西安理工考研歷年水力學試題.doc[1]

1、2010年一、判斷題（每小題2分，共10分）1、水流在邊壁處的流速為零，因此該處的流速梯度為零。 ( )2、在同樣的邊界條件下，層流過水斷面上的流速分布比紊流要均勻。 ( )題一、3圖3、液流在等直徑的有壓彎管中流動，如圖示。液流由11過水斷面流向22過水斷面，其動量保持不變。 ( )4、圖示一長度為 L 的水平管道。今欲將管道加長L，第一種方式是水平接長L；第二種方式是垂直向下接長L，若不計局部水頭損失，則兩種方式接長后，管道通過的流量 qv 應相等。 ( )題一、4圖5、液體的粘滯性只有在流動時才表現(xiàn)出來。 ( )二、選擇題（每小題2分，共18分）1、圖示為兩種液體盛于同一容器中，其重度1

2、<2。在容器側壁裝設一測壓管，則管內液面高度 z 與(h1+h2)的關系 ( )(1) z> (h1+h2)； (2) z< (h1+h2)； (3) z =(h1+h2)； (4) 無法確定。 題二、1圖 題二、2圖2、圖示管道中兩根測壓管的水面高差 Dh 代表局部水頭損失的是 ( )(1)圖A； (2)圖B； (3) 圖C； (4)以上答案都不對。3、理想液體是 ( )(1)粘性大的液體； (2) 服從牛頓內摩擦定律的液體；(3)沒有粘性的液體； (4) 具有粘性的不可壓縮液體。4、管流的負壓區(qū)是指測壓管水頭線 （ ）（1）在基準面以下的部分； （2）在下游自由水面以下的

3、部分；（3）在管軸線以下的部分； （4）在基準面以上的部分。5、如圖所示，兩水庫水位差為H，其間以兩根管路相連通。已知直徑d1=2d2，管長L及沿程水頭損失系數(shù)l均相等。若按長管計算，則兩管的流量之比為 （ ）（1）qv1/qv2=1； （2）qv1/qv2=； （3）qv1/qv2 =2 -2.5； （4）qv1/qv2 =2 2.5。題二、5圖6、平衡液體中的等壓面必為 ( )(1)水平面； (2)斜平面； (3)旋轉拋物面； (4)與質量力相正交的面。7、當管道尺寸及粗糙度一定時，隨著流量的加大，紊流流區(qū)的變化 ( )(1)光滑區(qū)®粗糙區(qū)®過渡粗糙區(qū)； (2)過渡粗糙

4、區(qū)®粗糙區(qū)®光滑區(qū)；(3)粗糙區(qū)®過渡粗糙區(qū)®光滑區(qū)； (4)光滑區(qū)®過渡粗糙區(qū)®粗糙區(qū)。8、粘滯底層厚度 d 比絕對粗糙度 D 小得多的壁面稱為 ( )(1)光滑面； (2)過渡粗糙面；(3)粗糙面； (4)以上答案均不對。9、下列各參數(shù)中的無量綱數(shù)是 ( )(1) (2) (3) (4)(：壓強差，：流量，1：長度，：密度)三、繪圖題（每小題6分，共12分）1、繪出圖中（下左）AB曲面（3/4圓柱面）上水平方向的壓強分布圖和垂直分力的壓力體圖，并標出力的方向。 2、定性繪出圖示（上右圖）管道的總水頭線和測壓管水頭線，并標明符號。四

5、、計算題（本大題共6小題，計110分）1、（10分）一平板在平底槽中的薄層靜水面上以等速度u運動，使槽中的水近似地作二元均勻層流運動。試證明槽中水流速度沿水深按直線規(guī)律分布。 計算題四、1題圖 計算題四、2題圖2、(10分) 如圖所示一利用靜水壓力自動開啟的矩形翻板閘門。當上游水深超過工作水深H時，閘門即自動繞轉軸向順時針方向傾倒，如不計閘門重量和摩擦力的影響，試求轉軸的位置高度a。3、(20分) 已知用歐拉法表示液體運動時的流速分量為。k為不等于0的常數(shù)，試確定：(1) 該流動是恒定流還是非恒是流；(2) 流動是否滿足連續(xù)性方程；（3）求其加速度（4）寫出流線的微分方程并求出流線方程。4、(

