水力學試卷及問題詳解

1、水力學試卷班級：姓名：學號：成績：一、單項選擇題（填寫唯一正確答案的編號）（本大題共10小題，每小題2分，共20分）B.沿程阻力系數(shù)？D.堰流流量系數(shù)m）C.臨界流D.可以是急流或緩流A在基準面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C.在管軸線以下的部分D.在基準面以上的部分4. 有兩條梯形斷面渠道1和2,已知其流量、邊坡系數(shù)、糙率和底坡相同，但底坡ii>i2,則其均勻流水深hi和h2的關(guān)系為（）A.hi>h2B.hi<h2C.hi=h2D.無法確定5. 對于弁聯(lián)長管道，每根管道的（）相等。A.流量B.切應(yīng)力C.沿程水頭損失D.水力坡度6. 平衡液體的等壓面必為（）A.水平面

2、B.斜平面C.旋轉(zhuǎn)拋物面D.與質(zhì)量力正交的面7. 理想液體恒定有勢流動，當質(zhì)量力只有重力時，（）A整個流場內(nèi)各點的總水頭（z-p/-u212g）相等B只有位于同一流線上的點，總水頭（zp/u下列物理量中，有量綱的數(shù)為（a） A ?佛汝德數(shù)Frb） C .滲流系數(shù)k2.緩坡明渠中的均勻流是（a） A .緩流 B.急流/2g）相等C沿流線總水頭（z'p/'u2/2g）沿程減小D沿流線總水頭（z-p/u2/2g）沿程增加8. 有一溢流堰，堰頂厚度為2m,堰上水頭為2m,則該堰流屬于（）A?薄壁堰流B.寬頂堰流C.實用堰流D.明渠水流9. 同一管道中，當流速不變，溫度上升時，則雷諾數(shù)（

3、）A?增大B.減小C.不變D.不一定10. 一段直徑不變管道的流速從2m/s增加到4m/s時，在水流都處于紊流粗糙區(qū)時，沿程水損失是原來的（）倍A.1B.2C.2D.4二、填空題（在空格中填寫正確答案）（本大題共8小題，每空格2分，共16分）管流的負壓區(qū)是指測壓管水頭線31.有一明渠均勻流，通過流量Q=55m/s,底坡i=0.0004,則其流量模數(shù)K=2 .水泵進口真空計的讀數(shù)為pk=24.5KN/m,則該處的相對壓強水頭為m3 .矩形斷面渠道，水深h=1m,單寬流量q=1m 有三段不同底坡的棱柱體渠道首尾相連，每段都很長，且斷面形狀、尺度及糙率均相同。試定性畫出各段渠道中水面曲線可能的連接形

4、式。/s,則該水流的佛汝德數(shù)Fr=。4?寬頂堰的總水頭Ho=2m,下游水位超過堰頂?shù)母叨萮s=1.4m，此時堰流為出流。5.滲流杜比公裝表明，在漸變滲流中過水斷面的流速分布為O6?已知謝才系數(shù)C=100m1/2/s,則沿程阻力系數(shù)二o7.當液流為流時，流線與跡線重合。&直徑為1m的管道中的水流，其水力半徑為。三、作圖題（本大題分3小題，每小題4分，共12分）1. 畫出如圖示曲面ABC上的水平壓強分布圖與壓力體圖。2. 畫出如圖短管上的總水頭線與測壓管水頭線四、計算題（本大題分5小題，共52分）1. （本小題10分）如圖所示，一個封閉水箱，下面有一1/4園柱曲面AB,寬為1m（垂直于紙面

5、方向），半徑R=1m,E2m,h23m，計算曲面AB所受靜水總壓力的大小、方向和作用h2點。2. （本小題10分）有一長度為L的有壓管道，管徑d=0.1m，作用水頭H=3m,在L/2處裝一測壓管，已知測壓管水面高于管軸1m,不計行進流速,求管道中通過的流量。HL/21m（本小題12分）如 二30。，漸變段長T3.圖示管路漸變段，已知管軸線與水平面夾角L=10m,漸變段中水體重量G=2KN,進水管直徑di=0.2m,流速Vi=1m/s,形心點相對壓強水頭p1/50m水柱高，出水管直徑d2=0.1m,不計水頭損失，試求固定段管路所受的彳用力Rx和Ry。-1L4. (本小題10分)在矩形斷面河道上，

