2014年電大流體力學(xué)形成性考核冊(cè)有畫(huà)圖題及答案【精編版】

#二、計(jì)算題某輸水渠道，沙質(zhì)土壤，岸邊有雜草，糙率系數(shù)n=0.025,底坡1=0.002,斷面為梯形，邊坡系數(shù)m=1.Go按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)，通過(guò)流量Q=0.8m3/s,試確定其斷面尺寸。解：（1）按水力最優(yōu)斷面條件計(jì)算寬深比。（2）計(jì)算相關(guān)水力要素：過(guò)流斷面積、水力半徑。代入流量基本公式解出水深。（3）求出底寬。答案：b=0.79mh=0.65m有兩段矩形斷面渠道相連，通過(guò)流量Q=2.8m3/s,底寬b=2m,混凝土襯護(hù)，n=0.015,i「0.012,歸二0.0008。這兩段渠道是否為水躍銜接？若是水躍銜接，是何種形式水躍？并定性繪圖表示。解：（1）（計(jì)算臨屆水深、臨界底坡）判斷兩矩形斷面渠道是急流還是緩流，確定是否為水躍銜接。（答案：是）（2）計(jì)算（或查附錄C）求正常水深h,h，把h視為躍前水深，求躍后水深h”與h比較。01 02 01 02答案：遠(yuǎn)驅(qū)式水躍第8章一、 選擇題實(shí)用斷面堰常常設(shè)計(jì)成真空堰，其目的是（B）（a）減小水流對(duì)壩面的沖刷 （b）提高過(guò)流能力（c）減小空化空蝕 （d）節(jié)省建筑材料小橋過(guò)流與（C）具有相同的水力特征。（a）薄壁堰流 （b）寬頂堰流 （c）實(shí)用斷面堰流（d）閘孔出流寬頂堰形成淹沒(méi)出流的充分條件是（D）(a)h>0 (b)h<0 (c)h>0.8H(d)h>1.0Hs0s 04.下述堰的分類哪個(gè)正確（A）(a)§/H>0.67薄壁堰(b)0.67<5/H<10.0寬頂堰(c)0.67<5/H<2.5實(shí)用斷面堰(d)§/H>2.5薄壁堰二、 判斷題1、 只要寬頂堰下游水深超過(guò)堰頂，就為淹沒(méi)出流。（正確）2、 小橋過(guò)流的淹沒(méi)出流條件h>1.3h'與寬頂堰的淹沒(méi)出流條件h>0.8H不同。（正確）t k s 03、 對(duì)于閘孔出流，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)度e與上游水深H之比eH>0.75時(shí)，閘孔出流轉(zhuǎn)化為堰流。（正確）4、對(duì)于薄壁堰，在堰寬b、堰高P和堰上水頭H相同的情況下，完全堰的過(guò)流能力比側(cè)收堰的過(guò)流能力大。（正確 ）三、 簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述堰的三種類型及其共同的水力特征。答：堰分為三種類型：⑴薄壁堰—判別標(biāo)準(zhǔn)?Hv0.67⑵實(shí)用斷面堰-一判別標(biāo)準(zhǔn)0.67v?Hv2.5⑶寬頂堰判別標(biāo)準(zhǔn)2.5v?Hv10共同的水力特征為上游水位壅高過(guò)堰時(shí)水面跌落。堰流基本公式中m，…，a等系數(shù)與哪些因素有關(guān)。答：流量系數(shù)m與行近流速的大小、表面張力有關(guān)。側(cè)收縮系數(shù)與堰寬與渠寬的比值（b/B）有關(guān)。寬頂堰淹沒(méi)出流形成的充分必要條件是什么？答：必要條件h>0,充要條件是h>0.8H。s s 0四、 計(jì)算題1、 一圓角進(jìn)口無(wú)側(cè)收縮寬頂堰，堰高P1=2.5m，P「2.0m,堰上水頭為0.40m,通過(guò)的流量為4m3/s,求寬頂堰的寬度。在不產(chǎn)生淹沒(méi)出流的情況下，下游水深最大為多少？解：（1）通過(guò)計(jì)算（PJH）的值，選取流量系數(shù)公式，計(jì)算流量系數(shù)。（2）求寬頂堰的寬度： b=5.95m（3） 不產(chǎn)生淹沒(méi)出流，下游水深hv2.32m。t2、 有一河道，用碎石單層鋪砌加固河床，通過(guò)的流量Q=20m3/s，允許流速v'=3.5m/s，橋下游水深h=1.3m，t若￡=0.90，=0.90，V=1.0，允許橋前壅水深度H'=2.00m。設(shè)計(jì)小橋孔徑b。解：（1）求橋下臨界水深h'，判別是自由出流，還是淹沒(méi)出流。