【水力学】-大学水力学试卷

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1.5分，共15分）下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（ ）运动粘滞系数 B.动力粘滞系数C.体积弹性系数 D.体积压缩系数临界坡明渠中的均匀流是（ ）缓流 B.急流 C.临界流 D.可以是急流或缓流下列情况中，总水头线与测压管水头线重合的是（ ）实际液体 B.理想液体 C.长管 D. 短管12n>n，则其均1 2匀流水深h和h的关系为（ ）1 2A．h>h B. h<h C. h=h D.无法确定1 2 1 2 1 2下列水流中，时变（当地）加速度为零是（ ）A．恒定流 B.均匀流 C.层流 D.一元流某陡坡渠道，临界水深为1.5m，正常水深为1.0m，当实际水深为1.3m时所发生的水面曲线为( )a B. a C. b D. b1 2 1 2静止液体中某点的真空压强水头为1m，则该点的绝对压强为（ ）A. 107.8kN/m2 B.88.2kN/m2 C.9.8kN/m2 D.-9.8kN/m2下列水流中，属于非恒定有压流的是（ ）堰流 B.水跃 C.水击 D.闸孔出流一管径从大到小渐缩的管道中，雷诺数沿水流方向（ ）增大 B.减小 C.不变 D.不一定沿程水头损失与流速一次方成正比的水流为（ ）层流 B.紊流光滑区 C.紊流过渡区 D.紊流粗糙区二、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题共9小题，每空格1分，共15分）1．有一管径d=0.4m的管道，其糙率n=0.025，则水力半径为 其流量模数K=m3/s。2．静水压强的特性为 、3．有一溢流堰，堰顶厚度为10m，堰上水头为2m，则该堰流属于 ；堰上总水头H0=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m，此时堰流为 出流。4．理想液体与实际液体最主要的区别在于 。渗流达西公式的适用条件为 渗流杜比公式与渗流达西公式的区别在于 。6．已知谢才系数C40m1/2/s，则沿程阻力系= 。7．当液流为 流时，流线与迹线重合。8．正坡明渠渐变水流的水面曲线共 条，而正坡地下河槽中渐变渗流的浸润曲线共条。9．描述液体运动的两种方法分别为 、 。三、计算题（本大题分6小题，共70分）1．（本小题12分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4AB垂直1于纸面方向），R=1mh1

2m，h

3m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方2向和作用点。21 22．（10分）L=10md=0.1mH=2.5m，沿程阻力系数λ=0.02ζ=0.5、ζ=1.51 2（1）阀门全开时管道中通过的流量。（2）阀门由全开突然关闭时管道中的水击压强水头。（水击波波速为1000m/s）3．（本小题14分）如图示一直径d10.15m的钢管，水平放置，其末端用螺栓连接一收缩段，水流通过收缩段流入大气中，出口断面直径d2不计水头损失，求螺栓所受作用力。

0.05m，已知管中流速为V1

3m/s，5．（10分）n=0.02i=0.0001b=4m，在发生均匀流时，过水断面形状满足水力最优（佳）断面。求：（1）均匀流时渠道通过的流量；（2）均匀流时佛汝德数及临界水深。6．（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深tH6me2mhb4m，（闸门垂向收缩系数t 0.625m0.600.18e/H），不计行2进流速，试求：（1）通过水闸的流量（自由出流）；（2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。HHeht一、单项选择题1-A；2-C； 3-C；4-A；5-A6-D；7-B； 8-C；9-A；10-A二、填空题1 0.1m;0.12/31.083m3/s静水压强的方向垂直指向作用面；同一点不同方向上的静水压强大小相等宽顶堰；自由出流理想液体不考虑液体的黏滞性层流均匀渗流；达西公式适用于均匀渗流而杜比公式适用与非均匀渐变渗流6 0.0497 恒定流8 8；29 拉格朗日法、欧拉法三、计算题1解：水平分力：P gh Ax cx x

