【水力学】-研究生入学专业基础课考试大纲水力学

PAGEPAGE12011年硕士研究生入学专业基础课考试大纲水力学考试科目名称：水力学 考试科目代码：[876]一、考试要求：要求考生全面系统地掌握本学科专业基础知识和专业业务综合知识，并且能运用所学的基本理论和实验技能，说明和解决实践中的相关问题。考试为笔试、闭卷形式。重点考察学生对基本概念、基本公式、基本计算方法的掌握和应用能力。避免单纯的死记硬背，更多地强调理解及想象能力。二、考试内容：1）绪论a:连续介质模型b:作用于流体上的力c:流体的主要物理性质流体静力学a:流体静压强静压强概念及其性质，流体平衡微分方程，重力场中流体静压强的分布，压强的度量和计量单位。b:液体的相对平衡c:静水总压力作用于平面壁上的静水总压力和作用于曲面壁上的静水总压力；d:阿基米德原理本部分的重点是掌握点压强与总压力的计算方法。流体运动学a:流体运动的描述方法b:欧拉法的基本概念c:连续性方程d:流体微团运动的分析本部分的重点是掌握欧拉法的基本概念与连续性方程的应用。流体动力学基础a:伯诺里方程b:动量方程和动量矩方程c:恒定平面势流本部分的重点是能够灵活运用三大方程（连续性方程、伯诺里方程和动量方程）求解具体问题。5)量纲分析与相似原理a:量纲分析的意义与量纲和谐原理b:量纲分析法瑞利法与π定理法。c:流动相似概念及流动相似相似三定理、相似准则及模型实验。本部分的重点是掌握量纲分析法、相似准则及模型实验。流动阻力和能量损失a:流动阻力和能量损失的分类b:雷诺实验及实际流体的两种流动状态c:均匀流动基本方程及圆管中的层流运动d:紊流理论基础紊流运动的时均化，混合长度理论，紊流断面速度分布，尼古拉兹实验，紊流的半经验公式与经验公式及工业管道的柯列勃洛克公式。e:管道的局部损失及非圆管的沿程损失f:恒定总流水头线的绘制本部分的重点是掌握流态判别方法，圆管层流的运动规律，沿程水头损失及局部水头损失的计算方法，沿程阻力系数的变化规律以及影响因素，恒定总流水头线绘制方法。不可压缩流体的管道流动a:孔口与管嘴出流b:简单管路c:串、并联管路及沿程均匀泄流d:有压管路的水击本部分的重点是掌握有压管流的水力计算。明渠恒定流a:明渠均匀流的水力特征及其形成条件b:明渠均匀流的水力计算c:无压圆管均匀流d:明渠运动状态断面单位能量，临界水深与临界底坡，弗劳德数，缓流、急流与临界流及其判别方法，了解水跃与跌水的水力现象。e:明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的分析水面曲线的定性分析和定量计算，变底坡渠道水面曲线的连接。本部分的重点是明渠均匀流的基本概念及水力计算，临界水深的计算方法，急、缓流态的判别方法，明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的定性分析与衔接。堰流a:堰流及其特征b:宽顶堰溢流c:薄壁堰和实用堰溢流d:小桥孔径的水力计算e:水工建筑物下游的水流衔接与消能本部分的重点是堰流及其分类，堰流的基本计算。渗流a:渗流的基本概念b:渗流基本定律c:井、集水廊道和井群的计算本部分的重点是渗流的基本概念和基本计算。流动要素量测a:压强与液位的量测b:流速和流量量测c:流动显示与全流场测速法本部分的重点是压强、流速及流量的量测方法及计算。三、试卷结构：考试时间：180150题型结构a:概念型题重点考察学生对基本概念的理解程度，对于死记硬背定义者，b:证明型题此类型题在于考察考生综合运用所学知识，证明有关结论的能力。c:简答、分析型题通过此类考题考察学生运用专业或工程语言，简单准确的叙述能力。d:计算型题正确的思维方式，简洁而清晰的计算方法，准确的计算结果，将在这类考题中得以充分的检验。四、参考书目（水力学）伍悦滨、王芳主编，中国建筑工业出版社，2006.可参阅其它各工科院校工程流体力学或水力学教材水力学补修模拟复习题（一）1、单项选择题（3分）（1）静止液体中同一点各方向的压强 （ ）a、数值相; b、数值不;c、仅水平方向数值相; d、铅直方向数值最大 。本题难度：容易。主要考核学生对静水压强特性的理解。答案：a（2）在平衡液体中，质量力与等压面 （ ）、重合； b、平行 、斜交； d、正交。本题难度：中等。主要考核学生对等压面概念的理解。答案（3）液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是 （ ）、任意曲面； 、水平面 、斜平面； 、旋转抛物面。本题难度：容易。主要考核学生对等压面概念的理解。答案（4）液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为 （ ）a、10kN/m2 、-10kN/m2 c、12d、-12本题难度：容易。主要考核学生对静水压强换算的掌握。答案：b（5）过水断面是指 （ ）a、与流线平行的断面； b、与流线正交的横断面c、与流线斜交的横断面； d、与迹线正交的横断面。本题难度：容易。主要考核学生对过水断面的理解。答案（6）水力学中的一维流动是指 （ ）a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。答案：d（7）作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径管咀的过流量 （ ）a、大; b、小； 、相同； d、无法确定。答案：b（8）已知液体流动的沿程水力摩擦系与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 （ ）a、层流区； b、紊流光滑区； 、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区本题难度：中等。主要考核学生对沿程水力摩擦系的理解。答案（9）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（ ）、8； 、4； 、2； d1。答案：b（10）层流断面流速分布规律符合 a、对数分布； b直线分布； 、抛物线分布； d、椭圆分布。答案：c（11）d1/d2=12（ ）a、2：1 、1：1 c、1：2 、1：4答案：a（12）紊流粗糙区的水头损失与流速成 a、一次方关系；b、二次方关系；c、1.75～2.0次方关系；d、不能确定答案：b（13）水泵的扬程是指 （ ）a、水泵提水高度; 、 水泵提水高吸水管的水头损失 ;c、水泵提水高吸水管与压水管的水头损失 d、以上答案都不是 。