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2007～2008学年第二学期期末考试试卷 《水力学》（A卷 共 4 页） （考试时间：2008 年6月 20日） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 成绩 核分人签字 （二）选择题（每小题 2分，共10分） 在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。 5. 圆管的水力半径是 ---------------------------------------------------（ ） （a） d/2 , （b） d/3 , （c） d/4 , （d） d/5 . （2）流体内部某点存在真空，是指------------------------------------------（ ） （a） 该点的绝对压强为正值 （b）该点的相对压强为正值 （c） 该点的绝对压强为负值 （d）该点的相对压强为负值 （3）在水箱上接出一条等直径圆管，末端设有阀门已控制流量，当水箱内水面随时间变化阀门开度一定时，管中水流为-------------------------------------------（ ） （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 （4）总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是：--------------------------（ ） （a）总水头线总是沿程升高。 （b）总水头线总是在测压管水头线的上方。 （c）测压管水头线沿程升高。 （d）测压管水头线总是沿程下降的。 （5）下面关于流体粘性的说法中，不正确的是-------------------------------（ ） 一、基本概念部分（40分） （一） 判断题（每小题 1分，共10分） 判断下列说法是否正确。若正确在括号内划√，否则划?。 （1） 在绘制水头线时，会出现位置水头高于总水头线的情况。--------------（ ） （2） 动能修正系数的取值与断面流速分布有关。---------------------------------------（ ） （3） 在自然界存在着一种不具有粘滞性的液体，我们称它为理想流体。------（ ） （4） 无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。------------（ ） （5） 无限空间淹没紊流射流的部分结果可应用于有限空间淹没紊流射流的变量计算中。------------------------------------------------------------（ ） （6） 在一般情况下，可以按照一种以上相似准数相等的条件来设计模型。----（ ） （7） 若两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自由出流，一个为淹没出流，二者的流量是相同的。------------------------------------------------------------（ ） （a）粘性是流体的固有属性。 （b）粘性是在运动状态下，流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度。 （c）流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性。 （d）流体的粘性随着温度的升高而增大 （8） 急变流一定是非恒定流。------------------------------------------（ ） （9） 临界雷诺数的大小仅与流体的流速有关，与流体的性质无关。----------（ ） （10）亚音速气流在收缩形管路中，可以在一定条件下获得超音速的速度。----------------------------------------------------------------------（ ） 天津大学试卷专用纸
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（三） 简答题 （每小题4分，共20分） p1．能量方程中Z、?g、v2/2g各有什么物理意义和几何意义？ 5．下面几种流动：（a）转角大于180度时出现的流动分离，并在分离后出现漩涡，造成损失；（b）尼古拉兹试验中，贴上不规则沙粒后的水流粗糙区内的沿程水头损失；（c）圆球下落时尾部所产生的卡门涡；（d）处于水力光滑区内的沿程水头损失；（e）突然扩大造成的局部损失。 哪几种流动造成的能量消耗具有相似的内在机理？ 二、计算题 （共60分） （四）14.4 一平面流动x方向的流速分量为u?=3ɑ(?2-?2)，在点A（0，0）处，u?=u?=0，试求通过A（0，0）、B（1，1）两点联线的单宽流量?qAB为多少？（9分） 2．指出水击形成的四个阶段。采取哪些办法可减少水击压强？ 3．计算工业管道的沿程阻力系数能否采用人工粗糙管的公式？为什么? lv2?m4．雷诺实验证实hf∝V，不同流区m值不同，为什么计算hf采用统一公式d2g? 天津大学试卷专用纸
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（五）如图示，闸门AB宽1.2m，铰在A点，压力表G的读数为－14700N／m2，在（六）如下图所示为嵌入支座内的直角弯段等径输水管，其直径d?250mm，流量右侧箱中油的容重γ0＝8.33KN/m，问在B点加多大的水平力才能使闸门AB平衡？（12分）
2
Q?0.12m3/s，支座前的压强p1?176.4kPa（相对压强），管道中心均在同一水平面上，试求支座所受的水平力R，可不计水头损失。 （12分）
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（七）水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m3/s，要求末端自由水头为10m（八）3.13 一直径沿程不变的输水管道，连接两水池，如图所示，已知管道直径d＝0.3m，，各段管长L1=L4=100m，L2=50m，L3=200m，各段管道直径d1=d4=200mm(比阻全管长l＝90m，沿程阻力系数?＝0.03，进口局部水头损失系数?1＝0.5，折弯局部水头a1=a4=9.029s2/m6),d2=d3=150mm(比阻a2=a3=41.85s2/m6), （不要求修正比阻） 试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3；
(2)水塔水面高度H。 （12分）
损失系数?2=0.3，出口水头损失系数?3＝1.0，出口在下游水面以下深度h2=2.3m，在距出口30m处设有一“U”型水银测压计，其液面?h＝0.5m，较低的水银液面距管轴1.5m，试确定：
（1） 通过的流量Q以及两水池水面差Z； （2） 定性绘出总水头线及测压管水头线。（15分）
水力学练习题及参考答案
一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)
1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 （√）
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合。(×)
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 ?×? 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×） 6、达西定律适用于所有的渗流。 （×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （√）
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√? 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×)
14、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。 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ?×? 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 ?×? 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)
26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√? 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√)
(√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×) 31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 （×） 32、静水压强的大小与受压面的方位无关。
(√)
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 (×) 34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 （×） 35、平坡渠道中不可能发生均匀流。 (√) 36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 （√） 37、水跃只能发生于平底明渠中。 (×) 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)
