西南交大流体力学参考答案及评分标准

第1页共7页工程流体力学试卷A参考答案及评分标准课程代码0137400课程名称工程流体力学考试时间120分钟题号一二三四五六七八九总成绩得分阅卷教师签字：一、单项选择题（共10分，每题1分）1.C2.D3.B4.D5.A6.B7.C8.C9.B10.D二、多项选择题（共6分，每题2分）11.ABCDE12.ABCDE13.ABC三、（14分）方法一：从vv出发进行设计①判断过流形式：m80.08.95.380.00.12222gvhc（2分）m0.1m04.180.03.13.1hhc，自由式过水（1分）②计算孔径：m3.65.380.080.085.012vhqbcv（2分）选标准孔径B=8mb。（2分）③校核：m68.0)885.0(8.9120.1)(322322Bgqhvc（2分）hhcm89.068.03.13.1，转变为淹没式过水（1分）s/m76.10.1885.012Bhqvv（2分）m2.1m18.10.195.08.9276.1222220HhgvHH（可）（2分）方法二：从HH出发进行设计班级学号姓名密封装订线密封装订线密封装订线第2页共7页①判断过流形式：m74.08.095.012180.095.00.1221232223222Hhc（2分）m0.1m96.074.03.13.1hhc，淹没式过水（1分）②计算孔径：m5.7)(2hHghqbv（2分）选标准孔径B=8mb。（2分）③校核：m68.0)885.0(8.9120.1)(322322Bgqhvc（2分）hhcm89.068.03.13.1，仍为淹没式过水（1分）s/m76.10.1885.012Bhqvv（2分）m2.1m18.10.195.08.9276.1222220HhgvHH（可）（2分）四、（10分）由322gbqhvc得23bghqcv(1)(2分)由2h得b=2h，R=0.5h，A=2h2（2分）又322213221)5.0(2hhniARniqv(2)（1分）将式（1）与式（2）联立，整理化简得3323521)5.0(cghhni而0.1第3页共7页则m54.15.05332213ighnhc（2分）b=3.08m（1分）23bghqcv=2.0m3/s（2分）五、（10分）解：设),,,(glvfF选v、l、为基本量，m=3，变量数n=5，则可组成二个数，以0),(21代替上述5个变量之间的关系式，其中glvFlv22211121（3分）将数方程写成量纲形式-2-3-11MLT)ML(L)LT(dim111M：011L：013111T：021解得21，21，11则221lvF（2.5分）-2-3-12LT)ML(L)LT(dim222M：02L：013222T：022解得22，12，02则22vgl又可写为glv22（2.5分）故有)(211，即第4页共7页)(2122glvlvF（2分）六、（10分）解：O点处的压强为KPa2.212hhhpo油水水银（2分）弧形闸门所受液体压力的水平分力为KN76.1)2(RBRpFox油（2分）阴影部分为压力体底面积图图1弧形闸门所受液体压力的垂直分力为KN72.1]4)[(2RRRpBVFoPz油油油（2分）总压力作用线与水平线的夹角4.44xzFFarctg（1分）总压力作用点D到O点的水平距离、竖直距离分别为m143.0cosRxDm06.0sinRRzD因闸门处于平衡状态，则有0OM，即由图可知0DzDxxFzFRF（2分）则F=1758N（1分）七、（15分）解：第5页共7页图1（1分）图2（2分）列1-1断面、2-2断面伯努利方程（三选见图1）gvgvhagvaH22.022222221即gvgvhH222.12122（1）（2分）据连续性方程bhvaHbv21)(得2215.0vaHhvv（2）（2分）将式（2）代入式（1），整理化简得m/s27.295.0)(22hHgv（2分）/sm7.132hbvqv（1分）取控制体进行受力分析见图2，列流动方向的动量方程)(112221vvqFFFvPP则)(112221vvqFFFvPP（2分）其中baHFP21)(5.0，bhFP225.00.121故KN34.6)(5.0)(5.01222vvqbhbaHFv（2分）水流对坎迎水面的作用力)(KN34.6FF（1分）第6页共7页八、（15分）①水面曲线的连接如图所示。（4分）②据已绘出的水面曲线进行分析，可知在i1段有水跃发生，且水面曲线为bⅡ型，说明该渠段为急坡渠段，而下游渠段为缓坡渠段。（4分）③因水库底坡为逆坡，则可当做缓坡，故从缓坡到急坡应发生跌水，则渠道进口处水深h１＝hc，据322gbqhvc得/sm26.61213223ggbhqcv（4分）④由于渠道末端为一跌坎断面，该处存在跌水，故水深h２＝hc＝1m（3分）九、（10分）解：方法一设沿管长中点过水断面上的测压管水头为H，则由达西公式可知，通过前半部分与后半部分管道的渗流量分别为LHHAkqv5.0111，LHHAkqv5.0222（2分）根据连续性原理，21vvqq，即LHHAkLHHAk5.05.02211（3分）由此得cm54.4105.0002.04005.080002.0212211kkHkHkH（2分）渗流流量为/scm615.01005.054.41802020002.05.03111LHHAkqqvv（3分）方法二由伯努利方程得第7页共7页WhHH21（1）（2分）而21（2）（2分）由达西定律知lhAkqWv5.0111，lhAkqWv5.0222而qv1=qv2=qv则AklqhvW115.0，AklqhvW225.0（3）（2分）将式（3）代入式（2），再将式（2）代入式（1）得vvvqAkklklkAklqAklqHH2112212125.05.0故/sm615.0)(23122121lklkAkkHHqv（2分）又2111lAkqHHhvW则cm54.41211lAkqHHv（2分）注：hc与hk等效；qv与Q等效；bⅡ型降水曲线与S2型降水曲线等效；aⅡ型壅水曲线与S1型壅水曲线等效；b1型降水曲线与M2型降水曲线等效；K-K线与c-c线等效；FP1与P1等效；FP2与P2等效；Fx与Px等效；Fz与Pz等效。