水力學(xué)復(fù)習(xí)題目

1、水力學(xué)復(fù)習(xí)題目、選擇題1、根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)A數(shù)值相等；B 數(shù)值不等；C僅水平方向數(shù)值相等；D 鉛直方向數(shù)值最大2、 已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于B紊流光滑區(qū)D紊流粗糙區(qū)100kN/m 2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為B 2 kN/m 2D 10 kN/m 2A層流區(qū) ；C紊流過(guò)渡粗糙區(qū)3、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為A 1 kN/m 22C 5 kN/m(A)(D)(B)(A)A相重合；C相平行，呈階梯狀；5、滲流的達(dá)西公式只能適用于A恒定均勻?qū)恿?B恒定均勻紊流6、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成B相平行，呈直線;D以上答案都不對(duì)。C恒定均勻流；

2、D非恒定流。(A)(B)4、長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線C 1.752.0次方關(guān)系 。(C)A 一次方關(guān)系；B 二次方關(guān)系;7、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面A重合；B平行；C正交。8、雷諾數(shù)是判別下列哪種流態(tài)的重要的無(wú)量綱數(shù)A 急流和緩流 ；B均勻流和非均勻流C 層流和紊流；D恒定流和非恒定流。9、圖示容器中有兩種液體，密度:2 > “，則A、B兩測(cè)壓管中的液面必為(B)A B管高于A管；B A管高于B管；C AB兩管同高。10、盛水容器a和b的測(cè)壓管水面位置如圖（a）、（b）所示，其底部壓強(qiáng)分別為pa和Pb。若兩容器內(nèi)水深相等，則Pa和Pb的關(guān)系為(A)A Pa > PbB Pa

3、 < PbC Pa = PbD無(wú)法確定二、填空題（在空格中填寫正確答案）1有一明渠均勻流，通過(guò)流量 Q =55m 水泵進(jìn)口真空計(jì)的讀數(shù)為pk =24.5KN/m2，則該處的相對(duì)壓強(qiáng)水頭為25m 當(dāng)液流為恒定流流時(shí)，流線與跡線重合。 直徑為1m的管道中的水流，其水力半徑為0.25m。三、作圖題（1、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。pV0=0/s，底坡i =0.0004，則其流量模數(shù) K=_2、定性繪出圖示曲面 ABC上水平方向的分力和鉛垂方向壓力體。3 2750m /s .3、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線向。 總水頭線測(cè)壓管水頭0vo=04、繪出圖中的

4、受壓曲面 AB上水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。5、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。（各渠段均充分長(zhǎng)，各段四、簡(jiǎn)答題1.有人說(shuō)“均勻流一定是恒定流”，這種說(shuō)法是否正確？為什么？解：這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言， 即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。 兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。2. 試述液體靜力學(xué)的基本萬(wàn)程z 石二C及其各項(xiàng)的物理意乂。解：物理意義：題27圖p :單位重量液體具有的壓強(qiáng)勢(shì)能，簡(jiǎn)稱壓能。Z+待:單位重量液體具有的總勢(shì)能。Z+打=C：靜止液體中各點(diǎn)單位重量液體具有的總勢(shì)能相等。3. 如圖所示，

5、一倒置 U形管，上部為油，其密度 p oii=800kg/m3，用來(lái)測(cè)定水管中的 A點(diǎn)流速 ua，若讀數(shù)厶h=200mm ,求該點(diǎn)流速 卩a。解：根據(jù)元流伯努利方程，如圖，有：'亠二 2(Pb -Pa)Pb - Pa Wg - 6iig) h=(1-0.8) 103 9.8 0.2=392Pa23921000=0.885m/s答：A點(diǎn)流速為0.885m/s。4.如何判別圓管和非圓管有壓流中的流態(tài)解：用臨界雷諾數(shù)作為流態(tài)的判別標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于管流：vd、一、ReRe c - 2300或2000,流動(dòng)為層流vvd一ReRe。= 2300或2000,流動(dòng)為紊流vZ：?jiǎn)挝恢亓恳后w具有的相對(duì)于基準(zhǔn)面的

6、重力勢(shì)能，簡(jiǎn)稱位能。對(duì)于非圓管道，特征長(zhǎng)度為水力半徑R,雷諾數(shù)Re = vR，此時(shí)，相應(yīng)的臨界雷諾數(shù)為575和500vvR、一、ReRec = 575或500,流動(dòng)為層流vvR一ReRec =575或500,流動(dòng)為紊流v若特征長(zhǎng)度取為當(dāng)量直徑，則Rec仍為2300或2000。五、圖示圓弧形閘門 AB(1/4圓),A點(diǎn)以上的水深 H = 1.2m，閘門寬 B=4m，圓弧形閘門半徑R=1m，水面均為大氣壓強(qiáng)。確定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。解：水平分力Px=pcX Ax=74.48kN鉛垂分力Py= 丫 x V=85.65kN,靜水總壓力P2= Px2+ Py2,P=113.50k

