东北农业大学网络教育学院水力学本科网上作业题参考答案.doc

东北农业大学网络教育学院水力学本科网上作业题参考答案第一章参考答案一、判断题：1.正确2.正确3.错误4.错误5.正确6.错误7.正确8.错误9.错误10.错误11.正确12.错误13.正确14.错误二、选择题1.A 2.B 3.C 4.C 5.D 6.c 7.A 8.A 9.B 10.C11. A 12.C 13.A 14.D 15.A 16.A 17.B 18.D 19.C 20.D21.B 22.B 23.C 24.D 25.B三、填空题：1.绝对压强，当地大气压2.绝对压强3.垂直，受压面方向4.静水压力5.代数和6.水静力学、水动力学7.理论分析法、科学实验法8.质量9.粘滞性、粘滞力10.速度差（du）、距离（dy）、11.液体的压缩性或弹性、体积压缩率k、体积模量K12.没有粘滞性13.总应力、应力14.质量力15.单位质量力16.密度17.易于流动 、不易压缩、均质等向18.有无粘滞性19.层流运动，牛顿液体20.2， 不存在.21.水平面。四、计算题1.解：令塔中水位与水银测压计左支水银面高差为h2，h2=2-1。从测压计左支来看，1高程处的相对压强为：p=g2-1=gh2从测压计右支来看，p=Hggh1。所以：h2=Hggh1g=15.78m塔中水位2=1+h2=502+15.78=517.78m2.解：三组U型测压计的左右液面分别记为1,2,3,4,5,6，根据题意，当Pm=Pa时，各水银面高程相同。当PmPa时，各水银面偏离水平面0-0的高差都是h。设水平面0-0的高程为z0.考虑界面3的压强，有：pa+gz6-z5-gz4-z5+gz4-z3=pM+gz0-z1-gz2-z1+gz2-z3pM-pa=6gh-5gh3.解：设左右容器的液面高程分别为z01和z02，两个差压计左右液面高程分别为z1，z2，z3，z4，由静压强分布公式，得：gz01-z1=gz02-z2+1gz2-z1gz01-z3=gz02-z4+2gz3-z4两式相减：gz3-z1=gz4-z2+1gz2-z1+2gz3-z4h1+h2=1h1+2h2=1h1+2h2h1+h24.解：闸门AB上的水压力P= 表示闸门AB的长度。 KN 作用点D，AD= 重力G作用点C，AC= =h T= =76.34kN 打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN第二章参考答案一、判断题：1.错误2.正确3.正确 4.正确 5.正确 6.错误 7.正确 8.正确 9.错误。二、选择题1D 2C 3B 4A 5C 6B 7B 8B 9D 10C 11D 12B 13D 14B三、填空题1. 答案：时间 2. 答案：渐变流；急变流 3. 答案：总水头线坡度 （水力坡度）4.答案：孔口出流 5.答案：大 6. 答案：27.答案：真空 8.答案：15.71 9.答案：2.47 10.答案：均匀流；非均匀流 四、计算题1. 解：取管中心轴为基准面，水箱中取1-1断面，压力表处为2-2断面，闸门关闭时P1=h所以自由液面至管中心轴距离 h=28.57m闸门打开后，列11、22断面能量方程 h+0+0=0+P2+v222g得： v2=20.98 m/s Q=v2A2=37.1m3/h2.解：设这两个断面上的总水头分别为H1和H2，两者之差就是水头损失hw。沿流动方向，总水头时减小的，由此可判断水流方向。 vA=vB（dBdA）2=4.8m/s HA-HB=Z+PA-PBg+vA2-vB22g=3.163 m由于HA-HB0，因此水从断面A流向断面B。两断面之间的水头损失hw=3.163 m。3.解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面11和喷嘴出口断面22的能量方程 (5分)求得喷嘴出口流速和流量为 (1.5分) 橡胶管道内的流速为 (1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程 N (6.5分) 水流对喷嘴冲击力为 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) 第三章液流型态及水头损失参考答案一、填空题1答案：液体具有粘滞性，液体内部质点间产生相对运动2.答案：沿程水头损失，局部水头损失3答案：湿周4.答案：，d/45.答案：时间6.答案：20007.答案：均匀8.答案：9.答案：500,100010.答案：涡体的形成11.答案：抛物线12.答案：粘性底层13.答案：谢齐公式，14.答案：液体存在粘滞性和边界的影响。二、选择题1A 2B 3C 4A 5B 6A 7A 8B 9A 10C三、判断题1对 2错 3对 4对 5错 6错 7对四、计算题1.解：（1）求沿程水头损失第一管段：hf1=1l1d1v122gv1=QA1=1.415m/shf1=1l1d1v122g=0.63m第二管段：hf2=2l2d2v222gv2=QA1=2.04m/shf2=2l2d2v222g=0.663m所以hf=hf2+hf1=0.63+0.663=1.293m（2）求局部水头损失进口水头损失 hj1=1v122g=0.051m逐渐收缩水头损失hj2=2v222g=0.032m阀门水头损失 hj3=3v222g=0.423m所以hj=hj3+hj2+hj1=0.051+0.032+0.423=0.506m（3）要保持Q为25000cm3s所需水头以0-0为基准面，对水箱液面上与管子出口取能量方程式H+0+0=0+0+v222g+hw得H=v222g+hw因为hw=hj+hf=1.293+0.506=1.799所以H=v222g+hw=2.011m2.