工程流体力学A第1次作业
网络教育《工程流体力学》课程作业
第1章 绪论
一、 单项选择题
1.理想流体是指忽略（ C ）的流体。
A.密度
B.密度变化
C.黏度
D.黏度变化
2.不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。
A.密度
B.密度变化
C.黏度
D.黏度变化 3.下列各组流体中，属于牛顿流体的是（ A ）。
A.水、汽油、酒精
B.水、新拌砼、新拌建筑砂浆
C.泥石流、泥浆、血浆
D.水、水石流、天然气 4.下列各组力中，属于质量力的是（ C ）。
A.压力、摩擦力
B.重力、压力
C.重力、惯性力
D.黏性力、重力 5.在工程流体力学中，单位质量力是指作用在单位（ C ）上的质量力。 A ．面积 B ．体积 C ．质量 D ．重量
二、 多项选择题
1.下列关于流体黏性的说法中，正确的是（ ABCDE ）。 A.黏性是流体的固有属性
B.流体的黏性具有传递运动和阻碍运动的双重性
C.黏性是运动流体产生机械能损失的根源
D.液体的黏性随着温度的升高而减小 E ．气体的黏性随着温度的升高而增大 2. 牛顿内摩擦定律dy
d u
μ
τ=中的（ BDE ）。 A . μ为流体的运动黏度 B . μ为流体的动力黏度
C .
dy d u 为运动流体的剪切变形 D . dy
d u 为运动流体的剪切变形速率 E .
dy
d u
为运动流体的流速梯度 三、 判断题
单位质量力是指作用在单位体积流体上的质量力。（ × ） 四、 简答题
简述流体的形态特征和力学特征。
形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。
力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。
五、 计算题
1. 某流体的温度从0℃增加至20℃时，其运动黏度ν增加了15%，密度ρ减小了10%，试求
其动力黏度μ将增加多少（百分数）？
【解】设0℃时，流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为μνρ、、；20℃时，各物理量将均产生一增量，即分别为μμννρρ+?+?+?、、。联立
(μρνμμρρνν=??
+?=+?+??（））
得 1(11
μ
ρ
ν
μ
ρ
ν
???=+
+
-（））
将10%,
15%
ρ
ν
ρ
ν
??=-=代入上式，得
110%(115%1 3.5%
μ
μ
?=-+-=（））
2. 若某流体的动力粘度μ=0.1N.s/m 2,粘性切应力5.3=τ N/m 2，试求该流体的流速梯度
d d u y
。 【解】由牛顿内摩擦定律d d u
y
τμ
=，得 d 3.535/s d 0.1
u y τμ===
第2章 流体静力学
一、单项选择题
1．金属压力表的读数为（ B ）
A.绝对压强p '
B.相对压强p
C.真空压强v p
D.当地大气压a p
2. 重力作用下的流体静压强微分方程为=p d （ A ）
A. d g z ρ-
B. d g z ρ
C. /d g z ρ-
（） D. /d g z ρ（） 3. 静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力x c x c x P p A h A γ==，式中的（ D ） A. c p 为受压面形心处的绝对压强
B. c p 为压力中心处的相对压强
C. x A 为受压曲面的面积
D. x A 为受压曲面在铅垂面上的投影面积 4. 重力作用下的流体静力学基本方程为p
z γ
+
=（ A ）
A. C
B. )(x C
C. )(y C
D. ),(y x C
5.有一倾斜放置的平面闸门，如图所示。当上下游水位都上升1m 时（虚线位置），
闸门上的静水总压力 ( A )。
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 无法确定
6. 绝对压强p '、相对压强p 、真空压强v p 及当地大气压强a p 之间的关系是（ A ）
A. a p p p '=+
B. a p p p '=-
C. v a p p p '=+
D. v a p p p '=-
7.下列关于压力体的说法中，正确的是（ A ）
A. 当压力体和液体在曲面的同侧时，为实压力体，↓z P
B. 当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，↑z P
C. 当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，↑z P
D. 当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，↓z P
8. 如图所示圆柱体，其左半部在静水作用下受到浮力z P ，则圆柱体在该浮力作用下将（ D ）。
A. 匀速转动
B. 加速转动
C. 减速转动
D. 固定不动
二、多项选择题
1. 1个工程大气压=（ ABC ）。
A. 98kPa
B. 10mH 2O
C. 1.0kgf/cm 2
D. 101.3kN/m 2
E. 760mmHg 2.下列关于流体压强的说法中，正确的有（ ABE ）。 A.绝对压强不能为负 B.相对压强可正可负 C.相对压强只能为正 D.真空压强可正可负 E.真空压强不能为负
3.如图所示形状各异的盛水容器的底面积和水深均相等，但盛水量各不相同，则作用在容器底面的静水总压力相等的有（ ABCDE ）。
4.图示ab 曲面的压力体图中，不正确的有（ ABCD ）。
三、判断题
静止流体的法向应力等于零。（× ） 四、简答题
简述静止流体中的应力特征。
特征1：方向性，即静止流体的应力方向垂直指向作用面。
特征2：大小性，即静止流体内任一点的应力大小与作用方位无关，只与改点的空间坐标有关，
(,,)p p x y z =。
五、计算分析题
1.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数4900p =表Pa ，金属测压计中心和容器内液面
分别比A 点高0.5m 和1.5m ，试求液面的绝对压强0
p '和相对压强0p 。
【解题要点】由0 1.50.5A p p p γγ=+=+表得水箱液面的相对压强
00.5 1.549000.5 1.598004900Pa p p γ=+-=+-?=-表（）（）
绝对压强 0
049009800093100Pa a p p p '=+=-+=或93.1kPa
2.如图所示为测量容器中A 点压强的真空计。已知 1.0m, 2.0m z h ==，试求A 点的真空压强
v p 及真空度v h 。
【解题要点】真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意
A a p z p h γγ'-=-
得A 点真空压强 ()9800(21)9800Pa v a A p p p h z γ'=-=-=?-= 及真空度 29800
1mH O 9800
v
v p h γ
=
=
=
3. 如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为060=θ，宽度为5m b =，闸门两侧水深分别为4m H =和2m h =，为避免闸门自动 开启，试求转轴C 至闸门下端B 的距离x 。
【解题要点】为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系
)sin 3()sin 3(θθh
x P H x P -≥-
右左 式中 2
22
1,21bh P bH P γγ==右左
故 3333
2222
42 1.796m 3()sin 3(42)sin 60H h x H h θ--≥==--?
4.利用检查井作闭水试验检验管径1200mm d =的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256.34m ，检查井中水面高程为259.04m ，试求堵头所受的静水总压力大小。
【解题要点】排水管堵头形心处的相对压强
9800(259.04256.34)26460Pa c c p h γ==?-=
堵头所受的静水总压力
226460 1.229926N 29.93kN 4
c P p A π
==?