7、N,ta n./= Py/Px=1.15/：=49 °合力作用線通過(guò)圓弧形閘門的圓心。H圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d= 0.8m，長(zhǎng)l=50 m,兩個(gè)30°折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z 1=0.2, Z 2=0.5 , Z 3=1.0，沿程水頭損失系數(shù) 入=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水頭忽略不計(jì)，求通過(guò)倒虹吸管的流量Q。解：按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面, 立能量方程對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建H"('A)2g計(jì)算圓管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)R 二 =d /4 =0.2m，嘉上=0.2 20.5 1.0 =1.9將

8、參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到3:、v=4.16m/s, Q =vA = 2.091m/s即倒虹吸管內(nèi)通過(guò)的流量為2.091m3/s。七、某水平管路直徑 di=7.5cm ,末端連接一漸縮噴嘴通大氣(如題圖)，噴嘴出口直徑d2=2.0cm。用壓力表測(cè)得管路與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=49kN m2，管路內(nèi)流速vm.706m/s。求水流對(duì)噴0嘴的水平作用力F (可取動(dòng)量校正系數(shù)為1)解：列噴嘴進(jìn)口斷面1 1和噴嘴出口斷面 2 2的連續(xù)方程: 得噴嘴流量和出口流速為：11xQ =wAi =0.0 0 3 1叭V2 =詈=9.9叫對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程P1A1 -R = - : Q(V2x -V1x

9、)R 二 P3A3 - tQ(V2 -V3)二 187.8 N 水流對(duì)噴嘴沖擊力:F與R,等值反向。八、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b = 1.5m，槽長(zhǎng)L = 120m。進(jìn)口處槽底高程Z1 =52.16m，出口槽底高程 Z2= 52.04 m，當(dāng)槽中均勻流水深 h)=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i 和通過(guò)的流量Q。解： i= (Z1-Z2) /L = 0.001A = bh = 2.55 m2x = b 2h = 4.9mAR0.52 mx1 1612C R 6 =64.06 m 2 /sn0 5v=C (Ri) . = 1.46m/s3Q= vA= 3.72m /s。九、如

10、圖示管路漸變段，已知管軸線與水平面夾角-30°，漸變段長(zhǎng)L=10m，漸變段中水體重量G=2KN，進(jìn)水管直徑d1 =0.2m，流速W =1m/s，形心點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)水頭 p150m水柱高,出水管直徑d2 =0.1m，不計(jì)水頭損失，試求固定段管路所受的作用力Rx和Ry。解：以過(guò)1-1斷面中心的水平面為基準(zhǔn)面，寫出1-1和2-2斷面能量方程:2 2 乎勺旦晉取,1=*12g' 2g2 20 5010 sin 30o 必 4，19.6Y 19.6得 p2/F=44.23m 水柱，即 他=9.8 44.23 =433.5KN/m2而 P1 =9.8 50 =490KN /m2，取1-1和2

11、-2斷面間水體為脫離體，假設(shè)管壁對(duì)水體的作用力為Rx和Ry，(水流方向?yàn)閤軸，與水流方向垂直為y軸)x方向大的動(dòng)量方程：PA - P2血-Gsin30° Rx 二：-Q( 'V2 - 1V1)取- 2 日Rx P1A1 - P2A2 -G sin 30 - :-Q(V2 _ V1)= 490 0.0314 -433.5 0.007852 0.5 -1000 0.0314 (41)/1000= 15.93-34 -1 -0.9 =10.9KNy方向的動(dòng)量方程：Ry -Gcos30° =0Ry =Gcos30° =2 0.866 =1.73KN水流對(duì)管壁的作用

12、力與Rx和Ry大小相等，方向相反。十、在矩形斷面河道上，有一單孔的與渠道等寬的泄水閘，已知閘前水深H =8m，閘門開度e =2.5m，閘下游水深 R =4.5m，閘門寬度b =8m，（閘門垂向收縮系數(shù) 2 - 0.625，堰流 的流量系數(shù)m =0.34，閘孔出流的流量系數(shù)0.60-0.18e/H），不計(jì)行進(jìn)流速，試求：（1）通過(guò)水閘的流量；（2）判斷閘下游的水流銜接形式，并判斷閘下是否要建消能工。H飛 1 hte解:(1)由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以為閘孔出流假定為自由出流Q 二 g_2gH=(0.6 -0.18 0.3125) 8 2.5 J9.6 8 =136

13、.2m3/she = ;2e =0.625 2.5 = 1.563m3q =Q/b =17.03m3/sm瓦：=叫 1 8q3 _11( 1 8 17.03 17.03-1) =5.42m2gh32：9.8 1.5633由于ht代”，所以閘孔為自由出流，假設(shè)正確。(2)hk =3 :q2/g =3-1 17.0于/9.8 = 3.09m由于he :hk，所以出閘水流為急流，又ht .hk，所以下游河道為緩流則下游水流銜接形式為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍要設(shè)消能工。、壓強(qiáng)的兩種計(jì)量基準(zhǔn)絕對(duì)壓強(qiáng)：是以絕對(duì)真空狀態(tài)下的壓強(qiáng)（絕對(duì)零壓強(qiáng)）為基準(zhǔn)計(jì)量的壓強(qiáng)，用/ 表示，總是正值。相對(duì)壓強(qiáng)：是以當(dāng)?shù)赝叱痰拇髿鈮簭?qiáng)作為零

