河海大学水力学真题答案(03-09)

河海大学水院研究生考试历年真题解析说明本文本根据上海翔高、南京恩波权威考研辅导机构《历年真题解析》图片整理，并配有原图片，具有权威，保证质量，但由于图片本身原因，和整理时间仓促，在整理过程中难免出错，在使用中如遇到无法理解或明显错误的请自行对照图片改正，对此深表歉意。—2010年3月10日2003年真题解析考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分）1.×【参考答案】对于紊流：○1光滑区仅仅是eR的函数，14e~R，1144~,~fvhv；○2过渡区是eR和d的函数，即(,)eRd；○3粗糙区（又称阻力平方区）仅仅是d的函数，与eR、v均无关，2~fhv。2．×【参考答案】22221[1()]1()1ccdEsFrdhkdEsikdskdhkidsFr当,1cckhhk即,cdEshhds；同理,cdEshhds亦即断面单位能量沿流程可能增大也可能减小。【点评】这种推导的方法呀要能熟悉运用。3.×【参考答案】根据通过泄水建筑物的几个不同的流量计算相应的2,cocohh，并确定th，使2()cothh为最大值所对应的流量作为计算消力池深度d的设计流量，而消力池长度则取最大流量作为设计流量。4．×【参考答案】达西定律：,vkJ式中：whJl—渗流水力坡度；wh—渗流水头损失；l—渗流长度；k—渗流系数。反映土壤渗流能力大小，其有速度的量纲。适用条件：均匀流层，砂土，具有线性规律。5.√【参考答案】22flvhdg，故在恒定均匀流中，沿程水头损失与速度的平方成正比。6．√【参考答案】动力相似牛顿相似定律。两个液流在重力作用下的动力相似条件是它们的弗劳德数rF相等。7．×【参考答案】几条管道在同一点分叉，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为：○1各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等；○2管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。8.√【参考答案】这几组概念具体分类如下：均匀流恒定流急变流非均匀流渐变流均匀流非恒定流（仅限于管道）非均匀流【点评】层流紊流、恒定流非恒定流、均匀流急变流以及非均匀流渐变流，对这四组概念要区分清楚，其中这四组概念之间并无必的关系。9.√【参考答案】流体质点做圆周运动不一定是有旋运动，流场中各点的旋转角速度0的液流运动称为有旋流动。10．√【参考答案】相对压强可以大于、等于或小于零。二、选择题（每题2分，共20分）1.（2）【参考答案】对于能量方程：2211122212z22wpvpvzhgggg与流速分布有关，分布越不均匀，越大；层流的、比紊流的大；同是层（紊）流，比大。2.（3）【参考答案】根据2coh与th得对比关系，有三种不同的衔接形式：①当2cothh时，产生远离式水跃；②当2cothh时，产生临界式水跃；③当2cothh时，产生淹没式水跃，3．（3）【参考答案】渗流模型中的流速u和实际速度0u不等，其间的关系为：0unu，式中n，为土壤的空隙率。因为空隙率n1，即模型渗流流速小于真实渗流流速。4．(4)【参考答案】明渠的临界水深决定于流量和断面形状、尺寸，而与底坡和糙率无关【点评】正常水深0h决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡i和糙率n也有关。5．（1）【参考答案】均匀流断面和渐变流断面上的动水压强均按静水压强规律分布。6.（3）【参考答案】对于缓流：,1,/0chhFrdEsdh；对于急流,1,/0chhFrdEsdh。7．（2）【参考答案】毕托管是利用驻点压强的原理制成的，可以用来测时均流速。8.（3）【参考答案】/0sdEds说明断面单位能量沿程不变，故为均匀流。9.（2）【参考答案】有亚管流，管轴线水平，管径逐渐增大且通过的流量不变，其总水头线沿流向应逐渐降低，总水头线下降，测管水头线上升。10.（4）【参考答案】dvVdtduAdyvdmaRT惯性力粘滞力。三、绘图题（每题5分，共10分）1.【参考答案】2.【参考答案】四、计算题（共6题，共100分）1.【参考答案】运用牛顿内摩擦定律：111222121111212123420024121224122121222222()222rrMMMrrHrduMArrHrdyrrrrdurMArrdrrdrrdyaaarHrMMMMrrHrrrarrra2.【参考答案】由等压面1-1可的（在等压面1-1处左右管压强相等处列等式）：设水的密度为，'0.19,mhm为水银的密度，'0.192.584mmghghghmg加水后，假设右边下降高度x，则左面的上升高度为2x，左右的高差是0.19+2x；在等压面2-2处，左右压强相等处列：(3.12.584)(0.192)0.120.1920.43mgxgxxmx于是可得到压差计读数为0.43。【点评】考察水静力学中等压面原理的应用，找出对应的定压面，等压面处两边压强相等（连通）。3.【参考答案】分析过水断面1—1、2—2，列1—1、2—2的能量方程：22222222200002(1)11222ffvHhgvvlHdggvlhdg①选取控制体，建立坐标系，在x方向：'22443(cos)(1)22QFVQvQv②由①2229.82.56.67/1111ghvms代入②：'2'411.73210006.674(1)6.677.5110()42FFN4.