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工程流体力学A第1次作业

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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. 牛顿内摩擦定律中的（ BDE ）。
A. 为流体的运动黏度 B. 为流体的动力黏度
C. 为运动流体的剪切变形 D. 为运动流体的剪切变形速率
E.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，其运动黏度增加了15%，密度减小了10%，试求其动力黏度将增加多少（百分数）？
【解】设0℃时，流体的动力黏度、运动黏度、密度分别为；20℃时，各物理量将均产生一增量，即分别为。联立

得
将代入上式，得

2. 若某流体的动力粘度=0.1N.s/m2,粘性切应力 N/m2，试求该流体的流速梯度 。
【解】由牛顿内摩擦定律，得

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 B.相对压强 C.真空压强 D.当地大气压
2. 重力作用下的流体静压强微分方程为（ A ）
A. B. C. D.
3. 静止液体作用在曲面上的静水总压力的水平分力，式中的（ D ）
A. 为受压面形心处的绝对压强
B. 为压力中心处的相对压强
C. 为受压曲面的面积
D. 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（ A ）
A. B. C. D.
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、相对压强 、真空压强及当地大气压强之间的关系是（ A ）
A. B. C. D.
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，
B. 当压力体和液体在曲面的同侧时，为虚压力体，
C. 当压力体和液体在曲面的异侧时，为实压力体，
D. 当压力体和液体在曲面的异侧时，为虚压力体，
8. 如图所示圆柱体，其左半部在静水作用下受到浮力，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. 10mH2O C. 1.0kgf/cm2 D. 101.3kN/m2 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，。

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和相对压强。

【解题要点】由得水箱液面的相对压强

绝对压强 或93.1kPa

2.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知，试求A点的真空压强及真空度。

【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

得A点真空压强
及真空度

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，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动 开启，试求转轴C至闸门下端B的距离。

【解题要点】为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系

式中
故

4.利用检查井作闭水试验检验管径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

堵头所受的静水总压力

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）容器由半径为的两个半球用个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶，试求每个螺栓所受的拉力。

压力体图
【解题要点】取上半球为隔离体，由，得
式中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

故每个螺栓所受的拉力为

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. B. C. D.
3.已知突然扩大管道突扩前后管段的管径之比，则突扩前后断面平均流速之比（ 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. B. C. D.
8.应用恒定总流的动量方程解题时，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mm，水管直径mm,若某时刻测得水管中断面平均流速m/s，试求该时刻水箱中水面下降的速度。

【解题要点】据连续性方程

得

2.某输水管路的过渡段如图所示。已知管径，相对压强，断面平均流速m/s，A、B两点高差m。试判明管内水流流向，并计算管路过渡段的水头损失。

【解题要点】据连续性方程

得
取0-0基准面，则A、B两断面的机械能分别为

因，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

得

3. 如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数=300mm，管流速度m/s，相对压强，，试求相对压强 和 A、B两断面间的机械能损失。

【解题要点】由差压计原理

得
由伯努利方程

考虑到,得A、B两断面间的机械能损失

4. 如图所示，为测流需要，在宽度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，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。

【解题要点】上游水深，下游水深
据连续性方程
得 （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（）

得 （2）
联立（1）、（2）两式，得

故渠道流量

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. B.
C. D.
3.已知压力输水管模型试验的线性比尺，若原、模型采用同一流体，则其流量比尺和压强比尺分别为（ A ）。
A. B. C. D.
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N，当浪高cm时防波堤破坏。若原型中防波堤需承受浪高m，试求每块石料的最小重量。
【解题要点】假定与其它各物理量之间呈指数形式的乘积组合，即

这里为无量纲系数。将上式写成量纲方程

以基本量纲(M，L，T)表示式中各物理量量纲，有

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

解此三元一次方程组，得，故临界流速的公式结构为

式中，无量纲系数由实验确定。

2. 为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞内设计水深m和设计流速m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。
【解题要点】线性比尺为

因原、模型采用同一材料，所以
故

第5章 流动阻力与水头损失
一、单项选择题
1．边长为的有压方管与直径为的有压圆管的水力半径之比（ B ）。
A .>1 B．=1 C．<1 D．无法确定
2.已知边长为的有压方管与直径为的有压圆管的管长、流量、沿程阻力系数均相等，则其相应的沿程水头损失之比（ 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，则相应的雷诺数之比（ B ）。
A.1 B.2 C.3 D.4
4.水深等于半径的半圆形明渠的水力半径（ A ）。
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与平均流速之比（ C ）。
A.4 B.3 C.2 D.1
6.下列关于沿程水头损失与断面平均流速的关系，不正确的是（ C ）。
A.层流区， B. 紊流光滑区，
C. 紊流过渡区， D. 紊流粗糙区，
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， B. 理想流体，
C.层流运动流体， D.紊流运动流体，
二、计算分析题
1．有一长、管径的输油管道，已知油的运动，流量，试求该管段的沿程水头损。
【解题要点】流速
雷诺数 管流为层流
沿程水头损失
2.已知钢筋混凝土输水管道的水力半径，水以均匀流流过1km长度上的水头损失，管壁粗糙系数，试求管中的流速和流量。
【解题要点】由谢才公式和曼宁公式,得流速

流量
3.水从封闭容器A经直径、长度的管道流入容器B。已知容器A内水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。

【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

得

管路流量

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，管长之比，则相应的流量
之比（ B ）。
A. 2 B. C. D.
2.已知某并联管路的两支路的沿程阻力系数之比，管长之比，管径
之比，则相应的流量之比（ B ）。
A. B. C. D.
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，长度，沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，钻井与集水井间的恒定水位差，试求流经虹吸管的流量。

【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

得
流量

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，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，管长，上、下游渠道的流速均为。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差。

【解题要点】据题意

得
取标准管径。管中流速

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

考虑到，得

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. B. C. D.
3.梯形断面渠道的正常水深（ D ）。
A. B. C. D.
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. 在一定时，过流面积最大
D.在一定时，通过流量最大
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. b1= 4.0 m，h01 =1.0m B. b2 =2.0m，h02 = 2.0m
C. b3= 2.8 m，h03 = 1.4m D. b4 = 2.6m，h04 = 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，边坡系数，粗糙
系数，渠底坡度，设计水深，试求渠道的通过能力。
【解题要点】过流面积
水力半径
流速
流量

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，沟底
坡度依地形条件采用，断面采用边坡系数的梯形，并用小片石干砌护面（粗
糙系数）。
【解题要点】将和代入明渠均匀流基本公式，得

取渠道断面尺寸。

3.已知某矩形断面排水暗渠的设计流量，渠宽，砖砌护面的
粗糙系数，若要求渠道水深，试决定渠道底坡。
【解题要点】过流面积
水力半径
据明渠均匀流基本公式

得

4.某山区河流在一跌坎处形成瀑布，过流断面近似为的矩形。水文勘测
时测得山洪暴发时跌坎顶上的洪痕深度（认为），试估算山洪流量。
【解题要点】由矩形断面临界水深公式

得

第8章 堰流
一、单项选择题
1. 某堰厚，堰顶水头，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. B.
C. D.
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。已知河道设计流量（据水文计算得）m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流速m/s，桥下游水深m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数。
【解题要点】从出发进行设计：
①判别流动状态
因，故小桥过流为自由式。
②计算孔径
取标准孔径
③校核
，已转为淹没式过流。

（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与（ A ）成正比。
A.渗流系数 B.含水层厚度
C.井中水深 D. 影响半径
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

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