秋季水力學(xué)中期試題帶答案

1、四 川 大 學(xué) 期 中 考 試 試 題 （2015 2016 年第 一 學(xué)期）課程號： 課序號： 課程名稱：水力學(xué) 任課教師： 成績：適用專業(yè)年級： 學(xué)生人數(shù)： 印題份數(shù)： 學(xué)號： 姓名：考試須知四川大學(xué)學(xué)生參加由學(xué)?；蛴蓪W(xué)校承辦的各級各類考試，必須嚴格執(zhí)行四川大學(xué)考試工作管理辦法和四川大學(xué)考場規(guī)則。有考試違紀作弊行為的，一律按照四川大學(xué)學(xué)生考試違紀作弊處罰條例進行處理。四川大學(xué)各級各類考試的監(jiān)考人員，必須嚴格執(zhí)行四川大學(xué)考試工作管理辦法、四川大學(xué)考場規(guī)則和四川大學(xué)監(jiān)考人員職責(zé)。有違反學(xué)校有關(guān)規(guī)定的，嚴格按照四川大學(xué)教學(xué)事故認定及處理辦法進行處理。一、是非題（正確的劃“”，錯誤的劃“×

2、;”）（本大題分15小題，每小題1分，共15分）1、在水力學(xué)中，把液體視為連續(xù)介質(zhì)，在液流中的一切物理量相對于空間坐標或時間的變化都是連續(xù)的。 （ ）2、液體作層流運動時,流層之間的內(nèi)摩擦力與液體所承受的壓力有關(guān)。 （ × ）3、質(zhì)量力除用總作用力來度量外，也常用單位質(zhì)量力來度量。單位質(zhì)量力和加速度一樣的量綱一樣。 （ ）4、繞中心軸作等角速度旋轉(zhuǎn)的平衡液體，等壓面為拋物面。 （ ）5、液體中靜水壓強沿某一方向的變化率與該方向單位體積上的質(zhì)量力相等。 （ × ）6、傾斜置于靜水水面下的平板，其壓力中心在平板形心點之下。 （ ）7、根據(jù)定義，跡線源自描述液體運動的拉格朗日法，

3、流線多用于描述液體運動的歐拉法。 （ ）8、均勻流過水?dāng)嗝嫔系膭幽苄拚禂?shù)和動量修正系數(shù)都是1。 （ ）9、文丘里流量計測流量原理是一維恒定總流的動量方程。 （ × ）10、液體的粘性和液體內(nèi)部質(zhì)點間的相對運動是引起液流水頭損失的根源。 （ ）11、根據(jù)雷諾試驗的結(jié)果，液流型態(tài)不同，沿程水頭損失的規(guī)律不同。但水流的阻力與液流型態(tài)無關(guān)。 （ × ）12、湍流中，緊靠固體邊界表明有一層極薄的粘性底層存在，粘性底層內(nèi)為層流。 （ ）13、謝齊公式是基于明渠均勻流的實測資料，因此不能用于不同的流態(tài)或流區(qū)。（ × ）14、串聯(lián)管道可以按長管計算，也可能按短管計算。 （ ）1

4、5、明渠均勻流的過水?dāng)嗝鎽?yīng)與底坡線相垂直，同時也與水面線相垂直。 （ ）二、選擇題（本大題分10小題，每小題2分，共20分）1、靜止液體中同一點各方向的壓強（ A ）。A 數(shù)值相等 B 大小不等C 水平方向分量數(shù)值相等 D 垂直方向分量數(shù)值相等2、圖示為兩種液體盛于容器中，處于靜止?fàn)顟B(tài)，且密度，則A、B兩測壓管中的液面相對位置關(guān)系為（ B ）。A B管高于A管 B A管高于B管C A、B兩管同高 D 與A、B測壓管管徑有關(guān)3、關(guān)于水流流向問題的正確說法為（ D ）。A 水流一定從高處向低處流 B水流一定從壓強大處向壓強小處流C 水流一定從流速大處向流速小處流 D 水流一定從機械能大處向機械能小

5、處流4、下列各組物理量中，屬于同一量綱的是（ C ）。A 長度、寬度、動力粘度 B 速度、密度、運動粘度C 水深、管徑、測壓管水頭 D 密度、重量、加速度5、從作用力角度分析，在下列渠道中能產(chǎn)生均勻流的渠道為（ B ）。A 平坡渠道 B 正坡渠道 C 逆坡渠道 D 非棱柱形正坡渠道6、矩形斷面渠道最小斷面比能與相應(yīng)的臨界水深之比的值為（ B ）。A 2.0 B 3/2 C 2/3 D 1/37、矩形斷面渠道中，水深為1.0m，單寬流量為1m3/(s·m)，則該水流為（ A ）。A 緩流 B 急流 C 臨界流 D 層流8、謝齊系數(shù)與沿程阻力系數(shù)的關(guān)系，下列正確的為（ C ）。A B C

6、 D 9、已知水流的沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，可判斷該水流屬于（ D ）。A 層流區(qū) B 湍流光滑區(qū) C 湍流過渡粗糙區(qū) D 湍流粗糙區(qū) 10、公式不能用于（ C ）。A 均勻流 B 急流 C 管流 D 明渠流三、簡答題（本大題共1小題，共18分）1、圖示A、B、C為三條高程不同的壩身泄水管，其管徑d，長度L，沿程阻力系數(shù)均相同，試問它們的泄流量是否相同，為什么？（6分）答：三條泄水管的泄流量相同。 (2 分)三條泄水管都是淹沒出流，根據(jù)簡單管道的流量公式:淹沒出流：，因為A、B、C三條泄水管的作用水頭H都是上下水位之差，且它們的管徑d，長度L，沿程阻力系數(shù)均相同，因此流量系數(shù)和斷面面積A也相

