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）1.下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（）A.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2.临界坡明渠中的均匀流是（）A.缓流B.急流C.临界流D.可以是急流或缓流3.下列情况中，总水头线与测压管水头线重合的是（）A.实际液体B.理想液体C.长管D.短管4.有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数和底坡相同，糙率n1n2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（）A．h1h2B.h1h2C.h1=h2D.无法确定5.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6.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.a1B.a2C.b1D.b27.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/m2B.88.2kN/m2C.9.8kN/m2D.-9.8kN/m28.下列水流中，属于非恒定有压流的是（）A.堰流B.水跃C.水击D.闸孔出流9.一管径从大到小渐缩的管道中，雷诺数沿水流方向（）A.增大B.减小C.不变D.不一定10.沿程水头损失与流速一次方成正比的水流为（）A.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m，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。5．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smC/402/1，则沿程阻力系数=。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，下面有一1/4园柱曲面AB，宽为2m（垂直于纸面方向），半径R=1m，mh21，mh32，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。2．（本小题10分）有一长度L=10m的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=2.5m，沿程阻力系数λ=0.02，不计行进流速，管道进口及阀门的局部阻力系数分别为ζ1=0.5、ζ2=1.5。求：（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md15.01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md05.02，已知管中流速为smV/31，不计水头损失，求螺栓所受作用力。5．（本小题10分）已知一矩形渠道糙率n=0.02，底坡i=0.0001，底宽b=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mH6，闸门开度me2，闸下游水深mht3，闸门宽度mb4，（闸门垂向收缩系数625.02，堰流的流量系数34.0m，闸孔出流的流量系数He/18.060.0），不计行进流速，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。Heht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10.1m;sm/083.11.06.133/22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3宽顶堰；自由出流4理想液体不考虑液体的黏滞性5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60.0497恒定流88；29拉格朗日法、欧拉法三、计算题1解：水平分力：kNNAghPxcxx4.2929400125.18.91000（3’）垂直分力：kNNgVPz806.232.23806)142212(8.910002(3’)合力：kNPPPzx83.378.234.292222(2’)方向：与χ方向的夹角为00.398097.04.29806.23arctgarctgPParctgxz(2’)作用点距水箱底部距离：mRe629.039sin1sin0(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：gVgVDLgVgVgVgVdLH252)1(22222221222212(5’)所以smgHV/13.35/5.26.195/2smVAQ/02458.01.0413.332(2’)（2）mVgaH4.31913.38.91000(3’)3解：smdVAVQ/053.015.04343221111(1’)smddVV/2733)/(222112(1’)列管道和出口断面的能量方程：whgVgpzgVgpz222222221111代入数据得：06.1927006.1930221gp所以：21/360mkNp(5’)NkNApP74.636136174.615.043602111(1’)02P(1’)假定螺栓对水流的作用力为R（方向左）则由动量方程得：)(112221VVQRPPFx(2’)即：NVVQPR74.5089)327(053.0100074.6361)(121(2’)水流对螺栓的作用力R’=R，方向向右。(1’)5解：（1）水力最优断面时，水深h=2m(1’)则水力半径mhbbhxAR1224242(1’)smRniV/5.0102.00001.03/23/22/1(2’)smVbhVAQ/485.03(2’)（2）113.028.95.0ghVFr(2’)mgqhc467.0102.08.9)4/4(33232(2’)6解：（1）54.06/218.060.0/18.060.0He（1’）smgHbeQ/85.4666.192454.023(4’)（2）mehc25.12625.02(1’)msmbQq//71.114/85.46/3mghqhhccc15.4)125.18.971.1181(225.1)181(23232(4’)由于mhmhtc315.4所以是远驱式水跃衔接(2’)需设置消能工(2’)