水力学试卷及问题详解

1、水力学试卷班级：姓名：学号：成绩：一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题共10小题，每小题2分，共20分）B.沿程阻力系数？D.堰流流量系数m）C.临界流D.可以是急流或缓流A在基准面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C.在管轴线以下的部分D.在基准面以上的部分4. 有两条梯形断面渠道1和2,已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡ii>i2,则其均匀流水深hi和h2的关系为（）A.hi>h2B.hi<h2C.hi=h2D.无法确定5. 对于弁联长管道，每根管道的（）相等。A.流量B.切应力C.沿程水头损失D.水力坡度6. 平衡液体的等压面必为（）A.水平面

2、B.斜平面C.旋转抛物面D.与质量力正交的面7. 理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A整个流场内各点的总水头（z-p/-u212g）相等B只有位于同一流线上的点，总水头（zp/u下列物理量中，有量纲的数为（a） A ?佛汝德数Frb） C .渗流系数k2.缓坡明渠中的均匀流是（a） A .缓流 B.急流/2g）相等C沿流线总水头（z'p/'u2/2g）沿程减小D沿流线总水头（z-p/u2/2g）沿程增加8. 有一溢流堰，堰顶厚度为2m,堰上水头为2m,则该堰流属于（）A?薄壁堰流B.宽顶堰流C.实用堰流D.明渠水流9. 同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（

3、）A?增大B.减小C.不变D.不一定10. 一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（）倍A.1B.2C.2D.4二、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题共8小题，每空格2分，共16分）管流的负压区是指测压管水头线31.有一明渠均匀流，通过流量Q=55m/s,底坡i=0.0004,则其流量模数K=2 .水泵进口真空计的读数为pk=24.5KN/m,则该处的相对压强水头为m3 .矩形断面渠道，水深h=1m,单宽流量q=1m 有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形

4、式。/s,则该水流的佛汝德数Fr=。4?宽顶堰的总水头Ho=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m，此时堰流为出流。5.渗流杜比公装表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为O6?已知谢才系数C=100m1/2/s,则沿程阻力系数二o7.当液流为流时，流线与迹线重合。&直径为1m的管道中的水流，其水力半径为。三、作图题（本大题分3小题，每小题4分，共12分）1. 画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。2. 画出如图短管上的总水头线与测压管水头线四、计算题（本大题分5小题，共52分）1. （本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB,宽为1m（垂直于纸面

5、方向），半径R=1m,E2m,h23m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用h2点。2. （本小题10分）有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=3m,在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m,不计行进流速,求管道中通过的流量。HL/21m（本小题12分）如 二30。，渐变段长T3.图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角L=10m,渐变段中水体重量G=2KN,进水管直径di=0.2m,流速Vi=1m/s,形心点相对压强水头p1/50m水柱高，出水管直径d2=0.1m,不计水头损失，试求固定段管路所受的彳用力Rx和Ry。-1L4. (本小题10分)在矩形断面河道上，

6、有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深H=8m,闸门开度e=2.5m,闸下游水深ht=4.5m,闸门宽度b=8m,(闸门垂向收缩系数2=0.625,堰流的流量系数m=0.34,闸孔出流的流量系数=0.60-0.18e/H),不计行进流速，试求：(1) 通过水闸的流量；(2) 判断闸下游的水流衔接形式，弁判断闸下是否要建消能工。H产一r-hie5. （本小题10分）对于流动Ux=2xy,Uy=x2-y2的平面流动，要求:（1）判断是否是不可压缩流体的流动？若流动存在，求流函数。（2）判别是无旋流还是有旋流？若为无旋流，确定其速度势函数。答案：一、单项选择题（20分）1.C3.C2. A4.B

7、5. C6.填空题（D8.C16 分）37.B1.2750m /s2.-2.5m3.0.32m4.自由出流5.矩形 / 或均匀分布6.0.007849.A10.D7?恒定流8. 0.25m三、 作图题AC四、计算题1.（10分）画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）；水平方向静水总压力：PxhhcA=9.82.511=24.5KN（）（2分）垂直方向静水总压力：Pz=V=9.8（311T312/4）=21.71KN（）（2分）总静水总压力：P=.PXP左24.5（ 10 分）以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程：得hf /2 =1m（4分）列水箱和出口断面

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）与水平方向的夹角：门-tg旦二tg,2171=41.5（1分）Px24.5（1分）距底部B点的垂直距离：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断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为Rx和Ry ,（水流方向为x轴，与水流方向垂直为y轴）x方向大的动量方程：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方向的动量方程：RyGcos30 =0（3分）Ry =Gcos30 =2 0.866 =1.73KN

10、（2 分）水流对管壁的作用力与 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 ,所以为闸孔出流（1分）假定为自由出流（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,所以闸孔为自由出流，假设正确。（2 98X1.563 3hk-.:q2/ga3117.032/9.8=3.09m（1分）由于hc<hk,所以出闸水流为急流，又hthk,所以下游河道为缓流（1分）则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1分）要设消能工。（1分）5.（10分）（1）因为如？巴=2y-2y=0,满足连续性方程，所以该流动是不可压缩流体的&by流动。（2分）流函数d-=Uxdyuydx=2xydy（x2y2）dx叩二xy2x3/3C（3分）1 CUy&x