6、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ht=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),不計行進流速，試求：(1) 通過水閘的流量；(2) 判斷閘下游的水流銜接形式，弁判斷閘下是否要建消能工。H產(chǎn)一r-hie5. （本小題10分）對于流動Ux=2xy,Uy=x2-y2的平面流動，要求:（1）判斷是否是不可壓縮流體的流動？若流動存在，求流函數(shù)。（2）判別是無旋流還是有旋流？若為無旋流，確定其速度勢函數(shù)。答案：一、單項選擇題（20分）1.C3.C2. A4.B

7、5. C6.填空題（D8.C16 分）37.B1.2750m /s2.-2.5m3.0.32m4.自由出流5.矩形 / 或均勻分布6.0.007849.A10.D7?恒定流8. 0.25m三、 作圖題AC四、計算題1.（10分）畫出水平方向壓強分布圖（1分）；畫出垂直方向壓力體圖（1分）；水平方向靜水總壓力：PxhhcA=9.82.511=24.5KN（）（2分）垂直方向靜水總壓力：Pz=V=9.8（311T312/4）=21.71KN（）（2分）總靜水總壓力：P=.PXP左24.5（ 10 分）以管道軸線為基準面，列測壓管斷面和處口斷面的能量方程：得hf /2 =1m（4分）列水箱和出口斷面

8、能量方程得，3=2, 7212g v2/2g （：=0.5 ）所以 v= ,4g/3 =3.615m（ 5 分）Q=VA =3.615 0.1 0.1 二/4 =0.0284m /s =28.41/s21.712=32.73KN（1分）與水平方向的夾角：門-tg旦二tg,2171=41.5（1分）Px24.5（1分）距底部B點的垂直距離：e=Rsinv-1sin41.5=0.663m（2分）2Pi : 1V1P2 C二 Z22J50 J_ =10 sin30（2V2取-?2 =1（3分）2g4319.6得 P2/ = 44.23m 水柱，即 p2 =9.8 44.23 =433.5KN /m（

9、2分而 pAj=9.8 50 =490KN /m 2取1-1和2-2斷面間水體為脫離體，假設(shè)管壁對水體的作用力為Rx和Ry ,（水流方向為x軸，與水流方向垂直為y軸）x方向大的動量方程：P1A1-P2A2 Gsin30 -Rx - :Q（叭、:M）取 “ -2 =1Rx =p1A1 _p2A2 -G sin30Q （V2 -V1）490 0.0314 -433.5 0.00785-2 0.5 -1000 0.0314（4 -1 ） /1000=15.93 -3.4 -1-0.9 =10.9KNy方向的動量方程：RyGcos30 =0（3分）Ry =Gcos30 =2 0.866 =1.73KN

10、（2 分）水流對管壁的作用力與 Rx和Ry大小相等，方向相反。（1分）4.（10 分）（1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65 ,所以為閘孔出流（1分）假定為自由出流（1分）Q =-beAgH = （0.6 _0.18 0.3125 ） 8 2.5 .19.6 8 =136.2m4/s （2 分）hc 二；2e =0.625 2.5 = 1.563m3q 二 Q/b 二 17.03m /sm=蹙（1 8 17.03 17.033-1） = 5.42m由于ht hc,所以閘孔為自由出流，假設(shè)正確。（2 98X1.563 3hk-.:q2/ga3117.032/9.8=3.09m（1分）由于hc<hk,所以出閘水流為急流，又hthk,所以下游河道為緩流（1分）則下游水流銜接形式為遠驅(qū)式水躍（1分）要設(shè)消能工。（1分）5.（10分）（1）因為如？巴=2y-2y=0,滿足連續(xù)性方程，所以該流動是不可壓縮流體的&by流動。（2分）流函數(shù)d-=Uxdyuydx=2xydy（x2y2）dx叩二xy2x3/3C（3分）1 CUy&x