?=≈
5．试绘制图中AB 壁面上的压力体。
（a ） (b) (c)
【解】图（a ）为实压力体
图(b)为虚压力体
图（c ）为虚压力体
6. 如图所示盛水（重度为γ）容器由半径为R 的两个半球用N 个螺栓连接而成，已知测
压管水位高出球顶H ，试求每个螺栓所受的拉力F 。
压力体图
【解题要点】取上半球为隔离体，由0=∑z F ，得N
P
T z =
式中z P 为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得
2(/3)z P P V R H R γγπ==+
故每个螺栓所受的拉力为 2(/3)
R H R T N
γπ+=
第3章 流体动力学理论基础
一、单项选择题
1.在恒定流中，流线与迹线在几何上（ D ）。
A.相交
B. 正交
C. 平行
D. 重合
2.均匀流过流断面上各点的（ B ）等于常数。
A. p
B. g p z ρ+
C. g u g p 22+ρ
D. g
u g p z 22
+
+ρ 3.已知突然扩大管道突扩前后管段的管径之比
5.021=d d ，则突扩前后断面平均流速之比=2
1v v
（ A ）。
A. 4
B. 2
C. 1
D. 0.5
4.皮托管测量测量（ A ）仪器。
A.点流速
B.点压强
C.断面平均流速
D.流量 5.文丘里管是测量（ D ）的仪器。
A.点流速
B.点压强
C.断面平均流速
D.流量 6.关于水流流向的正确说法是（ D ）。
A.水一定是从高处向低处流
B.水一定是从流速大处向流速小处流
C.水一定是从压强大处向压强小处流
D.水一定是从机械能大处向机械能小处流 7.流速水头的表达式为（ B ）
A.ρ22
v B.22v g C.22gv D.22v g
ρ
8.应用恒定总流的动量方程2211Q v v F ρββ∑
（-）=
解题时，F ∑
中不应包括（ A ）
。 A. 惯性力 B.压力 C.摩擦力 D. 重力
二、简答题
何谓渐变流？恒定渐变流过流断面上具有哪两个重要特性？
答案要点：渐变流是指各流线接近于平行直线的流动 渐变流过流断面近似为平面
恒定渐变流过流断面上流体动压强近似地按静压强分布，即同一过流断面上z+p/γ=常数
三、计算分析题
1.某供水系统如图所示，已知圆筒水箱直径1000D =mm ，水管直径100d =mm,若某时刻测得
水管中断面平均流速2 2.0v =m/s ，试求该时刻水箱中水面下降的速度1v 。
【解题要点】据连续性方程
221244D v d v π
π
=
得 22
120.1()(
) 2.00.02m/s 1.0
d v v D ==?=
2.某输水管路的过渡段如图所示。已知管径200mm,400mm A B d d ==，相对压强
98kPa,49kPa A B p p ==，断面平均流速 1.0B v =m/s ，A 、B 两点高差 1.0z ?=m 。试判明管内水
流流向，并计算管路过渡段的水头损失w h 。
【解题要点】据连续性方程
22
4
4
A A
B B d v d v π
π
=
得 220.4
(
)() 1.0 4.0m/s 0.2
B A B A d v v d ==?= 取0-0基准面，则A 、B 两断面的机械能分别为
2
2
22
98000 1.040010.82m
2980029.8
49000 1.0 1.0
1.0 6.05m 2980029.8
A
A A
A B
B B
B p v E g p v
E z g
αγαγ
?=++=++=??=?+
+
=+
+=?
因A B E E >，故知水流流向为A →B 。 管路过渡段的水头损失由伯努利方程
22022A
A A
B
B B
w p v p v z h g g
ααγ
γ
+
+
=?+
+
+
得 2
2(0)()10.82 6.05 4.77m 22A
A A
B
B B
w p v p v h z g
g
ααγ
γ=+
+
-?+
+
=-=
3. 如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径200d =mm ，管轴上A 、B 两点高差400mm ，U 形水银差压计读数h =300mm ，管流速度5.1=v m/s ，相对压强196.0kPa A p =，/13.6γγ=水银水，试求相对压强 B p 和 A 、B 两断面间的机械能损失w h 。
【解题要点】由差压计原理
()()(1)A
B
A B p p z z h γγγγ+-+=-水银
水水水
得
()(1)9.80.4196.09.8(13.61)0.3162.9kPa
B A B A p z z p h
γγγγ=-+--=?+-?-?=水银
水水水
由伯努利方程
2222A
A A
B
B B
A B w p v p v z z h g
g
ααγγ+
+
=+
+
+水
水
考虑到,A B A B v v αα==,得A 、B 两断面间的机械能损失
()()(1)(13.61)0.3 3.78m A
B
w A B p p h z z h γγγγ=+=+=-=-?=水银
水水水
4. 如图所示，为测流需要，在宽度 2.7b =m 的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m 。若测得抬高前的水深为1.8m ，抬高后水面降低0.12m ，水头损失w h 经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量Q 。
【解题要点】上游水深1 1.8m h =，下游水深2 1.80.30.12 1.38m h =--=
据连续性方程1122Q bh v bh v == 得 212221 1.380.771.8
h v v v v h =
== （1） 取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从1→2列伯努利方程（121αα==）
222
122
120(0.3)0224v v v h h g g g
++=++++
得 22
12121.52(0.3)v v g h h =--- （2）
联立（1）、（2）两式，得
2 1.61m/s v =
== 故渠道流量 322 2.7 1.38 1.61 6.0m /s Q bh v ==??=
第4章 量纲分析与相似理论
一、单项选择题
1.下列各组物理量中，属于同一量纲的是（ D ）。
A. 密度、运动黏度、动力黏度
B. 流速系数、流量系数、渗流系数
C. 压强、压力、切应力
D. 管径、水深、水头损失 2. 下列各组合量中，不属于无量纲量的是（ D ）。 A.
2
p ud
v ρρμ
、 B. 2w F vd v ma τρν、、
C. p gh ud
μ
ρρ、
D.
22p ud gv ρρν、 3.已知压力输水管模型试验的线性比尺8=l λ，若原、模型采用同一流体，则其流量比尺Q λ和压强比尺p λ分别为（ A ）。 A. 18,
64 B. 116,32 C.132,16
D. 1
64,8 4. 弗劳德数的物理意义在于反映了（ B ）之比。
A. 黏性力与惯性力
B. 惯性力与重力
C. 压力与重力
D. 重力与黏性力
二、多项选择题
1. 下列命题中，正确的有（ ABD ）。
A. 单位表征物理量的大小
B. 量纲表征物理量的类别
C. 基本物理量的选取具有唯一性
D. 基本量纲的选取具有独立性
E. 表面张力系数σ是无量纲量
2. 水力相似一般应包括（ ABCDE ）。
A. 几何相似
B.运动相似
C. 动力相似
D. 边界条件相似
E.初始条件相似
三、计算分析题
1.用石料进行某城市堆石防波堤模型实验。已知模型石料每块重10m G =N ，当浪高30m h =cm 时防波堤破坏。
若原型中防波堤需承受浪高6p h =m ，试求每块石料的最小重量p G 。
【解题要点】假定e N 与其它各物理量之间呈指数形式的乘积组合，即
a b c e N k Q H γ=
这里k 为无量纲系数。将上式写成量纲方程
()()()()dim dim dim dim dim a
b
c
a b c e N k Q H Q H γγ==
以基本量纲(M ，L ，T )表示式中各物理量量纲，有
()()2-3-2-23-1ML T ML T L T L a
b
c =
由物理方程的量纲和谐原理可知，等式两端同名量纲的指数应相等，即
M:1=a
L:2=2a+3b T:3=2c a b
-+--- 解此三元一次方程组，得1,1,1a b c ===，故临界流速e N 的公式结构为
e N k QH γ=
式中，无量纲系数k 由实验确定。
2. 为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺20l λ=进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度