答案：c（14）从力学角度看，雷诺数所表示的两种力的对比关系是 a、 惯性力与粘滞力 ； b、 惯性力与重力 ；c、 重力与粘滞力 ； d、 压力与粘滞力。答案、（15）紊流的流速分布为 （ ）a、呈抛物线分布 b、呈线性分布c、比层流分布更均匀 d、比层流分布更不均匀答案：c（16）长管的总水头线与测压管水头线 （ ）a、相重合； 、相平行，呈直线； 、相平行，呈阶梯状。答案：a（17）矩形水力最佳断面的宽深β= （ ）、1； 、2； 、3； 、4答案：b（18）在明渠中不可以发生的流动是 （ ）、恒定均匀流； 、恒定非均匀流；、非恒定均匀流； 、非恒定非均匀流。答案：c（19）在缓坡明渠中不可以发生的流动是 （ ）a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。答案：b（20）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某处水深h=0.4m，则该处水流的流态为 （ ）a、缓流； 、急流； c、临界流；答案：b（21）闸孔出流的流量与闸前水头的（ ）成正比。、1次方 b2次方 c、3/2次方 d1/2次方答案：d（22）堰流的流量与堰顶水头 成正比。、1/2次方 ； 、3/2次方 、2次方； 、1次方答案：b溢流坝下泄水流收缩断面水深h的共轭水深为h 下游河道水深为h 形成远离水跃的条件c c2 t，是 （ ）a、h=h 、h ＞h c、h ＜h d、无法确定t c2 t c2 t c2答案：c（24）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。答案：a（25）渗流的达西公式只能适用于 （ ）、恒定均匀层流 、恒定均匀紊流 、恒定均匀流；d、非恒定流。答案：aL（26）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λ=100，模型中水深为0.1m，则原型中对应点L水深为 （ ）a、 0.5、1c、5.0d、10。答案：d（27、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为10，则流速比尺为（ ）a、100； 、10； 、20； 50。答案：b（28）测量水槽中某点水流流速的仪器有 （ ）、文丘里计 、毕托管 c、测压管 、薄壁堰答案：b（29）量测明槽流量的仪器是（ ）a、文丘里计；b、电磁流量计；c、量水堰；d、孔板流量计。答案：c2、判断题（每小题3分）（1）理想液体就是不可压缩液体。 （ ）答案：错误（2）作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 （ ）答案：错误（3）均质连续静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。 （ ）答案：正确（4）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ）答案：错误（5）渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 （ ）答案：正确（6）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ）答案：错误（7）紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 答案：正确（8）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ）答案：正确（9）园管中层流的雷诺数必然大于3000。 答案：错误（10）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ ）答案：正确矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比为。 （ ）答案：正确（12）两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。 （ ）答案：正确（13）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ）答案：错误（14）缓坡上可以出现非均匀流急流。 （ ）答案：错误（15）陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 （ ）答案：正确（16）明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。 （ ）答案：错误（17）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大（ ）答案：错误（18）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 （ ）答案：正确（19）两个液流只要在相应点的速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的（ ）答案：错误3、问答题（每小题6分）（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？本题难度：中等。要求学生掌握理想液体的概念和水流运动分析方法。评分标准：写出定义，3分；原因叙述正确，3分。答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。（2“均匀流一定是恒定流评分标准：判断是否正确，3分。答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。本题难度：较难。要求学生掌握沿程水力摩擦系数λ的变化规律以便正确运用。评分标准：λ的变化规律表达正确，4分；说明，2分。2答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流21过渡区，λRe的函数；在紊流光滑区1