6、25分) 水平管道末端接一傾斜向上彎形噴嘴(軸線在同一鉛直平面內)，轉角=45°，斷面1-1、2-2直徑分別為 d1=200 mm和 d2=100 mm，兩斷面中心高差z=0.2 m。出口斷面平均流速v2=10.00 m/s(噴入大氣)，全噴嘴水頭損失hw1-2=，斷面1-1至2-2間水體重G=196.0N。求水流作用于噴嘴的力的大小和方向。計算題四、4題圖5、(25分) 圖示為一糙率n=0.013的簡單管道，直徑d=200mm，管長L=1000m，輸送流量Q=40 Ls?，F(xiàn)欲將其流量增至Q=60 Ls，而管道的工作水頭H和管道總長L不變，則必需改為串聯(lián)形式，若改變的一段串聯(lián)管道直徑

7、d1=300mm，其糙率n=0.013，求其長度l1。(按長管計算) 計算題四、5題圖 計算題四、6題圖6、(20分) 如圖示一矩形長直明渠，已知底寬B=0.6m，水深h=0.15m，水的粘滯系數(shù)=10-6m2/s，流量Q=9 L/s，單位渠長的沿程水頭損失0.0001。試求：（1）試證明。（g為重力加速度、C為謝才系數(shù)）（2）計算水流雷諾數(shù)并判別流態(tài)；說明此時哪種阻力作用較大（粘滯阻力、紊動阻力）（3）計算渠底的切應力0；（4）計算距離渠底0.5h處液層間的切應力；（5）計算沿程阻力系數(shù)。2009年一、判斷題（每小題2分，共12分）1、若層流流速分布如圖所示,則其切應力沿 y 方向為均勻分布

8、。 ( ) 題一、1圖 題一、2題圖 2、圖中沿斜面上 A 點的靜水壓強為 pn， 則 A點水平和鉛直方向的靜水壓強分別為 pxpncosa 和 pypnsina。 ( )3、在漸變流動中，流程中各過水斷面上任何一點的（z+ p/g ) 值都相等。 （ )4、在同樣的邊界條件下，紊流過水斷面上的流速分布比層流要均勻。 ( )5、輸水圓管由直徑為 d1 和 d2 的兩段管路串聯(lián)而成，且 d1 >d2，流量為 qv 時相應雷諾數(shù)為 Re1 和 Re2，則 Re1 >Re2。 ( )6、流場中某點的速度不隨時間變化，則該點的加速度必為零。 ( )二、選擇題（每小題2分，共18分）1、牛頓

9、內摩擦定律適用的條件是 ( )(1) 理想液體，層流運動； (2) 牛頓液體，均勻流；(3) 牛頓液體，層流運動； (4) 理想液體，恒定流。 2、容器中盛有兩種不同重度的靜止液體，如圖所示，作用在容器 A B 壁面上的靜水壓強分布圖應為 ( )(1) a (2) b (3) c (4) d題二、2題圖3、圖示為二根輸水管段AB長度L、直徑d、高差Dz、流量qv、 糙率n均相等，則二水銀壓差計中的讀數(shù)h1與h2 的關系為 ( )(1) h1>h2 (2) h1 < h2 (3) h1=h2 (4) 不定 題二、3題圖4、恒定均勻流沿程水頭損失系數(shù) l 與糙率 n 有如下關系 ( )

10、( 1 ) ; ( 2 ) ;( 3 ) ; ( 4 ) 。5、管流的負壓區(qū)是指測壓管水頭線 （ ）（1）在基準面以下的部分； （2）在下游自由水面以下的部分；（3）在管軸線以下的部分； （4）在基準面以上的部分。6、圖示 A、B兩管的管徑及糙率均相同，且水位差 h1= h2。若要使流量 qvA= qvB，則兩管的長度LA與LB 的關系為 （ ）(1)LA = LB； (2)LA <LB； (3)LA > LB； (4)無法確定。題二、6題圖7、不滿足不可壓縮液體連續(xù)性的流動是 ( )（1） （2）（3）（4）8、用p（壓強差）、（密度）、l（長度）、qv（流量）組成的無量綱數(shù)應為