3.5p b =m ，高度
4.2p H =m ，洞内设计水深 2.5p h =m 和设计流速
2.0p v =m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。
【解题要点】线性比尺l λ为
6
200.3
p l m
h h λ=
=
= 因原、模型采用同一材料，所以3
G V l γλλλλ== 故
3310208010 N=80 kN p m G G G λ==?=?
第5章 流动阻力与水头损失
一、单项选择题
1．边长为a 的有压方管与直径为a 的有压圆管的水力半径之比/R R 圆方（ B ）。
A .>1
B ．=1
C ．<1
D ．无法确定
2.已知边长为a 的有压方管与直径为a 的有压圆管的管长、流量、沿程阻力系数均相等，则
其相应的沿程水头损失之比/h h f 圆f 方（ C ）。
A ．>1
B ．=1
C ．<1
D ．无法确定
3.已知某变径有压管段的管径之比12/0.5d d =，则相应的雷诺数之比12Re /Re =（ B ）。 A.1 B.2 C.3 D.4
4.水深h 等于半径0r 的半圆形明渠的水力半径R =（ A ）0r 。 A.1/2 B.1/3 C.1/4 D.1/5
5.圆管层流运动过流断面上的最大流速max u 与平均流速v 之比max /u v =（ C ）。 A.4 B.3 C.2 D.1
6.下列关于沿程水头损失f h 与断面平均流速v 的关系，不正确的是（ C ）。 A.层流区， 1.0f h v ∝ B. 紊流光滑区， 1.75f h v ∝
C. 紊流过渡区， 1.5f h v ∝
D. 紊流粗糙区， 2.0f h v ∝
7. 下列关于流体切应力的说法中，不正确的为（ C ）
A.静止流体，0τ=
B. 理想流体，0τ=
C.层流运动流体，2
2d (
)d u l y τρ= D.紊流运动流体，22d d ()d d u u l y y
τμρ=+ 二、计算分析题
1．有一长3m l =、管径2cm d =的输油管道，已知油的运动2
0.35cm /s ν=，流量
432.510m /s Q -=?，试求该管段的沿程水头损f h 。
【解题要点】流速 4
22
2.5100.8m/s /4
3.140.02/4
Q v d π-?===? 雷诺数 4
0.80.02
Re 45723000.3510vd
ν
-?=
=
=
沿程水头损失 22
646430.80.686m Re 24570.0229.8
f l v h d
g ==??=?
2.已知钢筋混凝土输水管道的水力半径500mm R =，水以均匀流流过1km 长度上的水头损失 1.0m f h =，管壁粗糙系数0.014n =，试求管中的流速v 和流量Q 。
【解题要点】由谢才公式v ==1/6
1C R n
=
,得流速 2/31/22/31/211(/)0.5(1.0/1000) 1.42m/s 0.014
f v R h l n =
=??=
流量 2233.14
(4)(40.5) 1.42 4.46m /s 44
Q R v π
=
=
???=
3.水从封闭容器A 经直径25mm d =、长度10m l =的管道流入容器B 。已知容器A 内水
面上的相对压强112196Kpa,1m,5m p H H ===，沿程阻力系数0.025λ=；局部阻力系数，进口10.5ζ=、阀门2 4.0ζ=、弯道30.3ζ=、出口4 1.0ζ=，试求管路的通过流量Q 。
【解题要点】取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1→2列伯努利方程
2
1
121234000(3)
2p l v H H d g
λζζζζγ++=+++++++ 得
4.37m/s v =
=
=
管路流量2233.14
0.025 4.370.00215m /s=2.15L/s 4
4
Q d v π
=
=
??=
第6章有压管道恒定流动
一、单项选择题
1.已知某并联管路的两支路的比阻之比12/1S S =，管长之比12/2l l =，则相应的流量 之比12/Q Q =（ B ）。
2 D. 1/2
2.已知某并联管路的两支路的沿程阻力系数之比12/1λλ=，管长之比12/4l l =，管径 之比12/2d d =，则相应的流量之比12/Q Q =（ B ）。
3.下列关于长管水力计算的说法中，不正确的是（ B ）。 A. 串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和
B. 串联管路的总流量等于各支路的流量之和
C. 并联管路两节点间的总水头损失等于各支路的水头损失
D. 并联管路各支路的水头损失相等
二、计算分析题
1.用虹吸管自钻井输水至集水井，如图所示。已知虹吸管径200mm d =，长度
12360m l l l l =++=
，沿程阻力系数0.02λ=，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为0.50.5 1.0e b se ζζζ===、、，钻井与集水井间的恒定水位差 1.5m H =，试求流经虹吸管的
流量Q 。
【解题要点】取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（液面），从1→2列伯努利方程
2
00000(22l v H d g
λζζζ++=++++++e b se ）
得
1.86m/s v =
=
=
流量 2233.14
0.2 1.860.0584m /s=58.4L/s 44
Q d v π
=
=
??=
2.一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量100L/s Q =，管道沿程阻力系数0.03λ=，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为0.60.5e b ζζ==、，管长
50m l =，上、下游渠道的流速均为00.8m/s v =。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得
小于1.2m/s ，试确定倒虹吸管的管径d 及倒虹吸管两端的水位差H 。
【解题要点】据题意
2
1.2/4
Q
v d π=
≥
得 0.326m d ≤
= 取标准管径300mm 326mm d =≤。管中流速
22
0.1
1.42m/s /4 3.140.3/4
Q v d π=
==? 取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1→2列伯努利方程
222
21020
0()000(22222v v v v l v H g g d g g
ααλζζ-++=++++++
e b ） 考虑到12 1.0αα==，得
2
20()(222v v l v H d g g
λζζ-=+++
e b ） 22
50 1.42(1.420.8)(0.030.620.50.7m 0.329.829.8
-=?++??+=??）
第7章 明渠恒定流动
一、单项选择题
1.明渠中不可能出现的流动为（ C ）。
A.恒定均匀流
B. 恒定非均匀流
C.非恒定均匀流
D.非恒定非均匀流 2.对于有压管道均匀流，必有（ C ）。
A.P i J =
B. i J =
C. P J J =
D.P i J J == 3.梯形断面渠道的正常水深0h =（ D ）。
A. (,,)f Q b m
B. (,,,)f Q b m n
C. (,,,)f Q b m i
D. (,,,,)f Q b m n i 4.水力最优断面是指（ D ）的渠道断面。
A.造价最低
B. 糙率最小
C. 在Q i n 、、一定时，过流面积A 最大
D.在A i n 、、一定时，通过流量Q 最大
5.欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等，则渠道的边坡系数m 应为（ C ）。 A. 1.5 B. 1.0 C. 0.75 D. 0.5
6.有过水断面面积、糙率、底坡均相同的四条矩形断面棱柱形长直渠道，其 底宽b 与均匀流水深h 。有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是( C )。
A. b 1= 4.0 m ，h 01 =1.0m
B. b 2 =2.0m ，h 02 = 2.0m
C. b 3= 2.8 m ，h 03 = 1.4m
D. b 4 = 2.6m ，h 04 = 1.5m
二、计算分析题
1.某铁路路基排水采用梯形断面渠道，已知底宽0.4m b =，边坡系数 1.0m =，粗糙
系数0.025n =，渠底坡度0.002i =，设计水深0.6m h =，试求渠道的通过能力Q 。 【解题要点】过流面积 2()(0.4 1.00.6)0.60.6m A b mh h =+=+??= 水力半径
0.286m R =
=
=
流速 2/31/22/31/2110.2860.0020.777m/s 0.025
v R i n =
=??= 流量 3
0.60.7770.466m /s Q Av ==?=
2.试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量3
1.0m /s Q =，沟底 坡度依地形条件采用0.004i =，断面采用边坡系数 1.0m =的梯形，并用小片石干砌护面（粗
糙系数0.020n =）。
【解题要点】将) 1.0)0.828h b
m h
β=
===和/2R h =代入明渠均匀流
基本公式2/31/2
1Q AR i n
==，得
2/32/33/83/8
0.616m h ===
0.8280.6160.510m h b h β==?=
取渠道断面尺寸0.51m,=0.62m b h =。
3.已知某矩形断面排水暗渠的设计流量3
0.6m /s Q =，渠宽0.8m b =，砖砌护面的 粗糙系数0.014n =，若要求渠道水深0.4m h =，试决定渠道底坡i 。
【解题要点】过流面积 2
0.80.40.32m A bh ==?= 水力半径 0.32
0.2m 20.820.4
A R b h =
==++?