10009.81.52129400N29.4kN （3’）垂直分力：P10009.8(2122z

12)23806.2N23.806kN (3’)4合力：P2P229.42P2P229.4223.82

(2’)方向：与χ方向的夹角为Parctg zPPx

arctg

23.80629.4

arctg0.809739.00 (2’)作用点距水箱底部距离：eRsin1sin3900.629m (2’)2解：（1）列水箱断面和出口断面的能量方程（出口断面中心所在平面为基准面），得：H

LV2

V2

V2V2

(

L

1)V2

5V2

(5’)d2g

12g

22g 2g D 1 2

2g 2g2gH/519.62.5/5所以V2gH/519.62.5/5QVA3.134

0.120.02458m3/s (2’)（2）H3

aV10003.13319.4m (3’)g 9.8Q

4

d2 3 d1

0.1520.053m3/s (1’)V2(d1/d2)233227m/s (1’)列管道和出口断面的能量方程：p V2 p V2z11 11 z22

22hwg 2g代入数据得：

g 2g0p132 002720g 19.6 19.6所以：360kN/m2 (5’)

3604

0.1526.36174kN6361.74N (1’)0 (1’)假定螺栓对水流的作用力为R（方向左）则由动量方程得： F PPRQ(V V

) (2’)x 1 2 22 11即：RQ(V2)6361.7410000.053(275089.74N (2’)水流对螺栓的作用力R’=R(1’)5解：（1）水力最优断面时，水深h=2m (1’)RAbh

