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A卷
流体力学期末试卷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）
p
2．液体静力学基本方程z c 的几何意义为液体中任意两点的测压
g
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
5
6
/d。（4分）
H
4．圆管均匀流
3
l 2d 2 4
中，切应力与点到管 2
H z l 1d 1
轴的距离 r 成 1
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 H0<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 h 368mm 。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）
h0水p0右 /水Hg h / 水 5.0mH 2O
故有：h h0水 6 H mH 2O
2)作用在圆柱体闸门上的静水总压力水平分力：（5分）
P x0
3) 作用在圆柱体闸门上的静水总压力垂直分力：（5分）
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P
zH 2 O
V
D 2
H 2O
L 7.7kN( )
4
P P z
7.7kN( 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
2.5
,
0.5
1
2
3
1.1， 4 0.2，
5
0.2，
6
1 。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）
5
6
H
l 2
d 2
3
4
2
H z
l 1 d 1
1
2
2
5
6
H
l 2
d 2
2
3
3
4
H z
l 1
d 1
1
1
3
1
3.14d 12
3.14d 2 2
Q
0.1
4
1 4
2
解： 1) 总流连续性方程 （ 4 分）
0.252
1 0.22
2
0.1274
：
1
2.04m / s
2
3.18m / s
2）. 列 1-2 断面能量方程：（4 分）
l 1 2
l 2 2
2
2
0 0 0 H t
H 0 0
1
1
2
2 ( 1 2 )
1 ( 3
456)
2
d 1 2g
d 2 2g
2g
2g
2
2
2
2
H z 20 0.025 200 1 0.02 600 2 (2.5 0.5) 1 (1.1 0.2 0.2 1) 2
0.25 2g 0.2 2g 2g
2g
2
2
H z
20 23 1 62.5 2
2g 2g
解得水泵扬程：
H z
57.22m
3） 列 1-3 断面能量方程可得安装高度： （4 分）
l 1
2
2
2
0 0 0 H s
h v
1
1
( 1
2 ) 1 1
d 2g
2g 2 g
1
200
2
H s 7.5
2.5
0.5 1) 1
(0.025
0.25 2g
H s 2.4m
4） 总水头线与测压管水头线如图： （ 3 分）
H
H P
H z
H
H P
H
H P
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3.一弯管水平放置，已知： d1 =d2 =200mm，管轴线在同一水平面内，管中通过流量 Q=0.1 m3/s，1-1 断面中心线压强 p1 =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）
2 2
p 2
题 3 图
解：
1
2 2
（ 2 分）连续性方程：
1 2 4Q 4 0.1
3.185 m/s
d 2 0.22
（ 5 分）列 l-1、 2-2 断面间能量方程：
p1 2 p2 2 z1 1 z2 2
2g h f
2g
19.6
0 p2
1
9.8
9.8
（1 分）控制体，受力分析如图：
（2 分）P1
d 2
p1
0.2 2
0.615 kN
4 4
19.6
P2
d 2 0.2 2
9.8 0.308 kN
4 p2 4
（5 分）列 x 动量方程：
F x P1 P2 R Q( 2 1 )
0.615 0.308 R 1 0.1 ( 3.185 3.185)
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）
a x k 2 x
a y k 2 y
流函数
ψ
（4 分）
u x dy u y dx kx dy kydx
kxy c
（4 分）
u y u x
) 0 0 0
z 0.5 (
y
x
是无旋流
（3 分）
u x dx u y dy k xdx kydy
0 . 5 kx 2 0 . 5 ky 2 C
5．一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Q 12.76 m 3
。求渠道的底
坡。
/s i （10 分）
p2=9.8kN/m 2
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解：（2 分）
（2 分）
（2 分）
（2 分）
（2 分）A h(b mh) 2(10 2)24m 2
X b 2h 1 m 2
10 2 2 1 12 15.657m
A
1.533m
R
X
1 1
C 6 42 .951
R
n
Q AC Ri 12.76
i=0.0001