R；过渡区=f

R， ；粗糙区=f

（ ，紊3流粗糙区又称为力平方区。 R R（4）为什么舍齐公式vC 只适用于阻力平方区？本题难度：中等。要求学生能正确运用舍齐公式，了解糙率的来源。评分标准：正确叙述舍齐公式的来源，6分。以下类似答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。（5）为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击？控制压力管道内发生间接水击的措施有那些？答案：发生间接水击时，反射回来的减压波使阀门处的水击压强降低，防止过高的水击压强对管道的。控制压力管道内发生间接水击的措施主要有：延长阀门关闭的时间，缩短压力管道的长度，必要时设计调压井（塔）等。（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJ。4、计算题：ABG。试求：下游无水时启门（10分）题解和评分标准：解：闸门上的静水总压力P=pcA，

=9800N，α=δ 。静水总压力pc＝ρghc=1000×9.8×（1＋1.73×0.5）=18.27kN/m2 （2分）P=pcA=18.27×3×1.73÷sin60°＝109.6kN （2分）静水总压力作用点到转轴距离为L2211.731.154m （1分）3 211.73各力对转轴取力距Th2/tg60°－G×0.5h2/tg60°－PL=0 （3分）∴T=131.6kN （2分）即下游无水时启门力为131.6kN（2）水温10。C时，水的运动粘度ν＝0.0131cm2/s，管径为10cm，管中流速为100cm/s，试判别水流流态，并求在该管中转变为另一种流态时的流速（6分）说明：本题较容易。要求学生掌握水流流态的判别，并会进行雷诺数的计算。题解和评分标准：解： Revd10010＝76336＞2000，管内为紊流。 （3分） 0.0131如果要转变为层流则Revd≤2000，则v≤20002.62cm/s （3分） d（3）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积A=0.64m2，长l=50m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ=0.2，ζ=0.5，ζ=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。1 2 3Q（10分）说明：本题难度中等。要求学生掌握管道输水能力和方管的水力半径的计算。题解和评分标准：解： Hh ( l v2

