H
z
1
2
3
4
6
l 2
d 2
l 1
d
1
H
5
流体力学期末试卷
A 卷
B 卷
第 1 学期
开课学院：课程号：
考试日期：考试方式：
开卷
闭卷
其他
考试时间：
120 分钟
一、填空题（共20分，每空2分）
1.作用在流体上的力按作用方式分有：质量力
和
表面力。
（4
分）
2．液体静力学基本方程p z
c g
的几何意义为液体中任意两点的测压
管水头相等；则物理意义为
单位重量流体具有的位能不变。
（4分）
3. 尼古拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系数的因素不同，其中紊流光滑区影响的因素为Re ，紊流粗糙区影响
的因
素
为
d
/。
（4分）4．圆管均匀流
中，切应力与点到管轴的距离r
成
正比
，管轴处
切应力的值为 0 。
（4分）
5.管嘴出流的工作条件是：（1）作用水头H 0<9m
、(2)管嘴长度l<3~4d 。
（4分）
二、名词解释（共10分，每小题5分）
1.理想流体模型
答：当流体粘性较小，忽略它对计算精度不产生影响，因而假定流体不具粘性，按理想流体计算，这个假定称理想流体模型。
（5分）
2.临界水深
答：明渠流动中，流量一定，断面形式一定，相应于比能最小时的水深。
（5分）
三、计算题（共70分）
1.如图所示，两水池间的隔板处有一个圆柱体闸门，
已知：圆柱体直径
D=1m ，垂直于图面长L=1m ；左池敞口，水深
H=6m ；右池密闭，h=1m ，
且装有U 形水银测压管，测压管读数368mm h。
求：作用在圆柱体闸门
上的静水总压力。
（15分）
解：
1)右液面压强水头：
（5分）
20//
5.0mH O
Hg
h p h 0右水
水
水
故有：
06
h
h H 水
mH 2O
2)作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力：
（5分）
x
P 3)作用在圆柱体闸门上的静水总压力垂直分力：（5分）
H z 1
2
3
4
6
l 2
d 2
l 1
d 1
H
5
222
7.7kN(
)
4
z
H O
H O
D
P V L 7.7kN()
z
P P 过圆柱中心
2. 图示水泵给水系统，输水流量Q=100l/s ，水塔距与水池液面高差
H=20m ，吸
水管长度l1=200m ，管径d1=250mm ，压力管长度l2=600m ，管径d2=200mm 。
水泵真空度为7.5m,吸水管与压力管沿程阻力系数分别为λ1=0.025，λ2=0.02，各局部阻力系数
分别为：
EMBED Equation.DSMT4
1
2.5, 2
0.5
3
1.1，1
2.02.06
5
4，
，。
试求：1）水泵扬程与安装高度；2）绘
出总水头线和测压管水头线。
（15分）
解：1)总流连续性方程：（4分）
2
2
1
2
1
2
2
2
1
2
1
2
3.14 3.140.1
4
4
0.25
0.2
0.1274
2.04/
3.18/d d Q m s m s
2）. 列1-2断面能量方程：（4分）2222
1
1
2
2
1
2
1
2
12
3456
1200000
(
)
(
)
2222t
l l H H
d g d g
g
g
2
222
1
2
1
2
22
1
2
200
600
200.025
0.02
(2.50.5)
(1.10.20.21)
0.2520.22222023
62.5
22z
z
H g
g g
g
H g
g
解得水泵扬程：
57.22m
z
H 3）列1-3断面能量方程可得安装高度：（4分）
2221
1
1
1
1
1
21000
(
)
222s
v
l H h d g
g
g
21
2007.5(0.025
2.50.51)
0.25
22.4s s
H g
H m
4）总水头线与测压管水头线如图：（3分）
H z
H
1
2
3
4
5
6
2
2
11
3
3
l 2
d 2
l 1
d 1
H P
H
H z
H
H
P
H
P
H
3.一弯管水平放置，已知：d 1 =d 2=200mm ，管轴线在同一水平面内，管中通过流量Q=0.1 m 3
/s ，1-1断面中心线压强p 1 =19.6 kN/m 2
，l-1、2-2断面间的水头损失为1m ，求水流对弯管的作用力。
（15分）
p 2
2
2
题3图
解：
22
1
（2分）连续性方程：
185.32
.01.0442
22
1
d
Q
m/s
（5分）列l-1、2-2断面间能量方程：
f
h g p z g p z 2222
2
2
2
1
1
1
1
8
.90
8
.96.190
2p p 2=9.8kN/m
2
（1分）控制体，受力分析如图：
（2分）615.06
.194
2.04
2
1
2
1
p d P kN
308.08.94
2.04
2
2
2
2
p d P kN
（5分）
列x 动量方程：
)
185.3185.3(1.01308.0615.0)
(
1
221R
Q R P P F x R=1.56kN
4. 已知：u x =-kx ， u y =ky ，求：1）加速度；2）流函数；3）问该流动是有
涡流还是无涡流，若为无涡流求其势函数。
（15分）
解：
加速度
（4分）
2
2x y
a k x a k y
流函数ψ
（4分）
c kxy kydx
dy
kx dx
u dy u y x （4分）
)
(
5.0y u x
u x y z
是无旋流
（3分）
C
ky
kx
kydy
xdx k dy u dx u y x 2
2
5.05.05．一梯形断面明渠均匀流动，已知：粗糙系数n=0.025，边坡系数m=1，渠
底宽为b=10m ，水深h=2m ，渠底过流能力76.12Q m 3/s 。
求渠道的底坡i 。
（10分）
解：（2分）
2
24)210
(2)(m
mh b h A （2分）m
m h b X 657.151
12
210122
2
（2分）
m
X
A R
533.1（2分）951
.4216
1
R
n
C
（2分）
76
.12Ri
AC Q
i=0.0001。