（自由出流）K（2）計(jì)算橋孔初始值：?。˙=6.0m）（3） 復(fù)算求橋下臨界水深h，，判別是自由出流，還是淹沒(méi)出流。（仍為自由出流）K（4） 計(jì)算橋前壅水深度H=1.81m<H'=2.0m（4）確定橋孔徑為6.0m。第9章一、 選擇題1.滲流雷諾數(shù)可定義為（A）vdvdvdA.Re=—ioB.Re=—30C.Re=—60VVV2.土壤的滲透系數(shù)與以下（B）無(wú)關(guān)。A.流體的種類 B.流體的溫度C.土壤的性質(zhì)D.大氣壓強(qiáng)3.當(dāng)不透水層底坡i<。，為（A）滲流。A.順坡 B.逆坡 C.平坡4.兀王井為（ D）。A.井深直達(dá)不透水層的潛水井；B.井深未達(dá)到不透水層的潛水井；C.井深直達(dá)不透水層的承壓井；D.井深未達(dá)到不透水層的承壓井。二、 判斷題在漸變滲流中水力坡度線和浸潤(rùn)線重合。（正確）滲流模型中滲流流速與實(shí)際空隙中的平均流速是相等的。（錯(cuò)誤）在無(wú)壓滲流中，重力水的自由表面稱為浸潤(rùn)線。（錯(cuò)誤）達(dá)西定律是滲流中最基本的定律，它適用于所有的滲流。（正確）三、 簡(jiǎn)答題滲流模型是如何建立的，為什么可以如此建立？答：把包括土顆粒組成的骨架在內(nèi)的整個(gè)空間看做滲流流場(chǎng)，認(rèn)為流體在該流場(chǎng)作連續(xù)流動(dòng)，用虛擬的流速代替實(shí)際流速，稱為滲流模型。因?yàn)橥寥李w粒組成的通道相當(dāng)復(fù)雜，滲流運(yùn)動(dòng)要素不便于統(tǒng)計(jì)、量測(cè)，引入滲流模型概念，即把整個(gè)滲流流場(chǎng)看成流體的連續(xù)流動(dòng)，可借用管流、明渠流建立的的概念。達(dá)西定律與裘皮幼公式的區(qū)別和聯(lián)系。答：滲流達(dá)西定律表示為：卩=kJ，而裘皮幼公式可表示為：u=v=kJ，裘皮幼公式表明漸變滲流中平均流速與點(diǎn)流速是相等的，即滲流的過(guò)流斷面流速分布為矩形。滲流達(dá)西定律與裘皮幼公式都適用于滲流層流。

四、 計(jì)算題一渠道位于河道的上方（參考圖9-6）,渠道和河道之間有透水層，相距=200m,渠道右岸水深3.0m,河道左岸水深為4.0m,土層滲透系數(shù)二0.001cm2厶，不透水層底坡=0.003,按平面滲流處理，求單寬渠長(zhǎng)的滲流量并繪制浸潤(rùn)線。解:參考例題9.1答案：?jiǎn)螌挐B流量0=0.33//s=33O%72/s.繪制浸潤(rùn)線（略）如圖所示為基坑排水，設(shè)4個(gè)普通完全井，圓形分布，圓的半徑為30m,井徑相同為0.2m,含水層厚H=10m,滲透系數(shù)=0.02cm/s,據(jù)工程需要，基坑內(nèi)中心水位降深S>3m,假設(shè)各井抽水量相同，求總的抽水量。解:此題為井群的水力計(jì)算，可直接用公式求解。解:此題為井群的水力計(jì)算，可直接用公式求解。答案:箕=0.0984ma/so第10章一、 選擇題重力相似模型中，流速比尺等于幾何比尺的（C）次方。TOC\o"1-5"\h\zA. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5重力相似模型中，流量比尺等于幾何比尺的（A）次方。A. 2.5 B.2 C. 1.5 D. 1重力相似模型中，時(shí)間比尺等于幾何比尺的（D）次方。A. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5二、 判斷題凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程式，必然是一個(gè)齊次量綱式。（正確）力學(xué)相似的必要條件是幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似。（正確）三、 簡(jiǎn)答題1.為什么在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足?答：從理論上講，如同沿程損失一樣，在阻力平方區(qū)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)充分大時(shí)，粘性可忽略不計(jì)，所以，在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足。