(5分）w 4R 2gRA0.2m, x v4.16m/s, qv

vA2.662m3/s (5分）（如图d=2.0cmH=5.5M。由水箱至喷嘴的水头损失h=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9Ncm2。如用手握住喷wRv=0（15分）0本题难度较难。是能量方程和动量方程的综合应用题，要求学生掌握能量方程和动量方程的建立和计算。题解和评分标准：解：列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2-2能量方程v2H0000 2 0.5 (5分）2g2g5sv 2g5s2msvv 2msv

20.704

(1分）A3 AA3列X向动量方程pAR(v3 3 v 2x

v)1x

(6分）RpA Av(vv)187.79N3 3 33 2 3水流对喷嘴冲击力RR即为手握喷嘴所需之力。 (1分)（5）有一梯形渠道，底宽 b=10m，水深h=3m，边坡为1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求流量Q（8分）解：Abhmh239m2 （1分）xb2 1m2h（1分）RA（1分）RixRiC1R16n

81.0m12vC

（2分）Q=A.C.(Ri)0.5=145.1 m3/s （3分）（6）有一梯形渠道，底宽 b=10m，水深h=3边坡为1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。 （10分。说明：本题难度中等。要求学生掌握明渠均匀流公式、舍齐系数和流量计算。解：Abhmh239m2 （1分）xb2 1m2h（1分）RA（2分）xC1R16n

81.0m12（3分）Q=A.C.(RJ)0.5=145.1 m3/s （3分）（7）3WES=8.0P=35mH=3.2m，已知实用堰的流量系数m=0.5021=0.96，堰下游收缩水深hc=0.5m，相应宽度30m，下游水位低于堰顶，ht=3.5m。（12分）（1）求实用堰的流量Q（2）确定堰下游水跃衔接形式，说明堰下游是否需要修建消能设施？（3）如采用底流式消能，消能池中的水跃应为什么形式水跃？说明：本题难度较难。要求学生掌握堰的流量计算、水跃共轭水深计算、判断水跃的形式和消能池设计。题解和评分标准：（1P/H35/3.＞1.33是高堰，且为非淹没，实用堰的流量q23g3Q＝σsε1mnb 2gH 2 ＝0.96×0.502×3×8×2=293.3m3/s（5分q23g3（2）下游单宽流量q=Q/30=9.78m2/s

，临界水深h=

＝2.14m （2分）h=0.5m＜h

＜h=3.5m，而且h"

hc

k118q2gh3c1＝6.0m＞h=3.5mc k t

c 2 t 堰下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 （4分）（3）如采用底流式消能，消能池中的水跃应为微淹没式水跃水力学补修模拟复习题（二）1（2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（ ）a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（ ）a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。答案：d（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为a、1kN/m2 b、2kN/m2 c、5kN/m2 d、10kN/m2答案：b（4）水力学中的一维流动是指（ ）a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（ ）a、8； b、4； c、2； d、1。答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区答案：c0（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压H250mv为0a、1.54m b、2.0m c、2.45m d、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以发生的流动是（ ）a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。答案：c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（ 。abcd、非均匀急流。答案：b（10）b=1.5mQ=1.5m3/sh0.4m，则该处水流的流态为a、缓流；b、急流；c、临界流；答案：b闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（ ）成正比。a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方答案：d（12）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。abcd、薄膜水。答案：a（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰答案：b（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=1000.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为b、1米，λQ=1000； b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000； d、10米，λQ=100000。答案：d2（2分）（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （ ）答案：错误（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ）答案：错误（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ）答案：错误（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ）答案：正确（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ ）答案：正确（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ）答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 （ ）答案：正确（8）断面比能沿流程总是减小的。 （ ）答案：错误（9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大（ ）答案：错误（10）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。( )答案：正确3（2～4分）牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。答案：层流运动，牛顿液体液体中某点的绝对压强为 100kN/m2，则该点的相对压强为kN/m2，真空度为 。答案：2，不存在.只受重力作用，静止液体中的等压面是。答案：水平面。，。答案：液体存在粘滞性和边界的影响。khhk

