2014上12级32h流体力学答案.pdf

中南大学考试试卷答案

2013--2014学年2学期时间100分钟2014年04月27日

流体力学课程32学时2.0学分考试形式：闭卷

专业年级：采矿、城地、安全、矿物、无机等2012级总分100分占总评成绩70%

一、简答题（本题共10分）

1、什么是连续介质？在流体力学研究中为什么要进行连续介质假设？（本题5分）

连续介质：假想流体是一种充满其所占据空间的连续体，由没有空隙的密集质点所组成。

在流体力学研究中进行连续介质假设，可以将流体视为均匀的连续体，其物理量在空间和时间上是

连续的，就可以应用连续函数的方法来进行研究。

2、什么是流线？什么是迹线？流线和迹线的联系是什么？（本题5分）

流线是表示某一瞬时流动方向的曲线，该曲线上各点的流速矢量均与该曲线相切。

迹线是质点运动的轨迹线。

流线和迹线的联系是恒定流时流线与迹线重合。

二、作图题（本题共10分）

下图中圆柱形容器左侧及内部都有水，水面如图所示。试画出：

1、左半曲面ABC上的水平方向的流体静压强分布图，标出端点压强的大小；（本问5分）

2、下半曲面BCD上的压力体图，标出铅直分力的方向。（本问5分）

三、计算题（本题共50分）

1、图示矩形平板闸门AB倾角α=60°，可绕铰链O转动，单位宽度的闸门自重加配重为1000kg，作

用点在距底边0.8米处，水深H=3m时闸门将自动顺时针旋转开启放水。试求：

（1）单宽闸门上的静水总压力P；

（2）静水总压力的作用点距水闸下端B的距离e；

（3）若要在水深H=3m时闸门自动开启，铰链O的位置x（距水闸下端B的距离）。（本题15分）。

解：

（1）单宽闸门上的静水总压力：

1HgH2

PgH50.9223kN

2sin2sin60

（2）静水总压力的作用点距水闸下端B的距离e：

H

e1.1547m

3sin60

或：通过静水总压力P作用点的计算公式求：

P作用点距水面的距离：

I

Cx

yDyC

yCA

1H3

()

H12sin60



2sin60HH

2sin60sin60

2H

2.3094m

3sin60

H

e-yD1.1547m

sin60

（3）求铰链O的位置x（距水闸下端B的距离）：

对铰链O列写力矩平衡方程：Pexmgcos60x0.8



Pe0.8mgcos6050.92231.15470.89.8cos60

x1.1236m

mgcos60P9.8cos6050.9223

2、如图所示平板闸下出流，已知闸门上游水深H、收缩断面水深hc、闸门宽度B和流量Q，试求：

（1）水流对闸门的水平冲