11、 ( )(1) (2) (3) (4) 9、圓管層流斷面的切應力是 ( )(1) 壁面處切應力為零，管軸處切應力最大； (2) 沿斷面不變；(3) 管軸處為零，隨半徑按線性增大； (4) 為拋物線分布。三、繪圖題（5分）定性繪出圖示管道的總水頭線和測壓管水頭線，并標明符號（管徑d為常數(shù)）。四、計算題（本大題共6小題，計115分）1、（20分） 如圖所示，上下兩個圓盤半徑均為R，間隙為，其間充滿動力粘度為的油液。若下盤不動，上盤以每分鐘 n 轉旋轉。（上、下盤間流速呈線性分布）求：（1）施加于上盤的阻力矩M的表達式；（2）R0.25m，=1mm，=0.01Pa·s， n=1200轉/分

12、。M=? 計算題四、1題圖 計算題四、2題圖2、(20分) 一曲面的形狀為3/4個圓柱面，半徑 R=0.8 m，寬度(垂直于紙面)為1 m。圓心位于液面以下h=2.58 m，如圖所示。容器中盛有密度為r1=816 kg/m3的液體，其深度h1=0.98 m，其下為密度r2=1000 kg/m3的液體。(1) 繪制曲面的水平分力的壓強分布圖和垂直分力的壓力體圖。(2) 求作用于曲面的靜水總壓力的大小和方向。3、(20分) 在作等角速度旋轉的物體上，裝有一U形管式角速度測定器，如圖示。測得U形管水面差Dz=0.272m，二支管旋轉半徑分別為R1=7.5 cm，R2=37.5 cm。求該物體的旋轉角

13、速度w。 計算題四、3題圖 計算題四、4題圖4、(20分) 水流由直徑dA=20cm的A管徑一漸縮的彎管流入直徑dB=15cm的B管，管軸中心線在同一水平面內，A管與B管之間的夾角=60°，已知通過的流量qv=0.1m3/s，A端中心處相對壓強pA=120kPa，若不計水頭損失，求水流對彎管的作用力。5、(15分) 圖示一管路系統(tǒng)，各管糙率相同，水流最終流入大氣。每段管長均為l=5m，管徑d=6 cm，進口局部水頭損失系數(shù)1=0.5，出口局部水頭是系數(shù)（淹沒串聯(lián)）2=1.0。當水頭H=12m時，流量qv=15 l/s。求管道的沿程水頭損失系數(shù)及兩水箱水位差z。(取動能校正系數(shù)為1)

14、計算題四、5題圖6、(20分) 圓球在實際液體中作勻速直線運動所受的阻力F與液體密度、動力粘滯系數(shù)，圓球與流體的相對速度v，圓球的直徑d有關，試用定理求阻力F的一般函數(shù)關系式。西安理工大學2003年攻讀碩士學位研究生入學考試考試科目_水 力 學 基 礎_使用試題、專業(yè)_水力學及河流動力學、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標明題號。)l、如圖所示，液面上有一面積A=01 2m2的平板，以V=05ms的速度作水平等速直線運動，形成運動平板與靜止平板間液體的層流運動。已知平板間的液體分為兩層，它們的動力粘滯系數(shù)與厚度分別為1=01 42Nsm2，l=l mm；2=0

15、23 5Nsm2，2=14mm。若每層液體內速度沿鉛垂方向呈直線分布，求：(1)定性繪制平板間液體的流速分布；(2)平板所受水平拉力。(空氣阻力很小，可略去不計)。(1 5分)解：（1）、因1<2，121（du/dy）12（du/dy）2所以，（du/dy）1（du/dy）2（2）由牛頓內摩擦定律du/dy對于上層液體：11du1/dy1（v-v0）/h1對于下層液體：22du2/dy2（v0-0）/h2在液體的交界面上，12故，1（v-v0）/h12（v0-0）/h2得：因此，平板所受拉力為：F1A=1（v-v0）/h1*0.120.142*(0.5-0.229)*0.12/0.001

16、=4.618N.2、如圖所示一封閉水箱，下端有14圓弧的鋼板AB，寬度l m，半徑為l m。已知： hl=2m，h2=3m。求：(1)試繪制水作用于曲面AB上的壓力體圖及其鉛垂投影面上的壓強分布圖；(2)水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小及方向。(25分)解：(1) 壓力體圖 壓強分布圖（2）水平壓力px=因pA（h1-R）(2-1)=9.8kN/m2pBh1=2=1 9.6kN/m2所以，px= 方向向左。垂直方向壓力PZ（Rh1-R2/4）b=9.8*(1*2-3.14*12/4)*1=11.903kN. 方向向上。合力P18.915kN。 arctan(Pz/Px)=38.998

