为基本变量上述方程的量纲方程为：由量纲一致性原则，可求得：a1=0 a2=1 a3=0 a4=1b1=1 b2=2 b3=0 b4=1c1=2 c2=0 c3=1 c4=1 381045.6llv1725.0381209.3812p11cbav22P331cbadd44v11313 cbaLTMTL 2223311cba3c2vdqvPd1vddf,18如图所示，由上下两个半球合成的
16、圆球，直径 d=2m，球中充满水。当测压管读数H=3m 时，不计球的自重，求下列两种情况下螺栓群 A-A 所受的拉力。 （1）上半球固定在支座上；（2）下半球固定在支座上。解：（1）上半球固定在支座上时（2）下半球固定在支座上时9. 新设计的汽车高 1.5m，最大行驶速度为 108km/h，拟在风洞中进行模型试验。已知风洞试验段的最大风速为 45m/s，试求模型的高度。在该风速下测得模型的风阻力为 1500N，试求原型在最大行驶速度时的风阻。解：根据粘性力相似准则，又10. 连续管系中的 90 渐缩弯管放在水平面上，管径 d1=15 cm，d 2=7.5 cm，入口处水平均流速 v1=2.5
17、m/s，静压 p1e=6.86104 Pa（计示压强） 。如不计能量损失，试求支撑弯管在其位置所需的水平力。)(89.123/14.2314.032kNrHdgVFp)(84.713/14.231.9032kNrHdgVFp15.163084kvpm)(151Remhkpmpvllvpm)(15022NkFlvmpplv解：由连续方程：由能量方程：X 方向动量方程：Y 方向动量方程：合力为:11. 小球在不可压缩粘性流体中运动的阻力 FD 与小球的直径 D、等速运动的速度 v、流体的密度 、动力粘度 有关，试导出阻力的表达式。（dimF =MLT-2， dim=ML -1T-1） 。 （15
18、分）解：设 FD = f (D, v, ,)选 D、v、 为基本变量上述方程的量纲方程为：)/(105.2).7(1212 smvdAv)(2175 )105.2(1086.)224121Pavpggeee )(76.53 075.421)0(15.4210)( 2212NApvqFFexvx )(71.32 15.0486.)520(.450)(2112NApvqFFeyvy )(85.127.376.522 NFyx 11cba224由量纲一致性原则，可求得：a1=1 a2=1 b1=2 b2=1 c1=2 c2=1 12. 如图所示，一封闭容器内盛有油和水，油层厚 h1=40 cm，油的
19、密度 o=850 kg/m3，盛有水银的 U 形测压管的液面距水面的深度 h2=60 cm，水银柱的高度低于油面 h=50 cm，水银的密度 hg= 13600 kg/m3，试求油面上的计示压强（15 分） 。解： 13. 额定流量 qm=35.69 kg/s 的过热蒸汽，压强 pe=981 N/cm2，蒸汽的比体积为 v=0.03067 m3/kg，经内径为 227mm 的主蒸汽管道铅垂向下，再经 90 弯管转向水平方向流动。如不计能量损失，试求蒸汽作用给弯管的水平力。解：由连续方程： 得： 1132cbaLTMLT2212dvFDvdfD2)(2122hggPhwoe)(574286.09
20、1 4.0895).43( 2121Paghwohge)/(047.227.04369.52smdvqAVm选弯管所围成的体积为控制体，对控制体列 x 方向动量方程：14. 为测定 90 弯头的局部阻力系数，在 A、B 两断面接测压管，流体由 A 流至 B。已知管径 d=50 mm，AB 段长度 LAB = 0.8 m，流量 qv = 15 m3/h，沿程阻力系数 =0.0285，两测压管中的水柱高度差 h = 20 mm，求弯头的局部阻力系数 。 （15 分）解：对 A、B 列伯努利方程： )(1098.3427.019847.265421 22NAPVqFFAPFexmpnbx pnbxe
21、pnbxxpnvfBBAhgvzPgvzP22水水 21zgPzBA水水 水水 fBAhgvzvz221水水 )/(12.405.36142 sdqv64.0 05.82.)1036(12.89)(2)(2 )(221121 dlhvgdlhvgl hgzPzzPhfff 水汞 水汞水水水又 BA又15. Pipe AB is of uniform diameter and h=10.5 m The pressure at A is 170 kPa and at B is 275 kPa. Find the direction of the flow, and what is the pipe
22、 friction head loss in meters of the fluid if the liquid has a specific gravity of (a) 0.85; (b) 1.45? (10 分)Solution: (a) the flow is from B to A(b) the flow is from A to B16. A curved pipe is attached to a tank, and liquid flows out into atmosphere through the curved pipe. Determine the resultant
23、force on the curved pipe. All the significant data are given in the figure. Assume an ideal liquid with =55 lb/ft 3. Neglect the weight of the liquid. (10 分)Solution:AH )(09.2)89.30(29.3mgvgvhf )(23.192098145.2745.5 22mgvgvgvzpHEEBAA )(12.3).19(245.2mgvgvHhf A)(298.3209815.027.05 222 gvgvgvzp mEEBAA
24、 17. An 180-mm-diameter pipeline (f=0.032) 150 m long discharges a 60-mm-diameter water jet into the atmosphere at a point that is 80 m below the water surface at intake. The entrance to the pipe is reentrant, with ke=0.9, and the nozzle loss coefficient k2=kn=0.055. Find the flow rate and the press
25、ure at B. (15 分)Solution:(a) )(6.72.30351402233fpsvvgzpgvzp )(6.4319.23fpsAv)(3.28)/(.4075 2.3647)10252323psiftlbgvzpp 239)(17)(173)0sin4(65)(654)2cos()2323 23233yxbybxx ybyy xxxFllbvDl lDpvFQF)/(0948.1.73)/( 81.9203.)508.52809916022321 21221220 2200 smAvQsmvvvDgvkgvdlfzhzpvpeL(b)18. What minimum va
26、lue of b is necessary to keep the rectangular stone from sliding if it weighs 160 lb/ft3, a=14ft, c=16ft, and the coefficient of friction is 0.45? With this minimum b value, will it also be safe against overturning? Assume that water dose not get underneath the stone block. (10分)Solution1:to keep th
27、e rectangular stone from sliding, then Since )(586)(1086.57.9810)2(22)/(54.39 512212 kPagvkvphgvzpgvzsmBB L )(2.61524.624.6 lbBBaAhFcw )(105. lbbbBfs)(31.52.6ftbBFwf wsw MftlbBbcBMftlaF ).(360912.5163.02874. it is also safe against overturning.19. A flow is defined by u=2(1+t), v=3(1+t), w=4(1+t). W