解：v1=Qd12=10.186m/sv2=Qd22=2.546m/shj=（v1-v2）22g=2.978m对1-1断面和2-2断面应用能量方程，有z1+p1g+v122g=z2+p2g+v222g+hj两个断面都处在渐变流中，压强分布服从静水压强分布规律，因此：p1+gz1-z2+gz3-z4=p2+gz2-z4由于管道水平放置，因而断面1-1和断面2-2的中心高度相等，z1=z2。此外，U形管左右水银面的高差z3-z4=h，所以z1+p1g=z2+p2g+（1-）h依据能量方程1-h=v122g-v222g-hj=1.985m所以 h=0.158m第四章参考答案一、填空题1.不随时间而变2.自由出流管道3.最高位置4.自由出流 淹没出流5.技术 经济条件6.串联管道7.并联管道8.分叉管道9.沿程均匀泄流管道10.连续方程 能量方程 动量方程11.淹没12.大13.短管，长管。二、判断题1对 2对 3错 4对 5错 6对 7错 8对 9对 10 对三、选择题1D 2C 3D 4A 5D 6C 7D 8A 9B 10C 11A 12D四、计算题1.解：铸铁管的粗糙系数为n=0.0125，算的沿程损失系数为=0.0245.查管道局部损失系数表，得水管进口的局部损失系数1=0.5，出口的局部损失系数4=1。两处折管的局部损失系数分别查表得2=0.3646，,3=0.2344.对两渠的水面应用伯努利方程，有z=（+1+2+3+4）=8.224解得： Q=0.678/s2.解：钢管的粗糙系数n=0.012，由沿程损失系数的计算公式=8gn2R1/3可得吸水管的沿程损失系数1=0.0306，压力管道的沿程损失系数2=0.0337管流速：v1=1.592m/sv2=2.829m/s管流的水头损失：hw=l1d1+1+2v122g+l2d2+3+4+5v222g=5.486m水泵的有效扬程：H=z+hw=29.986m实际扬程：Ht=H/=37.483m3.解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 将参数代入上式计算，可以求解得到 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。 第五章参考答案一、判断题1对 2错 3对 4错 5对 6对 7错 8对 9对 10错 11对二、选择题1A 2D 3D 4A 5B 6D 7D 8A 9B 10C 11D 12B 13B三、填空题1. 自由表面，大气压强2.明渠恒定流，明渠非恒定流3.明渠恒定均匀流，明渠恒定非均与流4.边坡系数5.底坡6顺坡明渠7.水力最佳断面8.一半四、计算题1解：明渠的过水断面A和水力半径R分别为：A=（b+mh）h=5.04mR=Ab+2h1+m2=0.749m利用曼宁公式计算流速和流量，有v=inR2/3=1.32m/sQ=vA=6.651m3/s2.解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积 m2 (1.5分) 湿周 m (1.5分) 水力半径 m (1分) 舍齐系数 (2分) 通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分) 第六章参考答案一、判断题1错2错3错4对5错二、选择题1D 2B 3C 4A 5C三、填空题1答案：缓流、临界流、急流2答案：非均匀渐变流3答案：缓流、临界流、急流（顺序不可变）4答案：弗劳德数5答案：临界水深6答案：缓坡、陡坡、临界破7答案：水跃8答案：水跌9答案：水舌10答案： 缓流。11.答案： ， 。12.答案：陡坡， 缓流， 减小。四、计算题1.解：测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=02.解：3.解：解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm m因为收缩断面水深 hc =1.1 m hk 为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hchc 5.81m因为 hc ht ，该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。估算消力池深d，取水跃淹没系数 sj 1.05则池深约为 d = sj hc- ht =1.0535.81 4.7 = 1.40 m第七章水跃参考答案一、填空题1小于，大于2弗劳德数3相同，共轭水深4缓，缓，临界，临界，急，急5缓，急6淹没，远离，临界7大二、选择题1C 2B 3B三、判断题1错 2错 3对 4错 5错 6对四、计算题1.解：跃前水深的弗如德数Fr1Fr1=v1gh1=9.035由于Fr19,所以这个水跃是强水跃跃后水深h2=12h11+8Fr12-1=6.144m第八章作业题参考答案一、判断题1对 2错二、填空题1.薄壁堰流；实用堰流；宽顶堰流2.急流3.3/2 。三、计算题。1. 解：流量计算公式：Q=m0b2gH32其中m0=0.403+0.053HP1+0.0007H=0.403+0.0530.20.4+0.00070.2=0.422则通过流量为 Q=0.4220.529.80.232=0.0836 m3/s2.解： H0=H+V022g=4.073 m =0.60-0.176eH=0.556 Q=be2gH0=24.84 m3s四、选择题1A 2C 3B 4D十五章 渗流参考答案一、判断题1错 2错 3对 4对 5错二、选择题1D 2D 3B三、填空题1.v=kj，12.完全井指井底直达不透水层而非完全井指井底未达不透水层四、计算题解：因h1h2，故渗流的浸润曲线为壅水曲线，具体计算分以下两大步