据明渠均匀流基本公式
2/31/21
Q AR i n
=
得 22
2/32/3
0.0140.6(
)()0.005890.320.2nQ i AR ?===?
4.某山区河流在一跌坎处形成瀑布，过流断面近似为11.0m b =的矩形。水文勘测 时测得山洪暴发时跌坎顶上的洪痕深度 1.2m h =（认为 1.25k h h =），试估算山洪流量Q 。
【解题要点】由矩形断面临界水深公式
k h =
得 363.26m /s Q ===
第8章 堰流
一、单项选择题
1. 某堰厚0.02m δ=，堰顶水头0.30m H =，则据堰的分类可知，该堰属于（ A ）。
A. 薄壁堰
B. 实用堰
C. 宽顶堰
D. 驼峰堰 2. 根据堰的分类可知，宽顶堰的相对堰厚（ C ）。 A.
0.67H
δ
< B. 0.67 2.5H
δ
<
<
C. 2.510H
δ
<
< D. 010H
δ
<
<
二、简答题
简述堰流的定义及堰的分类。
答案要点：无压缓流经流障壁溢流时，上游发生壅水，然后水面跌落 薄壁堰、实用断面堰、宽顶堰
三、计算分析题
1.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径B 。已知河道设计流量（据水文计算得）
30Q =m 3/s,桥前允许壅水水深 1.5H '=m ，桥下铺砌允许流速 3.5v '=m/s ，桥下游水深1.10h =m ，选定小桥进口形式后知0.850.900.85ε?ψ===，，，取动能修正系数
1.0α=。
【解题要点】从v v '=出发进行设计：
①判别流动状态 m g
v h k 903.02
2='=
αψ
因m 1.1m 17.13.1=>=h h k ，故小桥过流为自由式。
②计算孔径 m 14.13='
=
v h Q
b k εψ
取标准孔径m 16=B
③校核 m 792.0)(32
2
=='B g Q h k εα
h m 03.13.1<='k
h ，已转为淹没式过流。 m/s 01.2==
Bh
Q
v ε H m 35.122
2
'<=+ （可以） 第9章 渗流 一、单项选择题 1. 流体在（ A ）中的流动称为渗流。 A ．多孔介质 B. 地下河道 C. 集水廊道 D. 盲沟 2. 渗流力学主要研究（ B ）在多孔介质中的运动规律。 A.汽态水 B. 毛细水 C. 重力水 D. 薄膜水 3. 完全潜水井的产水量Q 与（ A ）成正比。 A.渗流系数k B.含水层厚度H C.井中水深h D. 影响半径R 二、简答题 简述渗流系数的确定方法。 答案要点：经验公式法、实验室方法、现场方法 闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的？ 解：从物质受力和运动的特性将物质分成两大类：不能抵抗切向力，在切向力作用下可以无限的变形（流动），这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下，固体则产生有限的变形。 因此，可以说：流体不管是液体还是气体，在无论多么小的剪应力（切向）作用下都能发生连续不断的变形。与此相反，固体的变形与作用的应力成比例，经一段时间变形后将达到平衡，而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的是什么？在解决流动问题时，应用连续介质模型的条件是什么？ 解：1753年，欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型，即不考虑流体分子的存在，把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质，甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此，这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设，将真实流体看成为连续介质，意味着流体的一切宏观物理量，如密度、压力、速度等，都可看成时间和空间位置的连续函数，使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下，连续介质假设是不成立的，例如：航天器在高空稀薄气体中飞行，超声速气流中激波前后，血液在微血管（1μm ）内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为s m 16，液层 厚度为mm 4，当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时，移动平板 所需的力各为多大？ 题1-3图 解：20℃ 水：s Pa ??=-3 10 1μ 20℃，3 /856m kg =ρ， 原油：s Pa ??='-3 102.7μ 水： 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ 控制工程基础习题解答 第一章 1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。 维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想 控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。具体表现为： 1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念； 3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据 4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器； 5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高； 6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出 了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素； 7．1954年钱学森发表“工程控制论” 8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。 9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等）， 1-2．试述控制系统的工作原理。 控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。 1-3．何谓开环控制与闭环控制？ 开环控制：系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。 闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环的反馈有正反馈和负反馈两种，一般自动控制系统均采用负反馈系统，闭环控制系统的特点：精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。 1-4．试述反馈控制系统的基本组成。 反馈控制系统一般由以下的全部或部分组成（如图示）： 1．给定元件：主要用于产生给定信号或输入信号 结构力学习题 第2章平面体系的几何组成分析2-1～2-6 试确定图示体系的计算自由度。 题2-1图题2-2图 题2-3图题2-4图 题2-5图题2-6图 2-7～2-15 试对图示体系进行几何组成分析。若是具有多余约束的几何不变体系，则需指明多余约束的数目。 题2-7图 题2-8图题2-9图 题2-10图题2-11图 题2-12图题2-13图 题2-14图题2-15图 题2-16图题2-17图 题2-18图题2-19图 题2-20图题2-21图2-1 1 W = 2-1 9 W - = 2-3 3 W - = 2-4 2 W = - 2-5 1 = W - 2-6 4 = W - 2-7、2-8、2-12、2-16、2-17无多余约束的几何不变体系 2-9、2-10、2-15具有一个多余约束的几何不变体系 2-11具有六个多余约束的几何不变体系 2-13、2-14几何可变体系为 2-18、2-19 瞬变体系 2-20、2-21具有三个多余约束的几何不变体系 第3章静定梁和静定平面刚架的力分析3-1 试作图示静定梁的力图。 （a）（b） (c) (d) 习题3-1图 3-2 试作图示多跨静定梁的力图。 （a） （b） (c) 习题3-2图 3-3～3-9 试作图示静定刚架的力图。 习题3-3图习题3-4图 习题3-5图习题3-6图 习题3-7图习题3-8图 习题3-9图 3-10 试判断图示静定结构的弯矩图是否正确。 (a) (b) (c) (d) 部分习题答案 3-1 （a ）m kN M B ?=80（上侧受拉），kN F R QB 60=，kN F L QB 60-= （b ）m kN M A ?=20（上侧受拉），m kN M B ?=40（上侧受拉），kN F R QA 5.32=， kN F L QA 20-=，kN F L QB 5.47-=，kN F R QB 20= 流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： 0ρρ=d ，0 γγ=c 30/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：336/1260101026.1m kg =??=-ρ 3/123488.91260m N g =?==ργ 1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.210 41010002956 --?=?=??