1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 （2） (1)大 ; (2)小 ； (3)相同 ； (4)无法确定 。 2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强
（1）
(1) 数值相等; (2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等;(4) 铅直方向数值最大 。 3、已知水流的沿程水力摩擦系数? 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （4） ?1? 层流区 ； ?2? 紊流光滑区 ； ?3? 紊流过渡粗糙区 ； ?4? 紊流粗糙区 。
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （2）
（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 （1） ?1?对数分布； ?2?直线分布； ?3?抛物线分布； ?4?椭圆分布。
6、长管的总水头线与测压管水头线 （1） （1）相重合； （2）相平行，呈直线； （3）相平行，呈阶梯状； （4）以上答案都不对。
7、渗流的达西公式只能适用于 （1） (1) 恒定均匀层流 (2) 恒定均匀紊流 (3)恒定均匀流； (4)非恒定流 。 8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 （3）
?1? 层流区 ； ?2? 紊流光滑区 ； ?3? 紊流过渡粗糙区 ； ?4 ? 紊流粗糙区 。
9、堰流的流量与堰顶水头的? 2 ?成正比。 ?1? 1/2次； ?2? 3/2次方； ?3? 2次方； ?4? 1次方 。
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc0 的跃后水深为 hc02 ，形成远离水跃衔接的条件是 (1) ht = hc02 (2) ht > hc02 (3) ht < hc02 (4) 无法确定 11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为 （2）
（1）100； （2）10； （3）20； （4）50。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （4）
3）
（
（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2 13、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）
(1) 数值相等 ; (2) 数值不等 ; (3) 仅水平方向数值相等 。
14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 （2） ? 1 ? 1 ； ? 2 ? 2 ； ? 3 ? 3 ； ? 4 ? 4 。 15、水泵的扬程是指
（2）
(1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；
(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 16、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （2） ?1? 一次方关系； ?2? 二次方关系； ?3? 1.75～2.0次方关系 。 17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ?3 ? ?1? 急流和缓流 ； ?2? 均匀流和非均匀流 ； ?3? 层流和紊流； ?4? 恒定流和非恒定流。 19、闸孔出流的流量与闸前水头 ? 3 ?成正比
?1? 1次方 ； ?2? 2次方 ； ?3? 0. 5次方 。 20、共轭水深是指 ( 1) (1) 水跃的跃前水深与跃后水深 (2) 溢流坝下游水流收缩断面水深 (3) 均匀流水深 （4）临界水深
21、图示容器中有两种液体，密度?2 > ?1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合 （1） ? 1 ? 对数分布 ； ? 2 ? 椭圆分布 ； ? 3 ? 抛物线分布 ； ? 4 ? 直线分布 。
23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数 J (h1)与 J (h2)的关系是 （1） ? 1 ? J(h1)= J(h2) ? 2 ? J(h1)>J(h2) ? 3 ? J(h1)< J(h2)
24、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 pa和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为1） （
( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定
25、层流断面流速分布规律符合 （3） ? 1 ? 对数分布 ； ? 2 ? 直线分布 ； ? 3 ? 抛物线分布 ； ? 4 ? 椭圆分布 。
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 （1） ? 1 ? 急流和缓流 ； ? 2 ? 均匀流和非均匀流 ； ? 3 ? 层流和紊流； ? 4 ? 恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度 ? 比绝对粗糙高度 ? 大得多的壁面称为 （1） （1）光滑面 ? 2 ? 过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对
三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。 2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。 4．测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。 5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。 6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。 8、 计算明渠均匀流的公式是Q?ACRi。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。
10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。 11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。 12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动 13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________ 14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。 16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B—B
四、问答题
1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？
解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。 2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 3．什么是相对压强和绝对压强？
4。写出水力半径R的表达式。
5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。
6、明渠的底坡可以分为哪些类型？
7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？
8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。
10明渠均匀流产生的条件是什么？
五、作图题(在题图上绘出正确答案)
1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)
2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