，弗汝德数Fr1。（填写、、符号）答案：， 。在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越。答案：大。根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为和。答案：短管，长管。在水击计算中阀门关闭的时间Ts水击相长Tr的水击，称为 水击，把TsTr的水击称为水击。答案：直接，间接。2a 坡上的流（指急流或缓流）的水面线，这2Fr（指增大、减小或不变）答案：陡坡，缓流，减小。溢流堰的过堰流量与堰顶水头的次方成正比。答案：3/2。chc

的共轭水深hhh、、符号)c t t答案：填写、、符号(12) vmo.8m/svp=m/s。答案：4m/s。4（3～4分）（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。（2答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；12在层流到紊流过渡区λ仅是Re的函数在紊流光滑区λ=f（R；过渡区=f（R， ；123（粗糙区λ=f ，紊流粗糙区又称为阻力平方区。 RR3（Ri（4）为什么舍齐公vRi

只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。（5）流动相似的含义是什么？长，各段糙率相同)长，各段糙率相同)(5分)Ki<i1 Ki<i2 Ki>i3 KK解：1KN缓流 a1缓流Nb11i<i1 KNb32急流i<i2 Ki>i3 KKN3（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公vkJ。5、作图题：v=00定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 (5v=00v=00解：（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分6、计算题：A=0.64m2l=50m30折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通过的流量Q? （10分）解Hh

( l )v2

(5分)w 4R 2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数RA

0.2m, 0.220.51.01.9将参数代入上式计算，可以求解得到 v4.16m/s, QvA2.662m3/s (5分)即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。(如图)d=2.0cm。H=5.5mhw0.5m强p=4.9Ncm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分）1—1和喷嘴出口2—2的能量方程v2H0000 2 0.5 (5分)2g2g2g52

msQvA2

0.000314m3s

(1.5分)橡胶管道内的流速为v Q3 A3

0.706ms

(1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程pARQ(v3 3 2x

v )3xRpA3 3

Q(v2

v187.79N (6.5分)3水流对喷嘴冲击力为RR 即为手握喷嘴所需之力。 (1分)有一梯形渠道，底宽 b=10m，水深h=3m，边坡为1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。 (9分)解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积 Abhmh239m2 (1.5分)湿周 xb2 1m2hm (1.5分)水力半径 R

Am (1分)x舍齐系数 C

1R1680.90m12/s (2分)n通过的流量 Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/s (3分)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： (12分)1）坝下游是否发生水跃？ （4分）2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？ （4分）3)是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分）解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态，314.7229.8q=Q/B314.7229.83q2g3q2gk

2.81m因为收缩断面水深 hc=1.1m hk为急流，下游水深ht=4.7mhk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hc"chchc"＝2

( 18

q2gh3c

1.1( 18＝2

14.7229.81.13

＝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j＝1.05则池深约为 d=jhc"-ht=1.055.81–4.7=1.40m水力学补修模拟复习题（三）10220分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ( )A.3.75×10-9Pa·s B.2.4×10-3Pa·sC.2.4×105Pa·s D.2.4×109Pa·s2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是A.1-12-2断面B.2-23-3断面C.1-13-3断面D.3-34-4断面3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量( )A.QA>QBB.QA=QBC.QA<QBD.不能确定4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度B=2A，两管的水头损失关系( )hfB=hfAhfB=2hfAhfB=1.41hfAhfB=4hfA5.如图所示，水泵的扬程( )z1z2z+ z1 2z+ z+h1 2 w6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能( )A.给定水深h，求底宽bB.给定宽深比β，求水深h与底宽bC.给定最大允许流速［v］