簡(jiǎn)述弗勞德準(zhǔn)數(shù)的物理意義。答：弗勞德準(zhǔn)數(shù)為常數(shù)，是指原型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)與模型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)相等，原型與模型量液流相似。四、計(jì)算題1. 有一單孔WES剖面混凝土溢流壩，已知壩高p=10m，壩上設(shè)計(jì)水頭H=5m，流量系數(shù)m=0.502，TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"p p溢流孔凈寬b=8m，在長(zhǎng)度比尺人=20的模型上進(jìn)行試驗(yàn)，要求計(jì)算：\o"CurrentDocument"p ,（1）設(shè)計(jì)模型流量；（2）如在模型壩趾測(cè)的收縮斷面表面流速u(mài)=4.46ms，計(jì)算原型相應(yīng)流速u(mài)cm cp解：首先計(jì)算原型流量、流量比尺、速度比尺。按原型與模型換算關(guān)系計(jì)算。答案：流量Q=0.221m3/sm流速v=19.95m/sm期末總復(fù)習(xí)一、 選擇題堰流流量Q與堰上全水頭H0的關(guān)系是（）。（a）1/2次方的關(guān)系 （b）1次方的關(guān)系（c）3/2次方的關(guān)系 （d）2次方的關(guān)系理想流體與實(shí)際流體的主要區(qū)別在于（）。（a）是否考慮粘滯性 （b）是否考慮易流動(dòng)性（c）是否考慮重力特性（d）是否考慮慣性在均質(zhì)孔隙介質(zhì)中，滲流流速u(mài)與水力坡降J的幾次方成比例（）。（a）1/2次方 （b）1次方（c）3/2次方 （d）2次方對(duì)于實(shí)際流體，總水頭線是（）的線。（a）沿程下降。 （b）沿程升高。。（c）沿程可升可降。（d）沿程不升不降。二、 判斷題判斷下列說(shuō)法是否正確。若正確在括號(hào)內(nèi)劃”，否則劃x。動(dòng)能修正系數(shù)與斷面流速分布有關(guān)。（）臨界雷諾數(shù)的大小與流體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。（）長(zhǎng)短是指管道幾何長(zhǎng)度長(zhǎng)的管道。（）謝齊（Chezy）公式適用于紊流粗糙區(qū)。（）按程沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，尼古拉滋試驗(yàn)曲線分為三個(gè)區(qū)。（）對(duì)于以重力為主導(dǎo)因素的流動(dòng)，可按佛勞德準(zhǔn)則進(jìn)行模型設(shè)計(jì)。（）三、 簡(jiǎn)答題等壓面是水平面的條件有那些？流體靜壓強(qiáng)的有那兩個(gè)特性？明渠均勻流有那些特性？說(shuō)明描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法（拉格朗日法與歐拉法）的主要區(qū)別。

四、繪圖題繪出下面圖中平面上相對(duì)壓強(qiáng)分布圖。繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。777777777777777777777777.五、計(jì)算題1.在封閉水箱中，h=L5m,乙-0.5*（如圖），壓力表讀數(shù)為4.9KN/m2，求A點(diǎn)和水面壓強(qiáng)。2.圓形有壓涵管穿過(guò)路基，管長(zhǎng)1=50*,管徑d=1.0*,上下游水位差H=3*,管路沿程阻力系數(shù)入=0.°3,局部阻力系數(shù)：進(jìn)口°廣°.5，彎管°b=O'5，水下出口7廣1.°，求通過(guò)流量？寬為1m的矩形閘門(mén)AB,傾角45°，水深七=3*,七=2*，求作用于閘門(mén)上的靜水壓力和作用點(diǎn)。參考答案一、 選擇題1.(c)2. (a) 3. (b) 4.(a)二、 判斷題1.(V) 2.(x)3.(x)4.(V) 5.