14、點(diǎn)計(jì)量的壓強(qiáng)，用p表示，可正可 負(fù)。二者相差一個(gè)大氣壓強(qiáng)，丿廠真空及真空度：當(dāng)液體某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)，該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù) 值，稱為負(fù)壓，或說(shuō)該點(diǎn)存在真空，大小用n表示，壓強(qiáng)A點(diǎn)相對(duì)斤強(qiáng)i_E點(diǎn)戟空壓福0相對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)二她大氣應(yīng)A點(diǎn)絕對(duì)壓価B點(diǎn)絕對(duì)汗強(qiáng)(X例1 一鉛直矩形閘門，已知 hi=1m h2=2m寬b=1.5m,求總壓力及其作用點(diǎn)。F = PcA r hcA z 內(nèi) + 2)創(chuàng)2=9800x(1 + 2)x1.5x2 = 58800Ar=58.atW2x15x2-2.17ws例1：Ux 二 X tS = _y +t已知：比=°求：t= 0時(shí)，A (- 1,1 )點(diǎn)流線

15、的方程。dx _ dy解：x t - y t積分：In (x+t)=-l n(-y+t)+C(x+t) (-y+t)=C'當(dāng)t = 0時(shí)，x =- 1, y= 1,代入上式得：C' = 1所以，過(guò)A (- 1，1)點(diǎn)流線的方程為：xy =- 1例2、伯努利方程式的應(yīng)用實(shí)例例2- 1 : 一般水力計(jì)算問(wèn)題有一噴水裝置如圖示。已知h1= 0.3m, h2 = 1.0m, h3= 2.5m，求噴水出口流速，及水流噴射高度h (不計(jì)水頭損失)。解： 以3-3斷面為基準(zhǔn)面，列 1- 1、3 3兩斷面的能量方程：p0p0h2 h3 廠 00 = 0-0一二 h2 h3以22斷面為基準(zhǔn)面，列

16、 2 2、4 4兩斷面的能量方程:V 20 -P0 0 = h2 耐！亠 0 4-Y2g所以，V4 =2g 罟2g(h2)=(頑h2+h3 )仇二 2 9.82.5 -0.3 =6.57m/sV42.20m2g例4:B 壓力農(nóng)3Q = 0.001m /s, D = 0.01mH w 吸=1m, hw 排=25m求：H = ? Pb =? N 泵=?解：取已知:1 1、2 2斷面列伯努利方程:二-乙）山=32口出01 1、B斷面列伯努利方程:Pb V20 = 0.7 旦hw 吸'2gQ =VA 二 V = 12.74m/s4Pb 二-9.8 10 PaN泵二 QH =9800 0.001

17、 32 = 313.6W例5:動(dòng)量方程4損失）分析:1- 1：P1 D ,V （可求），Z1 (V)2- 2：P2(?),V2 （可求），Z2 (V)Q4QV1 二2 =1.132m/s解：A1©已知：一個(gè)水平放置的 90o彎管輸送水d1= 150mm， d2= 75mmpi= 2.06x 105Pa, Q= 0.02m3/s求：水流對(duì)彎管的作用力大小和方向（不計(jì)水頭Q 4QV 22 = 4.527 m / sA2兀 d 2取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程Pl V1 _ p2 V 22g =2g所以,PP1 2心"4幾對(duì)選取的控制體列動(dòng)量方程：x 方向：p1 A - Rx

18、 = 'Q（o-乂）y 方向：Ry A2qm-o）所以 Rx = 3663NRy = 958NR 二 R； R； -3786N Ry J - arctg 一 = 14.66Rx所以，水流對(duì)彎管壁的作用力為F的反作用力F',大小相等，方向相反。第5章 孔口、管嘴出流與有壓管路例1某水罐1液面高度位于地平面以上z1= 60m，通過(guò)分支管把水引向高于地平面z2= 30m和z3= 15m的水罐2和水罐3，假設(shè)li=l 2=13=2500m, di=d 2=d 3=0.5m,各管的沿程阻力系數(shù)均為入=0.04。試求引入每一水罐的流量。解：取1-1、2-2兩液面列伯努利方程:Z1- Z2 hf1 hf2hf1d1 2ghf 22d2 2g所以，V12 V22 =4.41取1-1、3-3兩液面列伯努利方程:(1)Z1 = Z3hf1hf3所以，Vi V32 = 294Q1 =Q2 +Q3i d1= d2= d3V1 =1.67m/s IV2 =1.28m/s得 V3 = 0.39m/ sV1 二 V2 V3Q2 = 0.251m3 /sQ = 0.0765m3 /s(2)(3)P17i.*円hPi Vd.J L1水從圭寸閉水箱上部直徑 d1=30mm的孔口