28、hat is the velocity of flow at the point (3,2,4) at t=2? What is the acceleration at that point at t=2? (10 分)Solution:At t=220. Water flows over the spillway of constant section. Given that y1 = 4.2m and y2 = 0.7m, determine the resultant horizontal force on the spillway per meter of spillway width
29、 (perpendicular to the spillway section). Assume ideal flow. (10 分)Solution:将 y1 = 4.2m, y2 = 0.7m, p1 = p2 , =9810 N/m 2 , 代入得12)(4)1(9362twvtu43zwyvxutwazuyvxutazyx 39.5216622zyxaVgvygvy2211281.97.08.9.4.21vv解得：v 1 =1.4 , v2 =8.4To the right21. Water and oil in an open storage tank. (a) Find the t
30、otal forces exerted by the fluids on a tank wall, and (b) the location of the center of pressure. (10 分)Solution:(a) (b) 22. A diverging nozzle that discharges an 8-in-diameter water jet into the air is on the right end of a horizontal 6-in-diameter pipe. If the velocity in the pipe is 12fps, find t
31、he magnitude and direction of the resultant axial force the water exerts on the nozzle. Neglect fluid friction. (10 分)Solution:)(96.42 )/(42960).18(2.41027.81.810)()(22112121kNF mNBvByyvFQbbbxx 21F)(17640)5.1(98.NAhcoil)(235)2(2hFoil )(980)1(98022 NAcwater 56357641F)(.3myp502 )(.1p4.83 3.0985.2305.1
32、7640.22 pppyFyF)(8.5096413mpto the right23. A horizontal 100-mm-diameter pipe (f=0.027) projects into a body of water (ke=0.8) 1m below the surface. Considering all losses, find the pressure at a point 5 m from the end of the pipe if the velocity is 4 m/s and the flow is (a) into the body of water;
33、(b) out of the body of water. (10 分)Solution:(a) (b) 24. A rectangular plate 5 ft by 4 ft is at an angle of 30with the horizontal, and the 5-ft side is horizontal. Find the magnitude of the force on one side of the plate and the depth of its center of pressure when the top edge is (a) at the water s
34、urface; (b) 1 ft below the water surface. (10 分)Solution:(a) )/(75.612812 sftvAgvzpgzp21)/(38.95)175.6(34)(2 2221 ftlbvbxx FAPVQF12)(24.5 )1275.6()1242.36)1(4.)(21lb )/(6.208.9241.5798)(221 21111mkNpgvkdlfzgvphpzL)/(.18.924.18924.05798022211112mkNpgvkdlfzgvphpzeL)(248)5(30sin24.6lbAhFc (b)1. 25. Wat
35、er in a reservoir is discharged from a vertical pipe. If a=25 ft, b= 60 ft, c=40 ft, d= 2ft. All the losses of energy are to be ignored when the stream discharging into the air at E has a diameter of 4 in. What are pressure heads at B, C and D, if the diameter of the vertical pipe is 5 in? (10 分)26.
36、 A nozzle that discharges a 60-mm-diamater water jet into the air is on the right end of a )(3.10sin432fthp )(24965(.6lbAFc )(3.4)5(1)30sin1()230sin3 ftAlyIcp 7.5.4i fthp gvzpgvzpEEAA220)4605( )/(7.8915.3sftvE)/(42.5.2sftvAEBDCB gzpgzpBA2)(2.6.34572ftvaPBgzpgvzpCCBB22)(8.360.)( ftPBC gvzpgvzpDB22 )(
37、.714.)( ftDBDhorizontal 120-mm-diameter pipe. In the pipe the water has a velocity of 4 m/s and a gage pressure of 400 kPa. Find the magnitude and direction of the resultant axial force the water exerts on the nozzle, and the head loss in the nozzle. (10 分)Solution:to the right27. A 450-ft-long pipe
38、line runs between two reservoirs, both ends being under water, and the intake end is square-edged and nonprojecting. The difference between the water surface levels of the two reservoirs is 150ft. (a) What is the discharge(流量) if the pipe diameter is 12 in and f = 0.028? (b) When this same pipe is o
39、ld, assume that the growth of tubercles has reduced the diameter to 11.25 in and that f=0.06. What will the rate of discharge be then? (10 分)Solution:(a) )/(1640212 smvAbxx FAPVQF2)()(3981.54.3 )416(2.0412.0412Nb )(57.28.9168.249021 mgvphL Lhzz2211)(6.204)1(2.6.)/(. 2.3)15.0248.150(2211 cfsAvQsftvgkgvdlfzhvzppeL(b) )(32.14)5.(8.17.)/(. 2.3)1.02.14560(222111 cfsAvQsftvgkgvdlfzhvzppeL