-=β 299/104.0105.211m N E p p ?=?==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00=??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故： 26400/1027.16108.9140004 .22004.2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?-=?+?-=?β 2）在保证液面压强增量0.18个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为： T V V T T ?=?β 体积压缩量为： ()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?=?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()???? ? ??-?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145 0l E p T V V p T =???? ?????-??+=???? ???-?+=β ()kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=?= μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025-?=?==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 4025-?===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.010 4100089.05=???==-ρνμ 1-8解：2/1147001 .01147.1m N u =?== δμτ 1-9解：()()2/5.1621196.012.02 15.0065.021m N d D u u =-?=-==μδμτ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ 第二章 2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。根据等压面理论，有 21p gh p a +=ρ （1） gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2） 由式（1）解出p 2后代入（2），整理得： gz gh p z H g p a 2121)(ρρρ+-=++ 控制工程基础(L 变换基础) 综合练习一 班级 学号 姓名 成绩 1 已知f(t)，求F(s) t T e t f 11)() 1(--= )2cos 1(03.0)() 2(t t f -= ) 35sin()() 3(π +=t t f t e t f t 12cos )() 4(4.0-= 2 已知 F(s) ，求 f(t) 1152)1(2 2)s(s s s F(s)++-= s s s F(s)178(2)2 ++= 100 120211 ) (32 3+++= s s s F(s) s s )s(s s s F(s))42(28 23) (422+++++= ))(s s(s s F(s)2 132 )(5+++= 控制工程基础(数学模型) 综合练习二 班级 学号 姓名 成绩 1 求) 22(1 )(2 +++=s s s s s X 拉氏变换式的原函数。 2 已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，试求系统的 传递函数和脉冲响应。 3 飞机俯仰角控制系统结构图如图2-32所示，试求闭环传递函数)() (s Q s Q r c 。 4 试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数 ) () (s R s C 。 5 已知控制系统结构图如图2-34所示，求输入()31()r t t =?时系统的输出)(t c 。 控制工程基础(时域分析) 综合练习三 班级 学号 姓名 成绩 一、填空 1、描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做 。 2、在初条件为零时， 与 之比称为线性系统的传递函数。 3、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 和非线性控制系统。 4、若前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则开环传递函数 为 ___________________。 5、函数 f(t)=t e 54- 的拉氏变换式是____________。 6、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数 ，结构 ， 与输入 ；不同的物理系统， 有相同的传递函数，传递函数与初始条件。 7、 环节的传递函数是()()()1 +==Ts K s X s Y s G 。 8、二阶系统的标准型式为 。 9、两个系统具有相同的阻尼系数，则这两个系统具有相同的 。 10、I 型系统开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差e(∞)为 。 二、综合题 1、已知系统的结构图如图所示，若)(12)(t t x ?= 时, 使δ％=20%，τ应为多大,此时 %)2(s t 是多少? 2、设单位反馈系统的开环传递函数为G （S ）=) 1(1 +s s ，求阶跃响应性能指标δ%及 s t （5%）？ 、选择题（每小题3分，共18分） 1?图示体系的几何组成为： （ ） A. 几何不变，无多余联系； B. 几何不变，有多余联系； C.瞬 变； 4?图示桁架的零杆数目为：（ ） A. 6； B. 7 ； C. 8 ； D. 9。 5?图a 结构的最后弯矩图为：（ ） A.图 b ； B .图 c ； C .图 d ; B. 动 C. 会产生 体位 移； D. 3?在径向均布荷载作用下， 三铰拱的合理轴线为: A.圆弧线； B ?抛物线； C ?悬链线；D.正弦曲 D .都不 支 A.内力； 6.力法方程是沿基本未 A .力的平衡方程； C. 位移协调方程；D ?力的平衡及位 移为零方程。 :■、填空题（每题 3分，共9分） 1. 从几何组成上讲，静定和超静定结构都是 _______________________________ 体系， 前者 ___________ 多余约束而后者 ______________________ 多余约束。 2. 图b 是图a 结构 _______________ 截面的 ____________ 影响线。 3. __________________________________________________ 图示结构AB 杆B 端的转动 刚度为 ____________________________________________________ ,分配系数为 ________ , 传递系数为 ___________ 。 灯订，衷 i 三、简答题（每题 5分，共10分） 1. 静定结构内力分析情况与杆件截面的几何性质、材料物理性质是否相关? 为什么？ 2. 影响线横坐标和纵坐标的物理意义是什么？ 四、计算分析题，写出主要解题步骤 （4小题,共63分） 1?作图示体系的几何组成分析（说明理由） ，并求指定杆1和2的轴力。（本题16分） M/4 SI El M/4 3M4 量方向 移为零 知 B .位 结构力学_在线作业一 总共30题共100分 一. 单选题（共20题,共80分） 9abfbc21-be3e-single 1. 图示桁架结构中内力为零的杆件的数目（包括支座连杆）为（）。 f1da2953-4a3e-single 2. 已知图a中A端转角,则图b中中梁的B端弯矩及A端转角为（）。 （4分）A. B. C. D. c089ab97-01fe-single 3. 图示桁架结构中杆1的轴力为（）。 （4分） e5dd4767-7704-single 4. 图示结构杆1的轴力（以拉为正）为（）。 （4分） B. C. D. 6ea25cfc-3512-single 5. 图示梁受外力偶作用，其正确的弯矩图形状应为（）。 （4分） 86a896b8-54b6-single 6. 图示桁架结点A处水平位移不等于零的有（）。 2f588308-9b2b-single 7. 图示各体系中，几何不变且无多余约束的体系是（）。 （4分） 20f2d1b2-d659-single 8. 图示结构中K截面的剪力为（）。 （4分） 4d7190c6-1bd8-single 9. C点水平位移为（）。（4 A.（） B.（） C.（） 8808e255-17b6-single 10. 图示体系的几何组成是 （）。（4分） 158b67e8-1d1a-single 11. 对比图（a）、（b）所示同一结构两种外因作用情况下C点的挠 度和弯矩，下面结论成立的是（）。（4分） A.相等，相等。 B.相等，不相等。 C.不相等，相等。 D.，均不相等。 71c20cf5-787e-single 12. 图中各杆E值相同，三铰刚架D点的角位移为(顺时针为正)（）。 （4分） A. B. C. D. 刚体系与变形系虚位移原理的虚功方程两者的区别在于（）。（4分） 《结构力学》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院版权所有 习题 【说明】：本课程《结构力学》（编号为06014）共有单选题,判断题,计算题1,计算题2,计算题3,计算题4,几何构造分析等多种试题类型，其中，本习题集中有[计算题4]等试题类型未进入。 