17、76;.3、在作等角速度旋轉的物體上，裝有一U型管式角速度測定儀，如圖所示。測得U型管液面高差z=0272m，兩支管旋轉半徑分別為Rl=75cm，R2=3 75cm。求該物體的旋轉角速度。 (1 5分)解：取如圖所示的坐標系，由靜止液體的壓強差分公式：dp=(Xdx+Ydy+Zdz)其中：XFx/m=mr2 cos/m=r2cos Y= Fy/m=mr2 sin/m=r2sin Z=-mg/m=-g可得：dp=(r2cosdx+ r2sindy-g dz) (2xdx+2ydy-g dz) =2d()-g dz= 2d(r2)-g dz 積分得：p=2r2-gzC，在液體表面上，p=0，那么在

18、A表面：02R22-gz2C； 在B表面：02R12-gz1C 故， 2R22-gz2 2R12-gz1則：g(z2-z1)= 2 (R22 -R12), 即，gz=2 (R22 -R12)那么，。4、圖示為虹吸管。已知上下游水位差z=4m，管道總長L=20 m，管徑d=1 00mm。沿程水頭損失系數(shù)=0026。進口局部水頭損失系數(shù)為1=0.8；兩轉彎處局部水頭損失系數(shù)均為乏2=0.15；閥門局部水頭損失系數(shù)為3=0.2出口局部水頭損失系數(shù)互4=1求虹吸管的流量Q，并定性繪出虹吸管的總水頭線和測壓管水頭線。(30分)解：（1）求流量Q如圖，取11、22兩個過水斷面，以下游水面為基準面，列能量方

19、程如下：則：， 即那么，（2）測壓管水頭線和總水頭線如圖所示。5、圖示一壓力管道的漸變段。水流由直徑以dA為20cm的A管經一漸縮的彎管流入直徑dB為1 5cm的B管，管軸中心線在同一水平面內，A管與B管軸線之間的夾角為60。，如圖所示。已知通過的流量為Q=0.1 m3s，漸變段A端斷面中心處相對壓強pA=120kNm2，若不計能量損失，試求水流對彎管AB的作用力。(30分)解：（1）求pB以管軸中心線所在的水平面為基準面，列AB兩個斷面的能量方程如下：因A=B=1.0, =0所以，又因，所以，pB=9.8*11.128=109.054(kN/m2)(2) 求水流對彎管的作用力取隔離體，受力分

20、析如圖示PApAAA=PB列x方向的動量方程：則：-3.77+1.927*cos60°+1*0.1*（5.659*cos60°-3.183）-2.841（KN），方向向左。列y方向的動量方程：則： -1.927*sin60°-1*0.1*5.659*sin60°-2.159（KN），方向向下。故：R水流對彎管的作用力為R，與R是一對作用力與反作用力，R3.568KN，37.23°6、實驗研究表明，恒定有壓均勻管流中，管道壁面的剪切應力o與斷面平均流速v 、水力半徑尺R、液體密度p、液體的動力粘滯系數(shù)、及管壁表面的粗糙凸起高度有關。試用定理求出管

21、道壁面剪切應力o的計算公式，并由此推出計算沿程水頭損失的基本公式一一達西(Darcy)公式。(1 8分) 那么，令，則上式可寫成：由均勻流切應力公式和水力坡度的定義可得：，（式中L為流段長度）聯(lián)立以上兩式，可得如下達西公式：7、試設計一實驗裝置，以便研究管道系統(tǒng)中等直徑90°彎頭的局部水頭損失系數(shù)的大小。要求：(1)繪出實驗裝置示意圖；(2)說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述實驗原理和實驗現(xiàn)象，并指出實驗中應注意的問題。(1 7分) /解：（1）實驗裝置示意圖（2）水箱：供水，且保持水位不變；閥門：控制流量大??；量水設備：量水堰或量水槽、秒表，用以測流量；測壓管A、B：量測彎管