，求水底h与底宽bmaxD.给定水力坡度J，求水深h与底宽b7.断面单位能量e随水深h的变化规律( )A.e存在极大值 B.e存在极小值C.e随h增加而单调增加 D.e随h增加而单调减少8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线( )3型 B.C3型 C.S3型 D.H3型9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分( )A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰10.速度v、长度、运动粘度v的无量纲组合( )vl2 v2l v2l2 vlv

v

v

v二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分)不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。潜体所受浮力的大小与其所在液体成正比。12.恒定流是各空间点上的运动参数都不变化的流动。13.圆管流的临界雷诺数Rec为 。14.水由孔口直接流入另一水体中，称出流。15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 。16.渠道中的水深h大于临界水深hc时，水流流态。17.水跃函数相等的两个不同水深称。18.自由出流宽顶堰堰上水流流态。19.达西定律适用渗流。20.具有自由液面的水流模型试验，一般选准则设计模型。三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)21.粘性22.断面平均流速23.粘性底层24.短管25.临界底坡四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)26.试述液体静力学的基本方程z p C及其各项的物理意义。g27.如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρ=800kg/m3，oilAAuA流速μ。A28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态?29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲线的变化趋势。五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)30.如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°，其自重G=19.6kNAAh=2.1m，试求打开闸门的最。31.d1=200mmd2=100mm，水y=20mm，水银密度ρ=13.6×103kg/m3，忽略管中水头损m失，试求管道输水流量Q。32.l=500m,h0=1.6m,n=0.025，Q=6m3/s，试求沿程水头损失。33.水塔经图示管道系统供水。已知供水流量 Q=0.1m3/s,各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径 d1=d4=200mm(比阻a1=a4=9.029s2/m6),d2=d3=150mm(比阻a2=a3=41.85s2/m6),2 3试求：(1)各并联管段的流量Q，2 3(2)水塔水面高度H。水力学试题参考答案一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)1.B 2.C 3.B 4.A 5.D6.D 7.B 8.C 9.A 10.D二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分)密度 12.时间13.2300或2000 14.淹没15.大 流17.共轭水深 流19.均匀 20.弗劳德三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)22.设想过流断面上速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此速度v定义为该断面的平均流速，即vQA23.紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力)起控制作用的薄层。24.水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。25.正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)26.物理意义：z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。p：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。gpZ+g:单位重量液体具有的总势能。pZ+g=C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。27.解：根据元流伯努利方程，如图，有：ApA2 pBA 2g g g2(p2(pBp )AAp p (g g)hA oil=(1-0.8)103=392Pa2392100023921000=0.885m/s答：A点流速为0.885m/s。28.用临界雷诺数作为流态的判别标准对于管流：若 Re若 Re

vdRev cvdRev c

23002000，流动为层流23002000，流动为紊流对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数Re

vR，此时，相应的临界雷诺数为575和500vRe

vRRev c

575或500，流动为层流Re

vRRev c

575或500，流动为紊流若特征长度取为当量直径，则Re 仍为2300或2000。c29．dh

iJds 1Fr2水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流分子：h<h0,J>i,I－J<0分母：h>hc,Fr<1,i－Fr2>0分式：dh/ds<0,M2型降水曲线五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)30．ABP=ghlblABchlsinh

2h h hc 2Pgh2hbghKN2D，AD=2l4h3 3GC，AC=1=h2 M 0Tlcos30p4hGlcos300A 3 2T= 1 (p4hGh 3)2h 3 3 22=76.34kN打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程pz 1p

