(打)工程流體力學(xué)C卷參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)

西南交通大學(xué)2011—2012學(xué)年第（2）學(xué)期考試試卷

一、單項挑選題（每小題2分，共20分）

1.B；2.C；3.D；4.D；5.D；6.B；7.C；8.C；9.B；10.C

二、多項挑選題（每小題3分，共15分）

1.ACD；2.ACE；3.ABCDE；4.ACD：5.ABCE

三.計算題（本大題共6小題，共80分）

1.解：壓強分布和壓力體如圖所示

（4分）

圖中h2=2RCos450=1

Q=(Z+2Z)=3

22

=Q/?=|^=|x9810=14715N.......(3分)

壓力體：V=h+—A,xl4--x.Tr/?2

I[2J2

1+0.5+—7TX圖2=1.5+0.79=2.29in3

2

Pz=/V=9810x2.29=22465N（3分）

2.解：取1-1、2-2斷面和管內(nèi)壁所圍成的空間為控制體。選直角坐標(biāo)系如圖所示（ox軸與）VI

方向一致。分析作用在控制體上的力，包括：過流斷面上的動水壓力耳、鳥；重力G在my平面

上無分量；彎管對水流的作使勁網(wǎng)（此力在要列的方程中是待求量），其分量為尺和用（如圖）。

（畫出受力分析圖及舉行準(zhǔn)確的受力分

析）（2分）

1

R；

列總流動量方程的投影式

-P,cos45°-/?；=pQifl2v2cos45°-/?1vj........（1分）

P,sin45°-/?；=pe（-^2v2sin45°）........（1分）

其中P[=p]A}=5.65KN

v.=^=3.185m/s

'7Td-

v2=-^-=5.66m/s

列1-1、2-2斷面間的伯諾里方程（忽略水頭損失）

互+工=區(qū)十上

/2g/2g

22

2

p2=P1+i]212p-169kN/m

P2=〃24=2.99KN............（2分）

取4二夕2=1p=lKkg/m3

將各量代入總流動量方程，解得

R；=3.46KN

/?；,=2.51KN

水流對彎管的作使勁與彎管對水的作使勁，大小相等方向相反，即

R「3.46KN............（1分）

R『2.51KN............（1分）

R=4R：+R；=,3.462+2.5F=4.28KN............（2分）

3.解：當(dāng)為水力最優(yōu)斷面時兒=2(J1+/一〃，=2，1+1.25?-1.25)=0.702

（1分）

由2=0.702得b=0.702/z

（1分）

h

A=0+mh}h=(0.702h+1.25/?)/?=1.952h2（1分）

水力最優(yōu)斷面的水力半徑R=0.5/?（1分）

Q=AC/Ri=1.952/r-/步=0.696廬（1分）

n

Q、%2

解得h=-----=1.486777（1分）

0.696；0.696)

〃=0.702x1486=1.043”（1分）

校核斷面流速，渠中斷面平均流速為：

Q____________2

=0.464m/s（2分）

(b+mh)h-(1.043+1.25x1.486)x1.486

因為v,<v<V

所設(shè)計斷面滿意不沖刷不淤積的條件。（1分）

4.解：設(shè)g=f（△尸，由，匕d,P,〃）

選c/,匕0為基本變量

。=可夕州伊泊

4=巧2的儼"，

4=兀4PA儼d。（3分）

上述方程的量綱方程為：

一L二（MZ73y8廣少小

MLT?=（ML3y（ir1「if2

L=（ML^（Lrx^

ML'T~}=（山y(tǒng)（療「爐（2分）

由量綱一致性原則，可求得：

m=0a2=l43=0C14=\

b\=\(72=2by=OZ?4=l

a=2C2=0C3=lC4=\

Q\Pd.〃

（3分）

△P4〃

Q=vd2f（2分）

ipv2'cl'pvd

5.解:

⑴由小借得

空邑工3(W+

Q=（3分）

a1.0

(2)hk=,與i無關(guān)

.*?hci=hc2=1.37m（2分）

(3)???4打=4/5=6x1.37=8.22"/

Xc\=+2/^.1=6+2x1.37=8.74〃?

A]8.22ci

RD.=—^=-------=0A.94/ZJ

X-.8.74

C1^16=J094y$=49.49相”2/$

c，n~0.02

Q230.12

=0.0058

8.22?x0.94x49.492

ik=f(Q,b,hk,ti),與，無關(guān)

iel=ic2=0.0058

上游渠段：％<小，為緩流；下游渠段：，2>△，為急流。

（4）上游M型，下游S2型兩條水面線銜接，變坡斷面處水深〃=/如==1.37m

6.解：從u=M出發(fā)舉行設(shè)計

①判斷水流狀態(tài):

絲匚a絲巨爾。團

hk=

9.8

1.3hk=1.3x0.80=1.04/?>h=\.0m,自由式