1、5三、说明下列概念（共 20 分）1.什么是流线和迹线？它有哪些基本特征？（5 分）答：流线是同一时刻流场中连续各点的速度方向线。 （1 分）迹线就是流体质点运动的轨迹。 （1 分）流线两个特点：1）非定常流动时，流线的形状随时间改变；定常流动时，不随时间改变此时，流线与迹线重合。 （1.5 分） ）2）流线是一条光滑的曲线，流线之间不能相交，如果相交，交点速度比为零。（1.5 分）2.简述伯努利方程 =const 的物理意义和几何意义。 （5 分）答：物理意义：在符合限定条件下，单位重量流体的机械能(位能、压力能和动能)可以互相转化，但总和不变。 （1 分）几何意义：在符合限定条件下，沿同一
2、流线的总水头是个常数。 （1 分）总机械能不变，并不是各部分能量都保持不变。三种形式的能量可以各有消长，相互转换，但总量不会增减。 （2 分）水头线：将各项水头沿程变化的情况用几何的方法表示出来。理想流体恒定元流的总水头线是水平的。 （1 分）3.有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。 （2 分）无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。 （2 分）4.流动相似条件（6 分）答：1）有相同的微分方程（2 分）2）单值条件相似（2 分）3）由单值条件中的物理量的相似准则数相等（2 分）四. 推求突然扩大能量损失计算公式（20 分）解：如图，由连
3、续性方程解： （4 分）得： （ 2 分）由动量方程：（4 分）列伯努利方程： （4 分）gvpg221（4 分）即 （2 分）五、如图所示，有一圆柱滚门，长度 l=10m，直径 D=4m，上游水深 H1=4m，下游水深 H2=2m，求作用于圆柱滚门上的水平和铅垂方向的分压力。 （12 分）21vA21vA2)()(121 qAVgvAvhj 2)1()()(12gj 221解：1、圆滚门左侧对于水平方向： 3 分对于垂直方向：2 分圆滚门右侧对于水平方向：3 分对于垂直方向：2 分总压力的水平分力为 P=784-196=588kN（水平向右） 1 分 总压力的铅垂分力为 P=615.75+3
4、07.88=923.63kN（铅垂向上） 1 分六、有一管径 d=10cm 的水管，水温为 20， =1.00310 /s，当流量 =4L/s6VQ时，试确定管中流流态。如果要保持层流流动，流速与流量要受怎样的限制？（10 分）解： =4l/s=4VQsm/103= 2 分)/(9.5.42AvRe= 2 分2010.103.9566vd所以流动状态是紊流 1 分若要保持层流，则 Re 2000则 3 分20vVd则 6103.V1 分sm/106.23所以 1 分AQ2523 07.104 mH1H2D （ 向 右 ）kNDlgAhPxcx 78421)(5.6向 上lgVz （ 向 左 ）kNlHAhPxcx 192)(8.3074向 上lDgVz 七、已知平面流动的流函数为: )(283)2(211 yxtgtxyxyQ求流速分量 、 并判断是否为有旋流动? （8 分）uv答: 3 分yx42)()(2222 3 分xyyQv 3)(22有旋流动 2 分