a1v1z

p2

2v2221 g 2g 2 g 2g22取 =1，有1 2v2v2 p p2 1 (z2g 1

1)(zg 2

2)gp p m m(z 1)( m1 g 2

2)( 1)y0.252g d2v 1 v1 4 2d

d224

0.1v v1 2

( 2)2d1

v( )22 2将3）代入1，得v=2.295m/s2Q=v

d22

2

=0.018m2/s2 4 432.R= 0b2h01

21

0.8mC= R/6

6=38.54m0.5/sn 0A=bh=5.12m20vQ 6A=A5.12

=1.17m/sv2 2vc RJ,J

=0.00115C2R 2h Jl500mf33.(1)h hf2 f3alQ222 2

alQ233 3Q( 2)2Q

l34l3 2Q22Q3Q+Q=0.1m3/s2 3得 Q=0.033m3/s3Q=0.067m3/s2(2)H=h h hf1 f2 f4=alQ211 1

alQ222 2

al44

Q2=27.45m4水力学补修模拟复习题（四）(220分)1.一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2米处的测压管高度为2.2m，设当地压强为98KPa，则容器内液面的绝对压强( 水柱。A.2mB.1mC.8mD.-2m2.理想流体是一( 的假想流体。A.动力粘度μ为0 B.速度梯度du为0dyC.速度u为一常数 D.流体没有剪切变形3.断面平均流速v与断面上每一点的实际流速u的关系( )。A.v=u B.v<u C.v>u D.v≤u或v≥u4.在并联管路问题中，( 。A.流经每一管路的水头损失相加得总水头损失B.流经所有管路的流量相同C.并联的任一管路的水头损失相同D.当总流量已知时，可直接解得各管的流量5.水力最优的矩形断面渠道，底宽b和水深h之比β=b为( )。h hA.0.5 B.1 C.2 D.2.56.明渠渠首断面的过水断面面积为 10m2，渠尾面积为15m2。若渠首的流速为 3m/s，则渠尾的流速为( 。A.0.5m/s B.1m/s C.2m/s D.2.5m/s7.在渐变流过流断面上，动压强分布满( )规律。p p pA.z+>0 B.z+<0 C.z+=c D.以上都不是8.边界层分离只可能发生在有压强梯度的区域，( 的区域。A.dp<0 B. dp>0 C. dp=0 D.以上都不是dx dx dx9.明渠水流由缓流过渡到急流时发( )的水力现象。A.水跃 B.水跌 C.连续过渡 D.都可能10.进行石油输送管路的水力模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则( )。A.雷诺准则 B.弗劳德准则 C.欧拉准则 D.以上都不是二、填空题(共20分)1.(本小题2分)流体质点加速度和 两部分组成，恒定流加速度为零，均匀流加速度为零。2.(本小题3分)如图，相同条件(d1=d2,h1=h2)的孔口与管嘴出流，问：(1)v1 用等号或不等号表)(2)Q1 用等号或不等号表)3.(本小题3分)在常温常压范围内，每增加一个标准大气压，水体积的相对缩小量约为百万分之四十九，试计算在此范围内水的平均体积压缩系数K= 。4.(本小题2分)真实渗流的流渗流模型的流速，因。5.(本小题2分)井群的浸润面高度 z可根据 原理导出，即等于各单井浸润面高度的叠加。井群的总产水量 )单井计算出水量的总和。6.(本小题2分)有一直径d=25mm的水管，流速v=1.0m/s，水温为10℃时的运动粘度ν=1.31×10-6m2/s，则管中流体的流态填层流或紊。7.(本小题3分) 堰是主要用作测量流量的设备堰则适用于水利工程中的大、中型溢流坝中；而小桥孔过流可利堰流来计算。8.(本小题3分)明渠水流模型试验应采相似准则若其长度比尺为则模型流量应为原型流量。三、简述题(共12分)1.(本小题6分)如图所示两种液体盛在同一容器中，其中ρ<ρ1 2(1)z+p1 z p21 g1p

2 g2p(2)z2+2 z3 3g g2 3哪个对?哪个错?说明其原因。2.(本小题6分)何谓长管?何谓短管?虹吸管、并联管道分别可用哪一种管道(长管还是短管)计算?四、作图(共8分)绘出(a),(b)两种情况下，管道进口前、后一段距离内的总水头线和测压管水头线示意图。(a) v0=0 (b) v0≠0五、计算题(共40分)1.(本小题8分)(1)(5分如图D=150mmG=10NP如图示)。若P=6N，试求与活塞底等高之点M处的压强PM及测压管高度h。(2)(本小题3分)如图(b)中的敞口水箱侧壁装有压力表，表的中心至水箱底的高度h=1m，压力表读数为39.2kPa，求水箱中的水深H。2.(本小题12分)设水流由水箱经水平串