北京交通大學（答案）
2007—2008學年第一學期
課程名稱：流體力學土木工程2005級出題教師：毛軍齊梅蘭張群峰
我用人格擔保：在本次考試中，誠實守信，嚴格遵守考場紀律。（）
（注：大氣壓pa=100kpa，水密度 =1000kg/m3，重力加速度g =10m/s2，a4紙半開卷）
一、 填空題（10分）
1、 描述流體易流動性的是_牛頓內摩擦_定律；描述流場中物理量對時間的變化率的物理量是_質點導數_，包括__當地或時變導數和_遷移或位變導數_兩部分。
2、 三元不可壓縮流場，，，則
的表示式為
3、 孔口外接短管成為管嘴，增加了阻力，但流量不減，反而增加，主要原因是_管嘴內出現了真空_，但是應保證_管嘴內不出現空化現象_的條件。
4、 圖1中給出各段管路的流量和損失水頭，流體密度為，則（a）中a、b點間的流動功耗是__，（b）中a、b間流動功耗是__。
5、 流動相似的充要條件是_幾何相似、獨立相似準則成立_；管道流動相似的準則數是_雷諾數re_，明渠流動相似的準則數是_佛汝德數fr_。
二、判斷題（10分）
1、流體粘性與流體的種類和溫度有關，液體的動力粘性係數一般隨著溫度的公升高而
減小，氣體的則相反 （ ）
2、靜止流體中的壓應力具有各向同性，運動的粘性流體中的壓應力則不然 （ ）
3、均勻流過流斷面上的動壓強分布規律與靜壓強分布規律相同，同一過流斷面上各
點的測壓管水頭相等 （）
4、為了保證模型與原型的流動相似，模型和原型流動中的流體介質必須相同
5、根據達西公式，層流、紊流的沿程損失都與過流斷面平均流速的平方成正比，因
此，沿程損失主要取決於流速 （ ）
三、試證明：圓管均勻流過流斷面的切應力在徑向呈線性分布。並指出層流與紊流在過流斷面切應力分布上的不同之處。 （15分）
參見教材：（10分）+（5分）
四、如圖，圓柱體與油（比重為0.8）、水和容器接觸，半徑r=0.2m，長度l=2m，與容器頂邊成直線接觸，求：
（1）繪製作用在圓柱體上的壓強分布圖和壓力體；（2）圓柱體作用在容器頂邊上的力；（3）圓柱體的重量和比重。 （15分）
解：（1）略（4分）
（2）根據題意和圖，圓柱體作用在容器頂邊上的力沿水平方向；水對圓柱下半部分兩側的水平分力正好抵消，油對圓柱上半部分的水平作用力即為所求。
（4分）
（3）油對圓柱上半部分的垂直作用力方向向下；水對圓柱下半部分的垂直作用力向上。
水的重度，油的比重
圓柱體的重量，（5分）
圓柱體的比重（2分）
五、如圖，水自噴嘴水平射向光滑傾斜平板，不計摩擦阻力。若噴嘴出口直徑d=25mm，流量q=33.4l/s，試求射流沿平板向兩側的分流流量q1、q2，以及射流對平板的作用力f。
假定水頭損失可忽略不計。 (15分)
解：設作用在平板的的作用力為f，沿平板的法線方向，建立圖示座標系
（1）求流量。因，由伯諾里方程知，在x方向上列動量方程：
（4分）
又由連續性方程
解得：（2分）
2分） （2）求作用力f。速度（2分），在y方向上列動量方程：
（5分）
答：略六、如圖，梯形土渠中發生均勻流動，已知：底寬b=2m，長度l=5000m，左右邊坡係數分別為m1=1，m2=1.5，水深h=1.
5m，底坡i=0.0004，土壤的粗糙係數n=0.0225。
試求：（1）渠中流速；（2）渠中流量；（3）渠底的切應力；（4）摩擦功耗。 （15分）
解：（1）過水斷面面積（3分）
溼周水力半徑；
（2）求流速和流量（4分）
謝才係數
流速；流量；
（3）渠底切應力（4分）
（4）沿程損失h2o（2分）
摩擦功耗（2分）。
答：略七、如圖，抽水機功率n=18kw，效率=80%。將比重0.9，粘度=0.
048pas的油從油庫送入密閉油箱。已知管徑d=150mm，管長lab=4.5m，lbc=3m，提油高度z=6m，油的流量q=5400kg/min，抽水機進口b處的真空度為4.
5m水柱。沿程損失係數=0.02，彎頭阻力係數w=0.
25，管徑遠小於油箱尺寸。求：（1）管內流動狀態；（2）油箱內的液面壓強；（3）安裝高度hs（20分）
解：（1）體積流量
管內流速
油運動粘度
管內雷諾數紊流（5分）；
（2）水幫浦揚程油柱（3分）；
（3）求油箱液面的相對壓強（7分）。列油箱液面、油庫液面間的能量方程：
其中，hw是油箱液面與油庫液面間的總水頭損失
油箱液面相對壓強（表壓強）為5.20m油柱或46.8kpa；
（4）求安裝高度hs（5分）。列油庫液面與b斷面間的能量方程：答：略
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