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土木建筑学院2009-2010学年第2学期期末考试

流体力学 A卷 参考答案及评分标准

一、单项选择题（每题2分，共40分）

1、A 2、A 3、A 4、A 5、C 6、C 7、C 8、C 9、C 10、C

11、D 12、D 13、B 14、D 15、C 16、C 17、B 18、B 19、A 20、C 二、判断题（每题2分，共10分）

1、T 2、T 3、F 4、F 5、F 三、解答题（每题5分，共20分）

1、解：将已知带入不可压缩流体连续性微分方程，得

???4y?6x??????6y?9x??????6??6??0

?x?y则该方程组可以用来描述不可压缩流体的平面流动。 （1分） 流线方程为

dxdy （1分） ?uxuy将ux?(4y?6x)?，uy?(6y?9x)?带入流线方程，得

dxdy （1分） ?(4y?6x)?(6y?9x)?两边积分、化简，得流线方程为4y2?24xy?9x2?C?0 （2分） 2、解：由已知 排水沟截面水力半径R?bh，其中b为底宽、h为水深，代入数据得 （1分）

b?2hR?0.2?0.18?0.064(m) （1分）

0.2?2?0.18当量直径de?4R?4?0.064?0.256(m) （1分） 雷诺数Re?Vde??0.15?0.256?38400?2300 （1分）

1.0?10?6故为紊流。 （1分） 3、解：根据牛顿内摩擦定律有????dudy????h （2分） 在斜面运动方向上力平衡，有5?G/13?A????/h （1分） 故 ??5Gh/13A? （1分） 代入数据得

??=0.1508 Pa·s （1分）

1

4、解：时间：dimt?T （1分） 质量：dimm?M （1分） 加速度：dima?LT?2 （1分）

长度：dimL?L （1分） 运动粘度：dim??LT2?1 （1分）

四、计算题（共30分）

1、解：找出等压面，如图所示1－1－1－1。 （1分） p0＝7.8N/cm2=78kPa （1分） （1）根据等压面的性质及静水压强计算公式，容器内液面压强 （1分） pc＝p0＋3? （1分） ＝78+3*9.8＝107.4 kPa （1分） （2）同理，左侧测压管液面压强与容器内液面压强有如下关系

pc＝pa＋h? （1分） h＝（pc－pa）/? （1分） ＝（107.4－98）/9.8

＝0.96m （1分）

（1分）

2、解：由题可知，根据力矩平衡得

1T?h2?G?h2?P?yDcos? ① （2分）

2水对闸门的作用力P?pCA??hCA??(h1?带入数据，得

h1h2)b2 （1分） 2sin?P?9800?(1?12?2)?2??110544(N) （1分） ?2sin45 2

水对闸门总压力作用点位置yD?yC?IC （1分） yCA11h1?h21??22?2其中yC??2.82(m) （1分） sin?sin45?11?2?4IC?bl3??2???3.76(m) （1分） ??1212?sin45?代入数据，得

3yD?2.82?带入式①得

3.76?3(m) （1分）

2.82?5.641T?2?19600??2?110544?3?cos45? （1分）

2解得 T?126.7KN （1分）

3、解：首先利用连续方程求断面1－1的平均流速。因

A1v1=A2v2 （ 2分） 故v1= A2v2/ A1=d22 v2/d12=2.36m/s （2分） 因水管直径变化缓慢，1－1及2－2断面水流可近似看作渐变流 （1分）

以过A点水平面为基准面分别计算两断面的总能量 （1分）

2

z1+(p1/r)+(a1v1/2g)=0+(7.2/9.8)+(2.36*2.36/2*9.8)=1.02m （1分）

2

z2+(p2/r)+(a2v2/2g)=1+(6.1/9.8)+(1.5*1.5/2*9.8)=1.74m （1分）

22

因z1+(p1/r)+(a1v1/2g)

22

水头损失hw= z1+(p1/r)+(a1v1/2g)－ z2+(p2/r)+(a2v2/2g) （1分） =1.02-1.74=0.62m （1分）

3