7、同，所以三條泄水管的泄流量。 (4 分)2、簡述尼古拉茲實驗中沿程水力損失系數(shù)的變化規(guī)律。（6分）（1）當(dāng)Re<2000時，沿程阻力系數(shù)l與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為直線I，與相對光滑度無關(guān)，直線代表層流時沿程阻力系數(shù)的規(guī)律，其方程式為l=64/Re（2）當(dāng)2000<Re<4000時，為層流進入湍流的過渡區(qū)，l值僅與Re有關(guān)，而與相對光滑度無關(guān)。（3）當(dāng)Re>4000時，液流形態(tài)已進入湍流，沿程阻力系數(shù)決定于粘性底層厚度d0與絕對粗糙度D的關(guān)系：當(dāng)Re較小時，粘性底層較厚，可以淹沒D，管壁就是水力光滑管，其沿程阻力系數(shù)l=f(Re)，而與D無關(guān)（直線II代表光滑管沿程阻力系數(shù)的

8、規(guī)律）直線II與直線III之間的區(qū)域為光滑管過渡到粗糙管的過渡區(qū)，因雷諾數(shù)的增大，粘性底層相對減薄，以致不能完全淹沒D，而管壁粗糙度已對沿程阻力發(fā)生影響，所以沿程阻力系數(shù)l=f(r0/D，Re)直線III以右的區(qū)域，l與r0/D有關(guān)，而與Re無關(guān)，屬于粗糙管區(qū)，此時管壁粗糙度對沿程阻力系數(shù)已經(jīng)起主要作用，該區(qū)域水頭損失與平均流速的平方成比例，粗糙管區(qū)常叫阻力平方區(qū)。3、什么叫正常水深？什么叫臨界水深，如何用流速、Fr數(shù)、水深判斷水流形態(tài)？（6分）答：正常水深：明渠中水流作均勻流動時所對應(yīng)的水深，以h0表示；(1 分)臨界水深：指當(dāng)流量一定時，斷面比能最小值所對應(yīng)的水深，以hK表示。(1 分)判

9、斷水流形態(tài)的方法：用微波速度vw，當(dāng)vvw時，水流為緩流；當(dāng)vvw時，水流為臨界流；當(dāng)vvw時，水流為急流。 (1.5 分)用弗勞徳數(shù)Fr判斷，當(dāng)Fr1時，水流為緩流；當(dāng)Fr1時，水流為臨界流；當(dāng)Fr1時，水流為急流。 (1.5 分)用臨界水深hK判斷，當(dāng)hhK時，水流為緩流；當(dāng)hhK時，水流為臨界流；當(dāng)hhK時，水流為急流。 (1 分)四、作圖題（本大題分3小題，共11分）1、如下圖所示的容器，裝有密度為的水，半圓弧的半徑為R，繪出上的水平壓強分布圖（給出A、B點的大小）及壓力體。（6分）2、定性繪出圖示短管的總水頭線和測壓管水頭線。(5分)五、計算題（本大題共4小題，總計36分）1、圖示一

10、貯水設(shè)備，在C點測得絕對壓強p=29430 Pa，h=2m，R=0.5m。求半球曲面AB所受到液體的作用力。（球體積公式）。（9分）解：質(zhì)量力只有重力，等壓面仍為水平面將C點的壓強作用等效于高為H的水柱，利用AB的壓力體即可求解。C位于0.5h處。等效水柱高度H=半球AB的壓力體如上圖，所以壓力所以Fp=1000×9.81×（1.57-0.262）=12831.48N=12.83kN(方向向上)2、有一傾斜放置的管道，管徑由d1=10cm，突然擴大至d2=20cm。試驗時測得測壓管1和2中的水位分別為0.5m和0.8m，如圖所示。求管道流量。（建議取動能修正系數(shù)為1，突然擴

11、大局部水頭損失系數(shù)，A1、A2分別為小管和大管的斷面面積，對應(yīng)于大管的流速。）(9分)解： （1） （2）突然擴大局部水頭損失系數(shù) （3）對測壓管1和測壓管2應(yīng)用伯努利方程有： （4）其中： （5）由連續(xù)性方程有： （6）由已知條件測壓管1和2中的水位分別為0.5m和0.8m知： （7）（5）（6）（7）代入（4）得=0.99m/s =A2V2=0.0311m3/s3、有一沿鉛垂直立墻壁鋪設(shè)的彎管，如圖。彎頭轉(zhuǎn)角為900，起始斷面1-1與終止斷面2-2間的軸線長度L為3.14m，兩斷面中心高差Z為2m，已知1-1斷面中心處動水壓強p1為117.6KN/m2，兩斷面之間的水頭損失hw為0.1m，管徑為0.2m，求當(dāng)管中通過流量Q=0.06m3/s時，水流對彎管的作用力。(9分)解：如上圖所示，取漸變流斷面1-1和2-2，以2-2斷面為基準面，建立如圖坐標系，寫1-1和2-2斷面間水流的能量方程： （1）化簡有： （2）將hw=0.1m,p1=117.6kN/m2代入（2）有：彎頭內(nèi)的水重為：1-1斷面的動水總壓力：2-2斷面的動水總壓力：X方向的動量方程： （3）Y方向的動量方程： （4）管壁對水流的總作用力：令作用力F與水平軸x的夾角為，則：tan=Fy/Fx=0.895, =41°81水流對管壁的作用力與F大小