(X) 6.(V)三、 簡(jiǎn)答題1.答:①同一介質(zhì)②連續(xù)③質(zhì)量力只有重力。2.答：(1)流體靜壓強(qiáng)方向垂直且指向受壓面。(2)流體靜壓強(qiáng)大小與受壓面方位無(wú)關(guān)。答：(1)過(guò)流斷面面積、水深沿程不變。過(guò)流斷面平均流速、流速分布不變。底坡線、總水頭線、水面線三線平行。沿水流方向重力分量與摩擦力平衡。答：拉格朗日法描述的是質(zhì)點(diǎn)系法，跟蹤流體質(zhì)點(diǎn)，研究其在空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；歐拉法是在空間設(shè)點(diǎn)，描述任意空間位置上流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。四、 繪圖題(略)五、 計(jì)算題1.解：A點(diǎn)的壓強(qiáng)：p-p,pgZ=4.9,1x9.8x0.5=9.8kpaAb水面壓強(qiáng):p-p-pgh-9.8-lx9.8x1.5=-4.9kpa0A解：（繪出上下游過(guò)流斷面1-1、2-2） 因?yàn)楹拥垒^寬，忽略上下游流速的影響，以下游水面為基準(zhǔn)面列能量方程:H+0+0=0+0+0+hH=h=（人丄+…+2…+…）——wdebse2g=(0.0350+2x0.65+1)打1 2g V=-^v'2X9.81X3=3.936m/s流速：v3.8Q=v竺=3.9363.14*12=3.09m3/s TOC\o"1-5"\h\z通過(guò)流量： 4 4解：（1）繪出閘門(mén)上下游的壓強(qiáng)分布圖(2)閘門(mén)上的合力b bP=—pghh/sin0-—pghh/sin02 11 2 22P=—x1x9.8x3x3/sin(45)一—x1x9.8x2x2/sin(45)=34.65kN^2 ^2(3)閘門(mén)上的合力作用中心(對(duì)閘門(mén)下端之矩)b 1 b 1lP=—pghh/sin0h/sin0-—pghh/sin0h/sin0c2 11 31 2 22 321bl= pg/sin20(h3一h3)cP6 1 2l=^^丄x1x9.8/sin2(45)x(33-23)=1.79mc34.656h=lsin0=1.79xsin(45)=1.27mcc合力作用中心hc距閘門(mén)下端垂直距離為L(zhǎng)27m解：（1）求Fr1.6vQ1.6Fr=-^==——= =0.44 :gh bh:gh2x0.7x、9.8x0.7*如 m■m（2）判斷急流還是緩流因?yàn)镕r<1所以該水流是緩流期末總復(fù)習(xí)（2）一、 選擇題在下列命題中選擇出正確的說(shuō)法，添在括號(hào)內(nèi)。流體中粘性摩擦力的大小與（）無(wú)關(guān)。（a）兩流層間速度差 （b）流體種類（c）流層的接觸面積 （d）接觸面壓力理想流體與實(shí)際流體的主要區(qū)別在于（）。（a）是否考慮粘滯性 （b）是否考慮易流動(dòng)性（c）是否考慮重力特性 （d）是否考慮慣性均勻流特征不包括（）。（a）流線平行 （b）過(guò)流斷面上符合靜水壓強(qiáng)分布（c）流速及流速分布流程不變 （d）流速緩慢圓管層流中斷面平均流速等于管中最大流速的（）。（a）1/2 （b） 1/3 （c）2/3 （d）1/4二、 判斷題TOC\o"1-5"\h\z恒定流一定是均勻流。 （）靜壓強(qiáng)大小與受壓面方位無(wú)關(guān)。 （）無(wú)論流體作何種運(yùn)動(dòng)，水平面都是等壓面。 （）真空壓強(qiáng)是指沒(méi)有大氣存在時(shí)的壓強(qiáng)。 （）總流伯努利能量方程只適用于恒定流。 （）動(dòng)量修正系數(shù)與速度平方成正比。 （）三、簡(jiǎn)答題寫(xiě)出流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)加速度的表達(dá)式，并說(shuō)明其各項(xiàng)的意義。試根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)，說(shuō)明紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)€與Re和K/d的關(guān)系。