4、在宽而浅的矩形断面渠道中(R?h0) 水流为均匀流,试证明其正常水深h0 可近似地表示为h0?nq???????i?3/5
5、推求梯形断面明渠最佳水力断面的宽深比(试导出边坡系数为m的梯形渠道水力最优断面的几何条件)。
6、两条断面形状和尺寸完全相同的棱柱形渠道,但渠床的粗糙系数不等n1>n2, 在通过相同的流量下, 欲使渠中均匀流水深相等(h1=h2),那么必须渠道的 底坡i1>i2,试证明之。
Q2Q27、试证明:棱柱体水平渠道水跃函数?A1hc1??A2hc2,式中A1、hc1
gA1gA2与A2、hc2分别为跃前断面和跃后断面过水断面面积与过水断面形心点水。 8、试从明渠非均匀流基本微分方程:dhdsi??1?Q22k2?QBgA3推导棱柱形渐变流水面曲线
的分段求和法计算公式。
9、试证明在宽顶堰进口处必然形成水面跌落。
七、问答题 ( 28 题)
1、为什么水通常被视为不可压缩流体?
2、自来水水龙头突然开启或关闭时,水是否为不可压缩流体?为什么? 3、为什么荷叶上的露珠总是呈球形?
4、一块毛巾,一头搭在脸盆内的水中, 一头在脸盆外,过了一段时间后,脸盆外的台子上湿了一大块,为什么?
5、写出水静力学基本方程并解释其物理意义。
6、流体能否达到完全真空状态?若不能,则最大真空度为多少? 7、写出理想液体与实际液体的伯努里方程并解释其物理意义。
8、有人认为均匀流和渐变流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流,这种说法对否?请说明理由并举例。
9、雷诺数Re有什么物理意义?为什么它能起到判别流态的作用? 10、总流伯诺里方程在推导过程中的限制条件是什么? 11、试简述工程中有压管路的水力计算主要有哪几种问题。
12、水力最佳断面是根据怎样的水力学概念引出的?其特点是什么?
13、若管嘴出口面积和孔口面积相等,且作用水头H也相等,为什么管嘴出流量要比孔口出流量大? 14、何谓有压管流?
15、何谓长管?何谓短管?
16、从能量分析观点:在 i=0 和 i<0 的棱柱形渠道中为什么不能产生均匀流? 17、棱柱形渠道恒定非均匀流有哪些特征?
18、为什么在i>0 的棱柱形长渠道中的流动总是趋向均匀流? 19、断面单位能量与单位重量液体的机械能两概念有何不同? 20、何谓堰流和堰?
21、列举三个属于宽顶堰流的水工建筑物。 22、薄壁堰的淹没条件是什么?
23、什么是宽顶堰流?它在工程上有何应用?
24、泄水建筑物下游有几种水流衔接与消能形式?简要说明其特征。 25、棱柱形渠道水面曲线有十二条,而地下河槽中只有四条,为什么? 26 、何谓渗流模型?为什么要引入这一概念?
27、为什么作野外抽水试验求渗透系数k 值时,最好不利用井中水位h0 和井的半径r0 这两个数据,而要用二个观察孔的数据,为什么?注:
Q?1.366k(Hlg2?h0)2R
r028、在什么情况下的渗流可应用流网来解渗流问题?
八、计算题 (20题)
1、200C 体积为 2.5 m3 的水,当温度升至 80C 时,其体积增加多少? (答案:则?VV?2.64%)
0
2、若要使水的体积减小0.1% 及 1% 时,应增大压强各为多少?(已知水的体积弹性模量 E? =2000MPa)
(答案:dV/V=-0.1%,?p=2.0Mpa;dV/V=-1% ,?p=20Mpa) 3、试绘制平板间液体的流速分布图与切应力分布图。设平板间的液体流动为层流,且流速分布为直线分布。(已知上层液体粘度为?1,液层高为h1,下层液体粘度为?2,液层高为h2,平板流速为U)。
2
4、一底面积为40 ×45cm,高为1cm的木块,质量为5kg,沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动,如图所示,已知木块运动速度u=1m/s,油层厚度?=0.1mm,由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布,求油的粘滞系数。
第 3 题 第 4 题
5、试标出图示盛液容器内A、B、C三点的位置水头、压强水头和测压管水头。以图示O—O为基准面。 6、设如图所示,hn=2m时,求封闭容器A中的真空值。
第 5 题 第 6 题
7、由真空表A中测得真空值为17200N/m2。各高程如图,空气重量忽略不计,
?1g=6860N/m3,1?2g=15680N/m3,试求测压管E、F、G内液面的高程及U形
测压管中水银上升的高差的H1的大小。
8、一密封水箱如图所示,若水面上的相对压强p0=-44.5KN/m2,求: (1)h值;(2)求水下0.3m处M点的压强,要求分别用绝对压强、相对压强、真空度、水柱高及大气压表示;(3)M点相对于基准面O—O的测压管水头。
第 7 题 第 8 题
9、一铅直矩形闸门置于水中,已知闸门顶距水面的距离 h1=1m,闸门高度 h2=2m,宽度 b=1.5m,求作用在闸门上的总压力及作用点。
10、有一铅直半圆形平面,直径恰位于液面上,求总压力 F 的大小及作用点。
11、某竖直隔板上开有矩形孔口:高a=1.0m、宽b=3m。直径d=2m的圆柱筒将其堵塞。隔板两侧充水,h=2m,z=0.6m。求作用于该圆柱的静水总压力。
第 9 题 第 10 题 第 11 题 12、如图所示为一流动系统,各种损失如图中所示。AB段直径d1=129mm,BC
段直径d2=150mm。试求:(1)、AB段流速?1、Q;(2)、绘制总水头线和测压管水头线。
?2?8.86m/s,Q?0.15m3/s,?1?12m/s,HA?10m,HB?8.8m, (答案:
? HB?8.4m,HC?8m,HPA?2.7m,HPB?1.5m,HPB??4.4m,HPC?4m)
13、一抽水机管系(如图),要求把低水池的水输送到高
水池,两池高差15m,流量Q=30 l/s,水管内径
d=150mm。泵的效率?p=0.76。设已知管路损失(泵损除外)为10?2/(2g) ,试求轴功率。 (hp =16.47m,Np=6.37KW )
14、如图所示有一高度为50mm,速度?为18m/s 的单宽射流水股,冲击在边长为1.2m的光滑平板上,射流沿平板表面分成两股。已知板与水流方向的夹角为30度,平板末端为铰点。若忽略水流、空气和平板的摩阻,且流动在同一水平面上,求:(1)流量分配Q1和Q2;(2)设射流冲击点位于平板形心,若平板