一、单选题 1.弯矩图肯定发生突变的截面是（）。 A.有集中力作用的截面； B.剪力为零的截面； C.荷载为零的截面； D.有集中力偶作用的截面。 2.图示梁中C截面的弯矩是（）。 4m2m 4m 下拉)；上拉)； 下拉)；下拉)。 3.静定结构有变温时，（）。 A.无变形，无位移，无内力； B.有变形，有位移，有内力； C.有变形，有位移，无内力； D.无变形，有位移，无内力。 4.图示桁架a杆的内力是（）。 ； B.－2P；； D.－3P。 5.图示桁架，各杆EA为常数，除支座链杆外，零杆数为（）。 A.四根； B.二根； C.一根； D.零根。 P a l = a P P P 6 6. 图示梁A 点的竖向位移为（向下为正）（ ）。 A.)24/(3EI Pl ； B.)16/(3EI Pl ； C.)96/(53EI Pl ； D.)48/(53EI Pl 。 P EI EI A l/l/22 2 7. 静定结构的内力计算与（ ）。 无关； 相对值有关； 绝对值有关； 无关，I 有关。 8. 图示桁架，零杆的数目为：（ ）。 ； ； ； 。 9. 图示结构的零杆数目为（ ）。 ； ； ； 。 10. 图示两结构及其受力状态，它们的内力符合（ ）。 A.弯矩相同，剪力不同； B.弯矩相同，轴力不同； C.弯矩不同，剪力相同； D.弯矩不同，轴力不同。 结构力学_在线作业_4 100分 交卷时间2019-03-27 10:55:57 一、判断（每题5分，共20道小题，总分值100分） 1. 图示简支斜梁，在荷载P作用下，若改变B支座链杆方向，则梁的内力将是M、Q、N都改变。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 2. 图示结构，EI=常数;较简便的力法基本结构如图所示。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 3. 图示结构中，各杆I、A、l均相同，截面K的内力N K=0。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 4. 计算图a结构时，可简化为图b计算的条件是EA→∞。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 5. 图示结构，M AD=0kN·m。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 6. 图示结构（f为柔度）：M A=M C。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 7. 图示结构在所示荷载作用下，其A支座的竖向反力与B支座的反力相比为二者相等，方向相同。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 8. 图示对称刚架在竖向对称荷载作用下，截面C的内力为轴力。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 9. 图a、b两种状态中，粱的转角?与竖向位移δ间的关系为。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 10. 图示结构EI=常数，。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 11. 已知图示结构在均布荷载作用下的M图，其C截面的转角?C顺时针方向为62.5/EI。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 12. 图示简支斜梁，在荷载P作用下，若改变B支座链杆方向，则梁的内力将是M、Q不变，N改变。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 13. 图示对称刚架在竖向对称荷载作用下，截面B的内力为剪力。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 流体及其主要物理性质 7 相对密度0.89的石油，温度20oC 时的运动粘度为40cSt ，求动力粘度为多少？ 解：89.0== 水 ρρ d ν＝40cSt ＝0.4St ＝0.4×10-4 m 2 /s μ＝νρ＝0.4×10-4 ×890＝3.56×10-2 Pa ·s 8 图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s ，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa ·s ，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？ 解：233/10147.110 11147.1m N dy du ?=??==-μ τ 9 如图所示活塞油缸，其直径D ＝12cm ，活塞直径d ＝11.96cm ，活塞长度L ＝14cm ，油的μ＝0.65P ，当活塞移动速度为0.5m/s 时，试求拉回活塞所需的力F=？ 解：A ＝πdL , μ＝0.65P ＝0.065 Pa ·s , Δu ＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2 ()N dy du A F 55.82 1096.11125 .010141096.1114.3065.0222=?-??????==---μ流体静力学 6油罐内装相对密度0.70的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压气管的另一支 引入油罐底以上0.40m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高差h ＝0.70m 来推算油罐内的油深H 为多少？ 解：p －γ甘油Δh ＝p －γ汽油（H-0.4） H ＝γ甘油Δh/γ汽油+0.4=1.26×0.7/0.70+0.4=1.66m 7为测定油品重度，用如下装置，经过1管或2管输入气体，直至罐内油面出现气泡为止。用U 形管水银压力计分别量出1管通气时 结构力学_在线作业_2 一、判断（每题5分，共20道小题，总分值100分） 1. 图示结构，要使结点B产生单位转角，则在结点B需施加外力偶为13i。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 2. 图示对称刚架，在反对称荷载作用下，半边结构图如图（a）所示。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 3. 图示结构中杆AC由于加热伸长了Δ，则杆AB的变形是缩短。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开4. 在图示刚架中，M DA=2qa2。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开5. 下图能用力矩分配法计算。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 图示体系的几何组成为几何不变，无多余约束。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 7. 图示结构在所示荷载作用下，其A支座的竖向反力与B支座的反力相比为前者小于后者。（） （5分） 正确答案您的答案是正确回答正确展开 8. 图示结构（f为柔度）：M A 图示体系为瞬变体系。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 10. 图示结构EI=常数，在给定荷载作用下，固定端的反力矩为，逆时针旋转。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 11. 结构及荷载如图所示，当结点不平衡力矩（约束力矩）为0.125ql2时，其荷载应是q1=q，M=-ql2/4。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 12. 结构及荷载如图所示，当结点不平衡力矩（约束力矩）为0.125ql2时，其荷载应是q1=q，M=ql2/4。（） （5分） 正确答案您的答案是错误回答正确展开 13. 图示为一刚架的力法基本体系，E=常数。其δ12为0。（） 32学时流体力学课复习题 一、填空题 1、流体是一种受任何微小的剪切力作用时都会产生连续变形的物质。 2、牛顿内摩擦定律=μ其中的比例系数称为动力黏性系数(动力粘度) 。 3、作用于流体上的力按其性质可以分为表面力力和质量力 4、水力学中，单位质量力是指作用在单位_质量_ 液体上的质量力。 5、单位质量力的量纲是L/T2。 6、对于不同的流体，体积弹性系数的值不同，弹性模量越大，流体越不易被压缩。 7、某点处的绝对压强等于该处的大气压强减去该处的真空度。 8、某点处的真空等于该处的大气压强减去该处的绝对压强。 9、某点处的相对压强等于该处的绝对压强减去该处的一个大气压。 10、根据粘性的大小，粘性流体的流动状态可分为层流和紊流。 11、根据流体是否有粘性，流体可分为粘性流体和理想流体。 12、根据流动参数随时间的变化，流体流动可分为定常流动和非定常流动。 13、连续性方程是质量守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 14、总流伯努利方程是机械能守恒定律在流体力学上的数学表达形式。 15、计算局部阻力的公式为：；计算沿程阻力的公式为：。 