薄壁小孔口恒定自由出流，流量Q與孔口全水頭H0是幾次方的關(guān)系？寫(xiě)出明渠均勻流形成的條件？四、繪圖題繪出下面圖中平面上相對(duì)壓強(qiáng)分布圖。 % 『油^77777777777777777777777：繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。五、計(jì)算題1.如圖所示，一端封閉的容器中裝有水，求A,B,C三點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)。水泵系統(tǒng)如圖，管徑』=200mm,流量為Q=QAm3/s,吸水管與壓水管的總長(zhǎng)為30m,沿程阻力系數(shù)X=0.02吸水管設(shè)有帶閥門(mén)的蓮蓬頭。閥所有彎頭。彎=°3,兩水面高差1=1?！?，求水泵揚(yáng)程。（22分）有一矩形底孔閘門(mén)，高S3*,寬b=2m,上游水深%=饑，下游水深\=5m?求作用于閘門(mén)上的靜水壓力和作用點(diǎn)。（16分）=2x2+y,u=2y2+z,u=-4（x+y）z+xy_一宀、亠，，、一口—亠亠，、、4.檢驗(yàn)x y z 不可壓縮流體運(yùn)動(dòng)疋否存在？（10分）期末總復(fù)習(xí)（2）參考答案一、選擇題1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。、判斷題1.(x、判斷題1.(x) 2.(”)3.(x) 4.(x) 5.(”) 6.(x)三、簡(jiǎn)答題（每小題3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtd三、簡(jiǎn)答題（每小題3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtdu du duxuxuxxdx ydy zdzdududududu——y=——+u——+u——+u——ydt dt xdx ydy zdzdu du du du du=z=z+uz+uz+uz-dtdtxdx ydy zdz以上三式中等號(hào)右邊第一項(xiàng)表示在每個(gè)固定點(diǎn)上流速對(duì)時(shí)間的變化率，稱為時(shí)變加速度（當(dāng)?shù)豥u du duu—u—u x—加速度）。等號(hào)右邊的第二項(xiàng)至第四項(xiàng)之和x氓ydy z邊du du duu—y+u—y+u xdx ydy zdzdu du duu—+u—+u xdxydyzdz是表示流速隨坐標(biāo)的變化率，稱為位變加速度（遷移加速度）。因此，一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)在空間點(diǎn)上的全加速度應(yīng)為上述兩加速度之和。2.答：⑴紊流光滑區(qū)=/3（Re）（2）紊流過(guò)渡區(qū)X=f4（Re，K/d）（3）紊流粗糙（阻力平方）區(qū)3.答：3.答：Q與H01/2成比例。答：（1）恒定流。（2） 長(zhǎng)直棱柱形渠道，糙率n不變。（3） 無(wú)支流匯入、流出。（4） 渠道順坡。

四、繪圖題（答略）2.繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。（答略）五、計(jì)算題1.解:（1） A點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng):p=p-pgh=0-lx9.8x3=一29.4kNA0（2） B點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng):（3） C點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng):p=p+pgh=0+1x9.8x2=19.6kNc“2.解：（1）管中流速v=迫==3.18m/sKd2 …0.22(2)列(2)列1-1到2-2能量方程z+%+況+H=z+仏+生+&+C+C)蘭+入空1 pg 2g 2 pg 2g 閥彎岀口 2g d 2g (W分)（3）求揚(yáng)程iv2 303182H=z-z+眞+C+人-)?=10+(2.0+0.