【参考答案】已知3310,0.05,0.8,2.7410/lmdmHmQmsAB由能量方程：22022AABAmvPvhgggg216216,0.8,0.016241889.811.396/,69.810.0160.007AABABmmvPPlvvhhgdgQgvmsCRCdnRnC5.【参考答案】（1）0,0yxxxyyuuxy故不存在线变形（2）11()(11)022yxxyuuxy故不存在角变形率（3）000yxuuxy不可压缩液体连续方程（4）11()(11)1022yxxuuuxy有旋无势函数2222,1'()21'()()21122xyuuxxyxxyyxyxxxxcxxyc【点评】具体步骤如下：利用2xuaxbyy积分，求出221()2axybyfx，再对221()2axybyfx求y的导函数，与2yuaxyx对照，求出'()fx进一步就可求出()fx，从而确定。6.【参考答案】由能量方程：1221221222mvppvzzhgggg2221222161001.5166.720.6220.00921000.0091520.6160.7480.021mpplvvvhgdgggvglvHmdgCRngC对于管道，由谢才公式513223AiQACRin又由已知有矩形断面和水力最佳条件为22bbhh223110.68.30.81/44Qdvms5511233222233)(2)0.81(2)(4)0.65,1.3bhihiQnbhnhhmbm（2004年真题解析考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分）1.×【参考答案】快层对慢层作用着与流动方向一致的切力，促使慢层加速；慢层对快层作用着与流动方向相反的切力，使快层减速。根据以上分析可知B水体底面的切应力方向与流水方向相反，如图所示：2.×【参考答案】根据,CDCClyyyA一般来言，0CClyA，则DCyy，即压力中心D点在受压面积的形心点以下，这是压强分布规律导致的必然结果：只有在受压面为水平面的情况下，平面上压强分布是均匀的，压力中心D与形心C重合。3.√【参考答案】定义：如果原型与模型上相应点上作用的同名力方向相同，大小成某一固定比例，则称为动力相似。【点评】力学相似的条件：①几何相似：原型与模型所有相应线段长度维持一定比例。②运动相似：原型与模型所有相应点的速度，加速度大小维持一定比例，方向相同。③动力相似：原型和模型所有相应点上各种作用力的方向相同，大小成比例。三者关系：几何相似是前提和依据，动力相似一定运动相似，运动相似是其他相似的具体表现和后果。（动力相似牛顿相似定律）4.√【参考答案】根据粘性底层厚度0与绝对粗糙度的对比可将紊流壁面分为以下三类：①0，紊流光滑面②230，紊流过渡粗糙面③10，紊流粗糙面对固定管道，绝对粗糙度是确定的；但粘性底层厚度0和过渡层1厚度随eR变化5．×【参考答案】按堰顶厚度与堰前水头H之比H,将堰分为三类：①0.67H，薄壁堰②0.672.5H，实用堰③2.510H，宽顶堰根据题干，由于22.50.6H，故属于宽顶堰。6．×【参考答案】由22221[1()]1()1ccdEsFrdhkdEsikdskdhkidsFr当,1cckhhk，即cdEshhds，；同理cdEshhds，【点评】本题还有一种解题方法；结合下图：可做如下分析：3M型水面曲线，chh为缓流0dEsdh。3M型水面曲线，降水曲线00dhdEsdEsdhdsdsdhds即为沿程减小的。7．×【参考答案】几条管道在同一点分叉，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为：①各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等。②管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。8.×【参考答案】均匀流动能校正系数1(1.05~1.1)【点评】还需要掌握以下内容：对于能量方程1221221222mvppvzzhgggg与流速分布有关，分布越不均匀，越大；层流的，比紊流的大；同是紊（层）流，比大。9．√【参考答案】毕托管就是利用驻点压强原理制成的一种测速仪器。实测的是时均流速u。10．×【参考答案】限定条件下（不可压缩液体恒定平面流动中），任何两条流线间的单宽流量q等于该两条流线间的流函数值之差。【点评】判断一定要注意前提、限定条件以及部分特殊情况。二、选择题（每题2分，共20分）1.(3)【参考答案】紊流：○1光滑区仅仅是eR的函数，14e~R，1144~,~fvhv；○2过渡区是eR和d的函数，即(,)eRd；○3粗糙区（又称阻力平方区）仅仅是d的函数，与eR、v均无关，2~fhv。2.（4）【参考答案】临界水深ch决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡i和糙率n无关，故12cchh。正常水深0h决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡i和糙率n也无关。跟底坡i越大，正常水深越小；糙率n越大正常水深越大。3.（1）【参考答案】紊流的流速分布形式主要有两种：对数分布（普朗特理论）、指数分布（尼古拉兹实验）。4.（3）【参考答案】如图所示：12pghgh①当1212,;ABpghpgh其中11222122ghghghgh，12hhh即B管的液面低于A的。②当2112hhh【点评】做这类题目最重要的是找到相应的等压面。5.（3）【参考答案】223232333()36()6xyxxyfxxyxxyxyfycxyyyx