22、前后兩個過水斷面的壓差；管路系統(tǒng)：連接90°彎頭，輸送水流。（3）實驗原理：列A、B兩個過水斷面的能量方程。以B測壓管液面為基準面。則：其中hf為沿程水頭損失，可忽略。，vA=vB=v，1=2=1.0則：所以，其中，為水流流經90°彎頭時的局部水頭損失系數(shù)；v為管道中的流速，可由流量反求出；h為AB兩個測壓管水面高差。實驗現(xiàn)象：打開閥門后，水流經過彎道，測壓管中水面開始時不穩(wěn)定，待一段時間后，液面基本穩(wěn)定，A測壓管的液面應比B測壓管的液面高。應注意問題：1）測壓管A、B應位于均勻流斷面處，盡量靠近彎管。2）水箱水位應保持恒定不變。3）應等水流穩(wěn)定后，測量h和流量Q。4) 應

23、改變閥門開度，測多組數(shù)據(jù)，以便測得的平均值。西安理工大學2004年攻讀碩士學位研究生入學考試考試科目_水 力 學 基 礎_使用試題、專業(yè)_水力學及河流動力學、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標明題號。)1、質量為25kg、長為60cm、寬為60cm的平板，以0.3ms勻速地沿一個邊坡系數(shù)為2.4(ctg=2.4)的斜面滑下，如圖所示。板與斜面間的油層厚度1mm，油的密度為920kgm3，求油的動力粘滯系數(shù)和運動粘滯系數(shù)v。解：由牛頓內摩擦定律du/dy可知平板所受應力為：du/dy（v-0）/那么油層對平板的阻力TAv/*A由于平板為勻速運動，也就是在運動方向

24、上合力為0，即，阻力T與板子重力在運動方向上的分量相等mgsin.那么：2、某容器如圖所示。AB為14的圓柱曲面，半徑R=04m，其寬度(垂直于紙面)b=10 m。容器內盛有密度l=816 kgm3，2=91 8 kgm3的兩種不相混合的液體，深度h=08 m。要求：(1)繪制水作用于曲面AB上的壓力體圖及鉛垂投影面上的壓強分布圖；(2)求水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小及方向。解：（1）作用于曲面AB上的壓力體圖及鉛垂投影面上的壓強分布圖如圖示。（2）欲求靜水總壓力，應先分別求出水壓力的水平分量Px和垂直分量Pz。根據(jù)圖解法公式可得：PxPx的方向向右。Pz，方向向上。所以，P，。合力過

25、圓心，方向指向右上方，與水平面成角。3、一水箱以水平加速度a=3ms2運動，水箱尺寸如圖所示。水箱靜止時盛水深度為15 m。當水箱加速運動時，求：(1)水面與水平面所成夾角；(2)底面最大壓強pmax；(3)底面最小壓強pmin。4、某輸水管如圖所示。已知管徑dl=200mm，d2=100mm；管長Ll=20m，L210m；沿程水頭損失系數(shù)1=002，2=003。各局部水頭損失系數(shù)為：進口105，轉彎(A、B兩處共計) 2=06，收縮3=04(對應于大管流速)，閥門4206。管道水頭H=20m。試求：(1)求通過輸水管的流量Q；(2)定性繪出管道的總水頭線和測壓管水頭線。5、射流以V198 m

26、s的速度從直徑d10 cm的噴嘴中射出，打擊在對稱的角度為135°的圓形曲線葉片上，葉片距噴嘴很近。（1）若葉片固定，求射流對葉片的沖擊力；(2) 若葉片以速度u=12 ms和噴嘴出口處水流同方向運動求射流對葉片的沖擊力。(不計阻力和水重，取動量校正系數(shù)為10)。6、實驗觀察與理論分析指出，管道壁面上的切應力0與斷面平均流速v、管道直徑d、液體密度、液體的動力粘滯系數(shù)、管壁粗糙度等因素有關。試用兀定理推導計算切應力0的公式。7、試設計一實驗裝置，以便研究管道系統(tǒng)中閥門的局部水頭損失系數(shù)的大小。要求：(1)繪出實驗裝置示意圖；(2)說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述實驗原理和實驗現(xiàn)象，并指出實驗中應注意的問題。西安理工大學2005年攻讀碩士學位研究生入學考試考試科目_水 力 學 基 礎_使用試題、專業(yè)_水力學及河流動力學、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標明題號。) 3、如圖所示為一長方形水車，長3m，寬15m，高18m，試求： (1)當水車以水平加速度a=49ms2運動時，將有多少水量溢出?(2)為了使水不溢出，最大允許加速度多大?(