16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似。 17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力引起的，而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。 18、连续性方程表示控制体的__质量_____守恒。 19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面_垂直。 20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的1/2 二、简答题 1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？ 答: 温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时，内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大 2、请详细说明作用在流体上的力。 作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比 3、简述连续介质假说。 连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。（宏观无限小微观无限大） 4、何谓不可压缩流体？在什么情况下可以忽略流体的压缩性？ 除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s 且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当作不可压缩流体处理 5、流体静压力有哪两个重要特征？ 特征一：在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。 特征二：当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。 6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作用于容器底部的总压力是否相同？桌面上受到的容器的作用力是否相同？为什么？ 容器底部的总压力=液体压强x面积，而压强由液深决定（同种液体），所以作用于容器底部的总压力相同； 桌面上所受力是整个储有液体容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器总重量不同而不同。 本题目也有漏洞：不同形状的敞开的贮液容器，体积关系不能确定，其总重量不一定相同或也不一定不同。 7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？ 质量力（在平衡点流体中，通过任意一点的等压面必须与该店所受的质量力互相垂直） 8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体？或者两者都可？为什么？ 流体处于静止或相对静止状态时，各流体质点间没有相对运动，速度梯度等于零，切向应力也等于 控制工程基础(L 变换基础) 综合练习一 班级 学号 姓名 成绩 1 已知f(t)，求F(s) t T e t f 11)() 1(--= )2cos 1(03.0)() 2(t t f -= ) 35sin()() 3(π +=t t f t e t f t 12cos )() 4(4.0-= 2 已知 F(s) ，求 f(t) 1152)1(2 2) s(s s s F(s)++-= s s s F(s)178(2)2 ++= 100 120211 ) (32 3+++= s s s F(s) s s )s(s s s F(s))42(28 23) (422+++++= ))(s s(s s F(s)2 132 )(5+++= 控制工程基础(数学模型) 综合练习二 班级 学号 姓名 成绩 1 求) 22(1 )(2+++=s s s s s X 拉氏变换式的原函数。 2 已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为 t t e e t c --+-=221)(，试求系统的传 递函数和脉冲响应。 3 飞机俯仰角控制系统结构图如图2-32所示，试求闭环传递函数)() (s Q s Q r c 。 4 试用结构图等效化简求图2-32所示各系统的传递函数 ) () (s R s C 。 5 已知控制系统结构图如图2-34所示，求输入()31()r t t =?时系统的输出)(t c 。 控制工程基础(时域分析) 综合练习三 班级 学号 姓名 成绩 一、填空 1、描述系统在运动过程中各变量之间相互关系的数学表达式叫做 。 2、在初条件为零时， 与 之比称为线性系统的传递函数。 3、自动控制系统主要元件的特性方程式的性质，可以分为 和非线性控制系统。 4、若前向通道的传递函数为G （s ），反馈通道的传递函数为H （s ），则开环传递函数 为 ___________________。 5、函数 f(t)=t e 54- 的拉氏变换式是____________。 6、传递函数反映系统本身的瞬态特性，与本身参数 ，结构 ， 与输入 ；不同的物理系统， 有相同的传递函数，传递函数与初始条件。 7、 环节的传递函数是()()()1+==Ts K s X s Y s G 。 8、二阶系统的标准型式为 。 9、两个系统具有相同的阻尼系数，则这两个系统具有相同的 。 10、I 型系统开环增益为10，系统在单位斜坡输入作用下的稳态误差e(∞)为 。 二、综合题 1、已知系统的结构图如图所示，若)(12)(t t x ?= 时, 使δ％=20%，τ应为多大,此时 %)2(s t 是多少? 1. 求图示体系的计算自由度，并分析其几何构造。 答W=-4，有多余约束的不变体系。 2. 求图示多跨静定梁的弯矩和剪力图。 rm 3. 试作下图所示结构的弯矩图。 lin 2iii lin I Jin 答. 4 . 答. L L L L Bl c d L ni/ L 利用静定结构的一般性质求图示桁架结构的内 力。 在F P作用下，只有右柱受了压力，而其它杆件的内力均为零。 5.用静力法求作图示多跨连续梁甩、RD M、F QE的影响线。 O D L h 4 C A 支座往下位移了 b , B 支座往右位移了 a ,求 C 点的竖向位移 A cv 和C 1 , I b a —X b — — — — （向下） 2 4 2 4 下 7.试利用力法求解图示超静定结构，作出弯矩图，并求 答. R A 影响线 F D 影响线 M E 影响线 F QE 影响线 点的相对转角 2KN/in 6.图示三铰刚架 C 点水平位移。 答. 取BC 杆的轴力为基本未知量 X i , 则 X i =-3/2 M Dc =6KN- m （左侧受拉） C 点水平位移: 用位移法求解图示结构。 ￥ 牛1 J U llll II 1 zl t H 确定未制量, (2)尸斓穹範表达式 基本方程: II X I IP 0, 求得: 11 128 近T 仃 64 E? " ■ 6x2/ ,也 I 匚片=旳刊 —xA- — … 12J',空尸 3/ 、r M U gH + Al 虻=0 心+討 V F = O 卜g _打眩— 9/ 27/ 、&L L n 句 —H + - X uA — — Fp =0 h h … la If 2 9.试利用弯矩分配法求图示超静定结构，作出弯矩图。 EI=常数。 -m AB =n BA =30KN- m c =-20KN ?m 6麻N JL BC=3/7 2QKN/D] B J I J J I J Jc X 2 in lb 4in 20KN 最终弯矩: M A B =10KN- m (左侧受拉) Xr 2014川农《结构力学(本科)》在线作业 一、单选题（共?20?道试题，共?100?分。） 1. 在温度改变的情况下，静定结构内部将： ( A) A. 有应变、有位移 B. 无应变、有位移 C. 有应变、无位移； D. 无应变、无位移。 满分：5 分 2. 三铰拱的合理拱轴其各截面（ C） A. 弯矩、剪力均较小，而轴力较大 B. 弯矩、轴力均较小，而剪力较大 C. 弯矩、剪力均等于零，只有轴力 D. 弯矩、轴力均等于零，只有剪力 满分：5 分 3. 静定结构在荷载与结构几何尺寸不变的情况下，其内力的大小。（B ） A. 与杆件材料的性质和截面的大小有关； B. 与杆件材料和粗细无关； C. 是可变的，与其他因素有关，如支座沉陷； D. 与温度有关。 满分：5 分 4. 静定结构因支座移动。（B ） A. 会产生内力，但无位移； B. 会产生位移，但无内力； C. 内力和位移规章不会产生； D. 同时产生和位移。 满分：5 分 5. 两个刚片之间由四个链杆相连接构成的体系是（C ） A. 几何可变体系； B. 无多余约束的几何不变体系； C. 体系的组成不确定； D. 有一个多余约束的几何不变体系。 满分：5 分 6. 结构力学的研究对象主要包括 ( C)。 A. 一般承受荷载的物体 B. 板壳类结构物 C. 杆组成的杆系结构 D. 地基基础 满分：5 分 7. 计算简图中的等截面直杆用( B)表示。 A. 杆件的构造图 B. 杆轴线段 C. 杆件承载面上的直线 D. 通过表面的直线 满分：5 分 8. 三铰拱的合理拱轴线：（B ） A. 任意荷载下均为合理轴线； B. 确定荷载下且跨度给定时为合理轴线； C. 合理轴线的跨度以任意； 工程流体力学 习题详解 第一章 流体的物理性质 【1－1】500cm 3的某种液体，在天平上称得其质量为0.453kg ，试求其密度和相对密度。 【解】 3340.4530.90610 kg/m 510 m V ρ-= ==?? 