i.1>ik i2 3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) i.1>ik i2 (5分) 总水头线 测压管水头 v0=0 v0=0 6、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 AB 7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) KKi < ik1i >ik2 宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向 六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门。 解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN 铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2, P=113.50kN, tan?= Py/Px=1.15 ∴ ?=49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长 l=50 m，两个 30。 B O R R H A 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，沿程水头损失系数λ=0.024，上 下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。 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 lv2???) H?hw?(? 4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 R?A??d/4?0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9 3 将参数代入上式计算，可以求解得到 v?4.16m/s , Q?vA?2.091m/s ?即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s 。 3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN?m2，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) d1 v1 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程： 3m得喷嘴流量和出口流速为： Q?v1A1?0.00314s 1 PR 2 2 1 v2?Q?9.9m sA2 对于喷嘴建立x方向的动量方程 p1A1?R???Q(v2x?v1x) R?p3A3??Q(v2?v3)?187.8N x 水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。 4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 解： i=（Z1-Z2）/L =0.001 A?bh?2.55m2 x?b?2h?4.9m R?A?0.52m x C?1116R?64.06m2/s nv=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。 5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高程Z1=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？ 6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m，板宽B＝3m。 8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b=0.8m，长 l=50 m，两个 30。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，沿程水头损失系数 λ=0.024，已知通过流量 Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。 9、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C＝1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。 试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH。 10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如 题图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d＝0.05m，弯 管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实 测AB两端测压管水头差△h＝0.63cm，100秒钟流入量水B Δh 水 A 箱的水体体积为0.028m3，试求弯管局部水头损失系数。 11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q＝14.72m2/s，当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2 2）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， hk?3?q2214.72?3?2.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m ? hk 为急流，下游水深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hc2 ht=4.7m ? hk 为缓流， hcq2?1) 3hc2＝2(1?8ghc1.114.722＝2?(1?8?9.8?1.13?1) ＝5.81m 因为 hc2 ? 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。 13、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b＝3m。 闸前水深H＝4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m， 已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数 均为1。求水流作用于闸门上的作用力。 14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计， 已测得压强 p1p21d11p1γ22hvHhcd2?=0.5m， ?=-0.2m，水管的横 通过文丘里流量计的流量 Q为多少？ 断面积A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不计水头损失，求 15、管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度? = 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ 16、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C＝1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。 试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH。 17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝，溢流堰宽b＝10m，在设计水头 Hd=2.50m时的流量系数为md=0.502，堰高P1=16m。问： （1）不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q。 （2）若坝下收缩断面处水深hc=0.8m，当坝下游水深h t=3.5m时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 18、有一矩形断面渠道底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q 。 19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q＝0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校正系数和动量修正系数均为1） 1 2 2 1 D 20、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m，板宽B＝2m。 H B A 21、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。 22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。 23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b＝6 m，闸前水深为 H=4m，闸孔流量系数μ=0.45，闸门开度e=0.5m，闸底板与渠底齐平。 （1） 不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。 （2） 若闸下收缩水深hc＝0.4m，下游水深ht=2.5m，判断闸下水跃衔接的形式，并确定是否需要修建消力池？。 H h c 24、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m， 门重G=9800N，α=60°，h1 =1m，h2=1.73m。 试求：下游有水时启门力T， 25、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。 h th1h2Th3 26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。 27、有一单孔水闸，平板闸门孔宽＝3.0 m，闸门开度e = 0.5m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。 28、水温 10。C时水流的运动粘滞系数为 ? = 0.0131 cm2/s，水管的直径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态。 29、有一矩形断面渠道均匀流，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C和流量Q，并判别是急流还是缓流。 