2012工程流体力学（C卷）

西南交通大学2011－2012学年第( 2 )学期考试试卷 班 级 学 号 姓 名 课程代码 0137400 课程名称 工程流体力学(C)卷 考试时间 120 分钟 密封装订线 密封装订线 密封装订线 题号 得分 阅卷教师签字： 一、 单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 一列火车在水平直道上匀速行使时，车内质量为m的液体所受单位质量力为（ ）。 A、0； B、 -g； C、mg； D、-mg 2. 如图所示，垂直放置的矩形挡水平板，水深为3m，静水总压力P的作用点到水面的距离yD为（ ）。 A、1.25m； B、1.5m； C、2.0m； D、2.5m。 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总成绩 3mP 3. 压强差Δp、密度ρ、长度l和 流量Q的无量纲组合是（ ）。 A、yD?Q?pl B、2?l?pQ2 C、?plQ? D、?Q?pl2。 4. 变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径为d2?2d1，粗、细断面雷诺数的关系是（ ）。 A、Re1?0.5Re2 B、Re1?Re2 C、Re1?1.5Re2 D、Re1?2Re2 5. 在圆管紊流中，过水断面流速分布符合（ ）。 A、均匀规律 B、直线变化规律 C、抛物线规律 D、对数曲线规律 6. 圆柱形外管嘴的正常出流条件是（ ）。 A、L=(3-4)d H0>9m B、L=(3-4)d H0<9m C、L>(3-4)d H0>9m D、L<(3-4)d H0<9m 7. 对于平坡（i?0）和逆坡（i?0）棱柱形明渠流动，必有（ ）。 dededededEA、 ?0 B、?0 C、?0 D、??0 dsdsdsdsds8. 图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系为（ ）。 A、Ｑ1<Ｑ2 B、Ｑ1>Ｑ2 C、Ｑ1=Ｑ2 D、不定 9. 圆管流动过流断面上的切应力分布为（ ）。 A、在过流断面上是常数 B、管轴处是零，且与半径成正比 C、管壁处为零，向管轴线性增大 D、抛物线分布。 10. 半圆形明渠，半径r0=4m，水力半径为（ ）。 A、4m B、3m C、2m D、1m ro 二、 多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。

1. 关于质量力与等压面的表述正确的是（ ）。

A、等压面微分方程为：fxdx?fydy?fzdz?0

?B、

f?ds?0 C、f?ds?0

???D、质量力恒正交于等压面 E、质量力恒与等压面相切

2. 长管的水力计算常采用比阻公式H=SLQ2；与比阻S有关的参数包括（ ）。

A、管径d B、管长L C、管道摩阻系数λ D、管道流量Q E、重力加速度g

3. 根据尼古拉兹试验成果可知（ ）。

A、层流区??f(Re)，hf?v B、层、紊过渡区??f(Re) C、紊流光滑区??f(Re)，hf?v1.75 D、紊流过渡区??f(Re,?/d) E、紊流粗糙区??f(?/d)，hf?v2

4. 下列关于长管水力计算的说法中，正确的有（ ）。

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

E、并联管路两节点间的总流量等于各支路的流量 5. 明渠非均匀流为缓流时（ ）。

A、Fr?1.0 B、h?hc C、v?vc（vc为干扰波速度）

de?0 dh二、计算题（本大题共6小题，共65分） D、i?ic E、1. 如图所示，隔水墙的倾角??45?，宽b?1m ，墙的一部分为半圆柱面AB ，其半径为R?2m ，2弧面上端A点所在水深h1?1m ，试求曲面所受静水总压力的分力Px和Pz大小。（10分） h1ARB45° 2. 水平设置的输水弯管（如图），转角?=45°，直径由d1=200mm变为d2=150mm。已知转弯前断面的压强p1=180KN/m2（相对压强），输水流量Q=0.1m3/s，不计水头损失，试求水流对弯管作用力的大小。（10分） d1p1v1θv2yoxd2 3. 有一梯形渠道，在土层中开挖，边坡系数m?1.25，底坡i?0.0002，粗糙系数n?0.025，设计流量Q?2m3/s。试按水力最优条件设计渠道断面尺寸，并校核渠中流速（已知不淤流速v''为0.4 m/s，不冲允许流速v'为0.7m/s）。（10分） 4. 流体通过孔板流量计的流量Q与孔板前、后的压差ΔP、管道的内径d1、管内流速v、孔板的孔径d、流体密度ρ和动力粘度μ有关。试用π定理导出流量Q的表达式。（10分） 5. 有一矩形断面变坡棱柱形渠道，底宽b1?b2?6m，粗糙系数n1?n2?0.02，底坡i1?0.001，i2?0.0065，上游渠段临界水深hc1?1.37m。 （1）求渠道的通过能力Q； （2）求下游渠段的临界水深hc2； （3）判断各渠段均匀流是急流还是缓流；

（4）定性绘出上、下游的水面线连接并求变坡断面处的水深。（15分）

6. 试设计一矩形断面小桥孔径B。已知河道设计流量Q=12m/s，桥前允许雍水水深H??1.2m，

3

桥下铺砌允许流速v??3.5m/s，桥下游水深h=1.0m，选定小桥进口形式后知（10分） ??0.85，??0.95，??0.80，取动能修正系数??1.0。

7.