北 京 交 通 大 学
2008—2009学年 第一学期
课程名称：流体力学 土木工程2006级 出题教师：张群峰 毛军 我用人格担保：在本次考试中，诚实守信，严格遵守考场纪律。

（注：大气压P a=100kPa ，水密度ρ =1000kg/m 3，重力加速度g =10m/s 2，临界雷诺数为2300）A4纸半开卷）
一、 填空题（10分）
1、 液体质点的运动形式有 移动 、 变形 、 旋转
2、 如果某一流动的当地加速度为零，则该流动为 定常流动 ，如果某一
流动的迁移加速度为零，则该流动为 均匀流动 。

3、 某一圆管实测管轴上的流速为4m/s, 水的运动粘度为1.3×10-6m 2/s ，要使管内流动为
4、 用毕托管测定气体流速。

毕托管的总压为46mm 水柱，静压为22mm 水柱。

设气体
密度为1.2kg/m 3，则测得的风速为 20m/s 。

5、管嘴的流速系数和流量系数之比为 1 。

二、判断题（10分）
1、π 定理和瑞利法是量纲分析的两种不同的方法，它们的适用范围是相同的。

（f ）
2、液体与气体的主要区别在于液体不能压缩，而气体易于压缩。

（f ）
3、管内流体的流速增大时，水力光滑管有可能转变为水力粗糙管。

(t ）
4、在明渠的过流面积、渠低坡度和渠壁粗糙系数一定得条件下，渠道的通过能力随着湿周的增加而增加。

（ f ）
5、长管并联管道各并联管段的水力坡度相等。

（ f ）
三、如图1所示，箱体内充满液体，活动侧壁OA 可以绕O 点自由转动。

若要使活动侧壁恰好能贴紧箱体，U 形管的h 应为多少？（20分）
四、如图2所示，直径为d 1=700mm 的管道，在支承水平面上分支为d 2=500mm 的两支管，A-A 断面的压强为70kPa,管道流量为Q=0.6m 3
/s,两支管流量相等。

若水头损失为支管流速水头的5倍，求支墩所受的水平推力。

（不考虑螺栓连接的作用）（20分）
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五、如图3，用长水管由水池引水至下游直棱形水力最优矩形断面渠道，形成均匀流。

已知上游管道长度l=1000m,直径d=600m ，沿程阻力系数为0.02，100m 管道上测得水头损失为1.5m ，下游渠道低坡i=0.0016，渠壁粗糙系数为0.02.若不计局部损失，试求水池液面相对于管道出口的高度H 和渠道的断面尺寸。

（20分）
六、如图4，离心泵从吸水池吸水，水池通过自流管与河流相通，水池水面恒定不变，水的运动粘度为1.3x10-6m 2
/s 。

已知水泥自流管长l 1=20m,d 1=150mm ，管道的粗糙系数为0.0112。

水泵吸水管长l 2=12.0m ，d 2=150mm ，水泵吸水管长l 2=12.0m,d 2=150mm,沿程阻力系数λ2=0.03，ξ0=1，ξ1=3，ξ2=6，ξ3=2所示，水泵安装高度h s =3.5m ，真空表读数为44.1kPa.,求：（1）判断自流管的流态（2）泵的抽水量；（2）当泵轴标高为50.2m 时，推算出河流水面表高。

（20分）
图
3
图
4
图
1
图2
3 解 A 点的压强：)(D A H H h p ---=γγ (5分) 则 )3/1(**5.0*5.0H H H p A γ=* （10分） H H h D 3
2
-
= （5分）
4 （1）总管上，过流断面上平均流速
s m d Q
V /56.14
2
11==
π
2分 s m d Q V V /53.14
2
/22
32==
=π
3分
列A-A 和B-B 断面上的伯努利方程：
g
V g V p g V p 25
222
2222211
++=+γγ 5分 kpa
g
V V V p p p 102.6420
53.1*5*10000)53.156.1(50010*7025)(22
2
2
3
3222
2
1132=--+=⨯
--+==γρ
2分
设三通管对控制体内的的流体作用力为F,方向向左，
12222
211
1000230cos 2
100030cos 4
24
V Q V Q
d p d p F o o ⨯⨯-⨯⨯⨯
=-+-π
π
5分 =F 5.28KN 3分
5 全程的沿程损失为：m h f 151000100
5
.1=⨯=
1分 由达西公式得管道过流断面的平均流速为
s m d
l gh v f
/97.22==λ 2分
管道流量 s m v d q v /84.04
32==π
2分
忽略局部损失，从水池液面到管道出口断面列恒定总流的伯努利方程，可得作用水头：
m h g
v H f 45.1522
=+= 5分
对于下游明渠，将矩形断面水力最佳条件b=2h 代入 2分
i h
b bh n bh Ri AC q v 3
2
)2(1+== 5分
得 m b m h 32.1,66.0== 3分
6 自流管的沿程损失系数：===3/12
2188R
gn C g λ0.03 2分
以1-1断面和水泵吸水口之间的能量方程：
g
v d l g v p h p s a
2)
(2002
3222222
ξξλγγ+++++=++ 5分 得 v=1.263 Q=0.0223m3/s 3分
56
10*46.110
*3.115
.0*263.1Re ==
- 为湍流 3分 列3-3和1-1的伯努利方程
g
v d l h 2)
(000002
01111ξξλ+++++=++ 5分 m h 64.0=
河面标高为50.2-3.5+0.64=47.34m 2分。