30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。求断面c－c中心处的压强pc。 32、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b＝3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。 33、某单孔WES型实用堰，孔净宽=18.0 m，上游堰高P=35m，堰顶水头H=3.2m，已知实用堰的流量系数m=0.502 ，不考虑侧收缩系数影响。堰下游收缩断面的水深hc=0.5m，收缩断面的宽为54m，下游水位低于堰顶，下游水深ht=3.5m。 （1） 求通过实用堰的流量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，消能池中的水跃应达到什么要求？ Hehcht 34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿程水头损失系数λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=0.5，求泄流量 Q 。(按短管计算) 35、图示左边为一封闭容器，盛有密度 ?1＝?2＝1000kg/m3 的水，深度 h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管，H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器，水深 h2=2.2 m。求中间隔板 A、B、C 三点的压强。 ( 10分) 36 、已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量Q = 10 l/s，d1 =5 cm， p1 =78.4 Pa，如果使2断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失） p1γ1 d21d2 12 hv 37、有一矩形断面渠道，底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q , 并判别是急流还是缓流。 38、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽 b =18 m ，流量 Q =265 m3/s ，坝下收缩断面处水深 h c = 1.1m 当坝下游水深 h t =4.7 m 时，问： （1）、坝下游发生何种形式的水跃？ （2）、是否需要修建消能工？ 10分) （Hhcht 水力学试题 第一部分 选择题(共20分) 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20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为( ) A.3.75×10-9Pa·s B.2.4×10-3Pa·s C.2.4×105Pa·s D.2.4×109Pa·s 2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面 3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( ) A.QA>QB B.QA=QB C.QA 4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度 B=2 ，两管的水头损失关系为( ) A. = B. =2 C. =1.41 D. =4 5.如图所示，水泵的扬程是( ) A. B. C. + D. + + 6.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是( A.给定水深h，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h与底宽b C.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽b D.给定水力坡度J，求水深 与底宽 7.断面单位能量 随水深 的变化规律是( ) A. 存在极大值 B. 存在极小值 C. 随 增加而单调增加 D. 随 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是( ) A.M3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，堰可分为( ) 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l、运动粘度v的无量纲组合是( ) A. B. C. D. 第二部分 非选择题(共80分) 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。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______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，称为______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，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______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 及其各项的物理意义。 27.如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρoil=800kg/m3，用来测定水管中的A点流速uA，若读数△h=200mm，求该点流速μA。 28.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=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。 31.如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径d2=100mm，水银差压计读数y=20mm，水银密度ρm=13.6×103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。 32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。已知渠道长l=500m,底宽b=3.2m，渠中水深h0=1.6m,粗糙系数n=0.025，通过的流量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), 试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3； (2)水塔水面高度H。 水力学试题参考答案 课程代码：02444 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.D 6.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) 11.密度 12.时间 13.2300或2000 14.淹没 15.大 16.缓流 17.共轭水深 18.急流 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) 21.相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。 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 23.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。 ：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。 Z+ :单位重量液体具有的总势能。 Z+ =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： =(1-0.8) =392Pa =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 或2000，流动为层流 若 或2000，流动为紊流 对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数 ，此时，相应的临界雷诺数为575和500 或500，流动为层流 或500，流动为紊流 仍为2300或2000。 若特征长度取为当量直径，则 29． 水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流 分子：h 五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分) 30．闸门AB上的水压力P= 作用点D，AD= 重力G作用点C，AC= =h KN 表示闸门AB的长度。 T= =76.34kN 打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN 31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程 取 =1，有 m 将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s Q= =0.018m2/s 32.R= C= A=bh0=5.12m2 0.8m =38.54m0.5/s = =1.17m/s 33.(1) m =0.00115 Q2+Q3=0.1m3/s 得 Q3=0.033m3/s Q2=0.067m3/s (2)H= = =27.45m