5. 如下图所示，A、B两水池水位差为H，已知流量是q=0.011m3/s，l1=20m，d1=75mm，l2=10m，d2=50mm，
两管沿程阻力系数均为0.02，管路入口、突缩处阻力系数分别是0.5、0.6(与管2对应)，试求①管路1入口处、突缩处的局部损失。②水位差H。
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中国矿业大学2009—2010学年第二学期
《工程流体力学1》试卷（B）卷
一、简答题（本题共4小题，每小题5分，共20分）
1. 简述沿程阻力系数在层流区、、水力光滑区、、水力粗糙区的一般变化规律。
答：层流区：??64Re。水力光滑区：因为粘性底层较厚，覆盖了管壁的粗糙，沿程阻力系数仅仅是雷诺数的函数。水力粗糙区：因为粘性底层很薄，以至于管壁的粗糙，对紊流核心区产生了明显的影响，沿程阻力系数仅仅是相对粗糙度的函数。
2. 试列举3种流量测量装置，并说明其中一种的工作原理。
答：文丘里流量计、电磁流量计、体积法(量筒、秒表)。在定常流动时，同时读取流入量筒内流体的体积和所需的时间，则根据流量的定义有流量=体积/时间。
3. 简述流体静压强的特性。
答：一、流体静压强的作用方向总是沿作用面的内法线方向。二、在静止流体中任意一点上的压强与作用面的方向无关，其值均相等。
4. 什么是流线？写出流线的性质。
答：同一时刻，流场中流体质点的速度方向组成的光滑曲线。性质有：一、流线上的切线方向与该点的速度方向一致。二、流线是光滑，不能相交，否则该点处的速度必为0或∞。三、定常流时流线不随时间变化，流线与迹线重合。
二、填空（本题共15小题，每小题2分，共30分）
1. 如图一所示，两平行平板间的速度分布如图所示，试画出流体微团A上表面、下表面的切应力的方向。
ABC D
图一 图二 图三
2. 如图二所示，试画出受压表面AB、BC、CD上流体静压强分布图。
3. 某点的绝对压强是13.8米水柱，当地大气压是98.1KPa，则该点处的相对压强是
278.7 mmHg。
4. 两有压流动相似，v2/v1= 3，则d1/d2= 3 。(流动流体相同)
5. 某消防喷嘴的出口流速为30m/s，能达到的最大高度是 45.9 m。
6. 粘度为ν＝10-4m2/s的液体在d=0.3m的管中流动，则层流状态下的最大流量为169.6m3/h。 7. 如图三所示，水流经水平放置等径管路，Δh=1.5m，则两测压管间的能量损失是 1.5 mH2O。 8. 某有压流动的管路，水力直径是4m，则水力半径是 1 m。
x ? 1.59. 某流场vx?3y，vy?4x，则流线方程是 2 y ? C 。
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2210. 设空气密度是1.2kg/m3，动压是128Pa，则速度是 14.6 m/s。
三、计算题（本题共5小题，每小题10分，共50分）
1. 一底面积为45x50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运
动速度u=1m/s ，油层厚度1cm ，斜坡22.620 (见图示)，求油的粘度。 解：受力分析如图(1′)
?由木块受力平衡得
uGsin???A(2′)
由牛顿内摩擦定律得 ????dudy??u?(2′＋2′)
将G?5?9.8?49N,??22.62o,u?1m/s,??0.01m,A?0.225m2(1′) 代入上式得
??0.838Pa?s(2′)
2. 测压管装置如附图所示，已知油的密度是850kg/m3，高差h1＝21cm，h2＝9cm，求Δh。
解：等压面如图所示。(3′)
pa??油gh2?pa??油g?h1??h???水g?h(5′)
?h??油?h1?h2??水??油?850??21?9?1000?850?68cm(2′)
3. 轴流风机的直径 d=2.2m，在锥形集流器进口断面上装有水测压计，读数Δh＝30mm，锥形进口的局部损失0.06v2/2g，设空气密度为1.2kg/m3，求气流流量。
1 2 2 1 Δh 解：取研究对象(1′)
列1－1和2－2的伯努利方程，得
0?p2??1?0.06?v22?g2g(4′)
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v2?21?1?0.06?4Dv?2?水g?h?2211.21?0.06?9800?0.03?21.5m/s(2′)
qv?3.14154?2.2?21.5?81.73m/s(2′＋1′)
34. 消防管路直径D＝200mm，末端收缩形喷嘴水平放置，出口直径d＝50mm，喷嘴和管路用法兰盘连接．其
上装有4个螺栓，流量Q＝0.1m3/s。设不计损失，求①喷嘴进出口截面的平均流速（2分）。②喷嘴进口截面上的压力（3分）。③每个螺栓上所受的拉力（5分）。
1P11Tx22
解：如图所示，有控制体及分析(2′)
①v1? v2?4qv?D?d2??4?0.13.1415?0.24?0.12?3.18m/s(1′) ?50.93m/s(1′)
p1v124qv23.1415?0.052②列1－1、2－2伯努利方程
?2?g?2g?p2?g2?v222g2(1′)
p1??v22?v12??10002??50.93?3.182??1291921Pa(2′)
③如图所示，P1?p1A1?1291921??4?0.2?40585.7N(1′)
根据动量方程，有 P1?T??qv?v2?v1?(2′) 所以有
T?P1??qv?v2?v1??40585.7?1000?0.1??50.93?3.18??35811N(1′)
每个螺栓上的拉力为 T1?T4?358114?8952.7N(1′)
5. 如下图所示，A、B两水池水位差为H，已知流量是q=0.011m3/s，l1=20m，d1=75mm，l2=10m，d2=50mm，
两管沿程阻力系数均为0.02，管路入口、突缩处阻力系数分别是0.5、0.6(与管2对应)、1.0，试求①管路1入口处、突缩处的局部损失。②水位差H。
解：①v1?4q21?d?4?0.0113.1415?0.0754?0.0113.1415?0.0522?2.49m/s(1′)
v2?4q?d22??5.6m/s(1′)
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hj入＝?入v122g?0.5?2.4922?9.85.6?0.158mH2O(1.5′)
hj收缩＝?收缩v2222g?0.6?2?9.8?0.961mH2O(1.5′)
②hf12?lv2?202.49?????1.687H2O(1′) ??0.02?d2g0.0752?9.8??1hf22?lv2?105.6?????6.4H2O(1′) ??0.02?0.052?9.8?d2g?2hj出口＝?出口v222g?1?5.622?9.8?1.6mH2O(1′)
H??hf??hj?6.4?1.687?1.6?0.961?0.158?10.81m(2′)
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