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1－2】 体积为5m 3的水，在温度不变的条件下，当压强从98000Pa 增加到4.9×105Pa 时， 体积减少1升。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 105 10.001 5.110 1/Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 911 1.9610 Pa 5.1 p E β= = =? 【1－3】温度为20℃，流量为60 m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？ 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211t Q Q dt Q β=+ 3600.00055(8020)6061.98 m /h =??-+= 【1－4】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u =1m/s ，δ=10mm ，油品的粘度μ=0.9807Pa·s ，求作用在平板单位面积上的阻 力。 【解】根据牛顿内摩擦定律 =du dy τμ 则 21 =0.980798.07N/m 0.01 τ? = 【1－5】已知半径为R 圆管中的流速分布为 r z u 习题1-4图 油 δ u y x 2 2=(1)r u c R - 式中c 为常数。试求管中的切应力τ与r 的关系。 【解】根据牛顿内摩擦定律 =du dy τμ 则 2222=[(1)]d r r c c dr R R τμμ-=- 第二章 流体静力学 【2－1】容器中装有水和空气，求A 、B 、C 和D 各点的表压力？ 【解】 3434222 3232() ()()(2) MA MB MA MC MB MD MC p g h h p p g h h h gh p p gh p p g h h g h h ρρρρρρ=+=-++=-==-=-+=-+ 【2－2】如图所示的U 形管中装有水银与水，试求： (1)A 、C 两点的绝对压力及表压力各为多少？ (2)求A 、B 两点的高度差h ？ 【解】 (1) ()w 0.3a b A a p p g ρ=+? w 0.3MA p g ρ=? ()w H 0.30.1ab C a p p g g ρρ=+?+? w H 0.30.1MC p g g ρρ=?+? (2)选取U 形管中水银的最低液面为等压面，则 w H 0.3g gh ρρ?= 得 w H 0.3 22 cm h ρρ?== 【2－3】 在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw 及ρo ，油层高度为h 1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R ，水银面与液面的高度差为h 2，试导出容器上方空间的压力p 与读 数R 的关系式。 【解】选取压力计中水银最低液面为等压面，则 1w 21()o H p gh g h R h gR ρρρ+++-= 得 1w 21()H o p gR gh g h R h ρρρ=--+- 题2－1图 ? ?A ?B ?C p a h 1 h 2 h 3 h 4 空气 空气 D 题2－2图 p a C p a 30cm 10cm h A B 水 水银 水 油 ? p h 1 h 2 R 题2－3图 第一章概论 本章要求学生了解控制系统的基本概念、研究对象及任务，了解系统的信息传递、反馈和反馈控制的概念及控制系统的分类，开环控制与闭环控制的区别；闭环控制系统的基本原理和组成环节。学会将简单系统原理图抽象成职能方块图。 例1 例图1-1a为晶体管直流稳压电源电路图。试画出其系统方块图。 例图1-1a 晶体管稳压电源电路图 解：在抽象出闭环系统方块图时，首先要抓住比较点，搞清比较的是什么量；对于恒值系统，要明确基准是什么量；还应当清楚输入和输出量是什么。对于本题，可画出方块图如例图1-1b。 例图1-1b 晶体管稳压电源方块图 本题直流稳压电源的基准是稳压管的电压，输出电压通过 R和4R分压后与稳压管的电 3 压 U比较，如果输出电压偏高，则经3R和4R分压后电压也偏高，使与之相连的晶体管基极w 电流增大，集电极电流随之增大，降在 R两端的电压也相应增加，于是输出电压相应减小。 c 反之，如果输出电压偏低，则通过类似的过程使输出电压增大，以达到稳压的作用。 例2 例图1-2a为一种简单液压系统工作原理图。其中，X为输入位移，Y为输出位移，试画出该系统的职能方块图。 解：该系统是一种阀控液压油缸。当阀向左移动时，高压油从左端进入动力油缸，推动动力活塞向右移动；当阀向右移动时，高压油则从右端进入动力油缸，推动动力活塞向左移动；当阀的位置居中时，动力活塞也就停止移动。因此，阀的位移，即B点的位移是该系统的比较点。当X向左时,B点亦向左，而高压油使Y向右，将B点拉回到原来的中点，堵住了高压油，Y的运动也随之停下；当X向右时,其运动完全类似，只是运动方向相反。由此可画出如例图1-2b的职能方块图。 第三章 静定结构的位移计算 一、判断题： 1、虚位移原理等价于变形谐调条件，可用于求体系的位移。 2、按虚力原理所建立的虚功方程等价于几何方程。 3、在非荷载因素(支座移动、温度变化、材料收缩等)作用下，静定结构不产生内力，但会有位移且位移只与杆件相对刚度有关。 4、求图示梁铰C 左侧截面的转角时，其虚拟状态应取： A. ; ; B. D. C. M =1 5、功的互等、位移互等、反力互等和位移反力互等的四个定理仅适用于线性变形体系。 6、已知M p 、M k 图，用图乘法求位移的结果为：()/()ωω1122y y EI +。 M k M p 2 1 y 1 y 2 * * ωω ( a ) M 1 7、图a 、b 两种状态中，粱的转角?与竖向位移δ间的关系为：δ=? 。 8、图示桁架各杆E A 相同，结点A 和结点B 的竖向位移均为零。 a a 9、图示桁架各杆EA =常数，由于荷载P 是反对称性质的，故结点B 的竖向位移等于零。 二、计算题： 10、求图示结构铰A 两侧截面的相对转角?A ，EI = 常数。 q l l l /2 11、求图示静定梁D 端的竖向位移 ?DV 。 EI = 常数 ，a = 2m 。 a a a 10kN/m 12、求图示结构E 点的竖向位移。 EI = 常数 。 l l l /3 /3 q 13、图示结构，EI=常数 ，M =?90kN m , P = 30kN 。求D 点的竖向位移。 P 3m 3m 3m 14、求图示刚架B 端的竖向位移。 q 15、求图示刚架结点C 的转角和水平位移，EI = 常数 。 3.1一直流场的速度分布为： U=(4x 2+2y+xy)i+(3x-y 3+z)j (1) 求点（2,2,3）的加速度。 (2) 是几维流动？ (3) 是稳定流动还是非稳定流动？ 解：依题意可知， V x =4x 2+2y+xy ,V y =3x-y 3+z ,V z =0 ∴a x = t V x ??+ v x X V x ??+v y Y V x ??+v z Z V x ?? =0+(4x 2+2y+xy)(8x+y)+(3x-y 3+z)(2+x) =32x 3+16xy+8x 2y+4x 2y+2y 2+x y 2+6x-2 y 3+2z+3 x 2-x y 3+xz 同理可求得， a y =12 x 2+6y+3xy-9x y 2+3 y 5-3 y 2z a z =0 代入数据得， a x = 436,a y =60, a z =0 ∴a=436i+60j (2)z 轴方向无分量，所以该速度为二维流动 (3)速度，加速度都与时间变化无关，所以是稳定流动。 3.2 已知流场的速度分布为： k z yj yi x 2223+-=μ （1）求点（3，1，2）的加速度。 （2）是几维流动？ 解：（1）由 z u z y u y x u x t u x x x x x u u u a ????????+++= z u z y u y x u x t u y y y y y u u u a ????????+++= z u z y u y x u x t u z z z z z u u u a ????????+++= 得： 0202 2 2+?+?+=x y x xy y x a x 0)3(300+-?-+=y a y z z a z 420002?+++= 把点（3,1,2）带入得加速度a （27,9,64） （2）该流动为三维流动。 3-3 已知平面流动的速度分布规律为 ()() j y x x i y x y u 2 22222+Γ++Γ=ππ 解：() () 2 22 22,2y x x u y x y u y x +Γ= +Γ= ππ 流线微分方程：y x u dy u dx = 代入得： ()() 2 22 222y x x dy y x y dx +Γ= +Γππ C y x ydy xdx x dy y dx =-?=-?=220 3.4 截面为300mm ×400mm 的矩形风道，风量为2700m 3／h ，求平均流速。如风道出口截面收缩为150mm ×400mm 求该截面的平均流速。 解：因为v=q A /A 所以v 1=q A /A 1=2700/(300x400x10-6)=22500m/h=6.25m/s V 2=q A /A 2=2700/(150x400x10-6)=45000m/h=12.5m/s 3.5 渐缩喷嘴进口直径为50mm ，出口直径为10mm 。若进口流速为3m/s ，求喷嘴出口流速为多少？工程流体力学教学课件ppt作者闻建龙工程流体力学习题+答案(部分)
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