42

(1’)x b2h 422Vi1/2R2/3 0.000112/3n 0.02

0.5m/s (2’)9.82QVAVbh0.584m3/9.82gh30.10（2）Fr gh30.10

0.5

0.113

(2’)q23g(4/4)2q23g(4/4)239.8c6

467 ()解：（1）0.600.18e/H0.600.182/60.54 （1’）2gHQ2gH

0.5442

46.85m3/s (4’)19.662（2）h e0.625219.662cqQ/b46.85/411.71m3/s/mhhc(

1)1.25(

1)4.15m

(4’)18q18q2gh31811.7129.81.253c由于h4.15mhc t

3m所以是远驱式水跃衔接 (2’)需设置消能工 (2’)天津大学研究生院2000年招收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号：431 一基本概念题1 （5 分）简述静水压强的两个重要特性；在国际单位中，静水压强的单位是什么？（6分）解释绝对压强，相对压强，真空度的概念。（7分）实际液体运动存在层流和紊流两种流态，可用雷诺数Re来判别。①写出管流时雷诺数Re的表达式；②说明每个符号代表什么？③解释雷诺数的物理力学意义。（6分）解释容重和密度的概念；写出它们的国际单位5分）画出AB受压面上的静水压强分布图5分）画出曲面AB上的压力体图6分）指出图中－1，2－，－3哪些是等压面，哪些不是等压面？5分）某一过水断面给出了三个物理量zp/，分别写出;②测压管水头；③总水头分）2.151－11.5米；过水面积＝0.05m2，2－2过水面积＝0.02m2,两个断面间水头损失，管中流量＝20L/。试求－2断面上的测压管高度。已知（提示：注意流动方向）3（15分）1－12－2断面水深，略去水头损失，并假设1－1断面水深1m坝宽（垂直纸面方向）γ＝10KN/m35分）已知某流场的流速势为，为常数，试求及5分）已知物体在液体中所受的阻力F与液体密度ρ，液体粘μu，物体的大小（L表示）有关，试用量纲分析法π定理，求出在液体中运动的物体所受阻力的关系式。2001学题号：431基本概念题分）在孔口和管嘴出流中，如果孔径相同；作用水头相同，通过孔口的流量和通过管嘴的流量哪个大？为什么？ABC受压面的静水压强分布图。（6分）（1）（2）3ABCD（6分）（1）24.d0.1m，管中平均流V1.0m/s，试判别管中水流运动是层流还是紊流？（水的运动v＝0.0131cm2/s）.5．液流产生水头损失必须具备哪两个条件？（5分）6．在应用恒定流能量方程时，为什么不能把过水断面选在急变流断面？（5分）7.解释绝对压强，相对压强，真空度的概念。8.写出恒定平面势流中，流速势φ（x,y）,流函数Ψ x,y 与流速的关系（6分）计算题（55分）1 （7分）2.R＝1m测压管读数h200mmH求半球形堵头的总压力及作（15分）3,;，容重为γ的水流时，推求突缩水流的（要求：两式均表为的倍数关系）（提示：两测压管断面处均为渐变流，两断面相距很短，忽略该流段管壁摩擦力，并认为大管末端处压强等于大管内压强）（13分）4,,,如水池容积很大，水流行进流速可以忽略（（）求：①出口流速及流量Q ②绘出管路的测压管水头线和总水头线12分5．在管道和明渠均匀流中，总流边界上的平均切应力与断面平均流速，水力半径R，液体密度，液体动力粘滞系数，粗糙表面的凸起高度有关。试用量纲分析法（定理）推求与上述量的关系式（8分）天津大学研究生院2002收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号：431基本概念题（45分）图示平板闸门置于水中，当上，下游水位都上升1米（虚线所示。问b 中闸门上所受静水总压力的大小及其作用点是否改变？为什么？试用图解法分析之（6分）2.明渠均匀流有哪些主要水力特性分）3粘性底层很薄，仅十分之几毫米，它在水力学研究中确有十分重要的意义试通过粘性底层的厚度与绝对突起高度关系分析之（5分）4同一棱柱型长直道上的二个渠段，流量相同，且为恒定流在下列条件下：粗糙系数n不（其他参数都相; 底坡I不（，其他参数都相; 底宽b不同（，其他参数都相同试问二渠段的正常水深是否相同如不同分析前后两段哪段大？哪段小分）5．有一长直棱柱体渠道，断面为矩形，流量恒定，水深，单宽流量试判别该水流是急流，还是缓流？（5 分）6．淹没式宽顶堰的判别的充分必要条件式什么分）7．如图所示，为该装置即时的水流状态若阀门开度减小阀门前后两根测压管中的水面将如何变化？为什么分）8．等压面式水平面的条件是什么分）计算题分）图示密闭容器中盛有水，并装有一U行水银测压计，今测得h 0.45m,H 1.0m,求容器中水面上的相对压强？8分）。一弧形闸门，宽b4m圆心角a45，半径r2m门轴与水面齐平求作用在弧形闸门上的静水总压力及其作用线与水平面的夹角？（10分）3某一矩形断面平底渠道，宽度b 2.6m,河床在某处抬高，坎高a 0.3m,上游水深H＝1.8m,下游水深h 1.38m,局部水头损失为下游渠道流速水头的渠道的流量Q?2水R（12分）4D1.0m的混凝土管连成一条虹吸管跨过ftZ＝6.0m时，求虹吸管中最大真空值定性绘出虹吸管的测压管水头线。（18分）5还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？是有旋流还是无旋流？（7分）天津大学研究生院2003年招收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号单选题（每小题2分，共12分）在明渠均匀流中取一六面体其所受的外力作用在该六面体上（）a 切应力正压力b 正压力c 正压重力d 正压力切向力重力圆管的水力半径是（ ）（a）d/2bd/3cd/4dd/4 ３等直径圆管中层流的过流断面流速分布（为常数该流动（ ）a 恒定有旋流b恒定无旋流非恒定有旋流非恒定无旋流宽顶堰形成淹没出流的充分条件（）在尼古拉兹的沿程阻力系数实验中哪一个的阻力系数与雷诺数无关（）（a）紊流粗糙区（b）临界过渡区（c）紊流过渡区（d）紊流光滑区判断题（每小题3分，共24分）