水力模拟题及解答

水力学模拟试卷1一、填空题（每小题2分，共10分）1、一般情况下，给水管道中的流速不大于，不小于。2、能量方程中gv22项的能量含义为：。3、圆管半径mr1，满管流动时的水力半径R为米；如果正常水深mh20，则水力半径R为米。4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成流与流。5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失。二、判断题（每小题2分，共10分）1、15℃时水的[动力]粘度小于20℃时水的[动力]粘度。（）2、恒定流时的流线与迹线二者重合。（）3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低（）4、工业管道的沿程摩阻系数在紊流粗糙区随eR增加而增加()5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。（）三、名词解释（每小题3分，共15分）1、粘滞性2、流线3、阻力平方区4、当量粗糙度5、断面比能四、简答题（每小题5分，共10分）1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。2、均匀流水力特性如何？五、作图题（共15分）1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（3分）2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向（4分）3、请作出明渠恒定流的水面曲线（4分）4、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（4分）六、计算与证明题（8分+8分+6分+10分+8分，共40分）1、水平放置的压力管，渐变段起点的相对压强akpp4001进口管径流量smQ/8.13，mD50.1，出口管径md1，不计水头损失，求镇墩所受的轴向推力为多少。2、水自水池A沿水平放置的铸铁管流入水池C若水管md2.0,ml301，ml502，mH40,mH12,设沿程阻力系数03.0，求在水池B中的水深1H3、如右图所示的梯形断面明渠，底宽mb10，边坡系数5.1m，水深mh5，流量smQ/3003求流体的弗劳德数rF及渠中流态。4、由水箱向管路输水，已知供水量Q=2.25L/S，输水管段的直径和长度分别为d1=70mm,l1=25m;d2=40mm,l2=15m.沿程阻力系数λ1=0.0025,λ2=0.02,阀门的局部阻力系数ξ=3.5。试求:(1)管路系统的总水头损失(2)若管路末端所需的自由水头H2=8m,求水箱液面至管路出口的高差H15、已知流场yxtux222，zytuy，zxtuz，试求：（1）流场中点A（2，2，1）在2t时的加速度（2）是恒定流吗？（3）是均匀流吗？水力学（1）参考答案一、填空题（每小题2分，共10分）2、一般情况下，给水管道中的流速不大于2.5～3.0m/s，不小于0.25m/s。2、能量方程中gv22项的能量含义为：单位重量液体所具有的流速动能。3、圆管半径mr1，满管流动时的水力半径R为0.5米；如果正常水深mh20，则水力半径R为0.5米4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成层流与紊流。5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失的31二、判断题（每小题2分，共10分）1、15℃时水的[动力]粘度小于20℃时水的[动力]粘度。（）2、恒定流时的流线与迹线二者重合。（√）3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低（）4、工业管道的沿程摩阻系数在紊流粗糙区随eR增加而增加()5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。（）三、名词解释（每小题3分，共15分）1、粘滞性：当流体处于运动状态时，如果流体质点之间存在相对运动，则质点之间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，流体的这种性质称为粘性或者粘滞性。2、流线：流线是表示某一瞬时流动方向的曲线，该曲线上所有各点的流速矢量均与曲线相切。3、阻力平方区：在土木、水利等实际工程中的水流一般处于紊流粗糙区，该区2vhf，所以又名阻力平方区。4、当量粗糙度：将工业管道和人工管道在同样试验条件下进行沿程水头损失试验，把具有同一沿程阻力系数值的人工砂粒粗糙度作为工业管道的当量粗糙度。5、断面比能：将每一个过流断面的参考基准面选在渠底最低点所在的水平面这一特殊位置，此时断面上单位重量液体所具有的总能量就是断面比能。四、简答题（每小题5分，共10分）1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。要点：（1）流体的连续介质模型假设流体力学把流体质点作为最基本的研究单位，从而摆脱了由于分子间隙与分子的随机运动所导致的物理量不连续的问题（分子之间有间隙，但质点团之间没有间隙）。采用连续介质模型，既可以摆脱分子运动的复杂性，也可以满足工程的实际要求。这样，我们在研究流体的宏观运动时，可以将之视为均匀的连续介质，其物理量是空间和时间的连续函数，可以应用连续函数的方法分析流体的平衡与运动规律。（2）理想流体假设绝对不可以压缩，不能膨胀，没有粘性的连续介质。这样先抛开粘性分析理想液体，应用到实际液体时再进行修正。它是一种对流体物理性质的简化的力学模型。2、均匀流水力特性如何？要点：（1）过流断面为平面，且断面形状、尺寸沿流程不变；（2）流线为平行直线，同一流线上各点流速相等，从而各断面流速分布相同，各断面平均流速相等，动能修正系数及动量修正系数对应相等；（3）动水压强规律与静压强分布规律相同。五、作图题（共15分）1、作出标有字母的平面压强分布图2、作出下面的曲面上压力体图并并注明各点相对压强的大小（3分）标明垂直方向分力的方向（4分）3、请作出明渠恒定流的水面曲线（两段均为缓坡）（4分）4、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（4分）六、计算题(共40分)1、解：渐变进口段：22177.14mDA，smAQV/02.111，mgv05.02211，mpgv65.302211，KNAp53111（2分）渐变出口段：222785.04mdA，smAQV/30.222，mgv27.02222（2分）由能量方程：2222121122pgvpgv得AKPp7.2972（2分）由动量方程：)(11222211VVQRApAp解得KNR295（2分）2、解:A到C池:由方程gvdLHH2)(220（2分）解得mgv223.022,式中3，mL80（2分）A到B池:由方程gvdLHH2)(2110，式中5.1，mL30，（2分）解得mH8.21,（2分）3、解：A=（b+mh）h=(10+1.5×5)×5=87.5m2（2分）v=AQ=3.43m/sFr2=ghV2=0.24（2分）Fr=0.49＜1.0水流流动状态为缓流。（2分）4、解：（1）计算管路系统的总水头损失smdQv/58.04211，smdQv/79.14222，（2分）突然缩小处的3367.0)1(5.012AA（2分）mhhhhhhjjjffw02.2...32121（2分）（2）计算水箱液面高度mgVhHHw18.10222221（4分）5、解：（1）2/28224620)(2)222(22smzyxtzytyxtzuuyuuxuutuaxzxyxxxx（同理，2/3smay，2/8smaz非恒定流非均匀流水力学模拟题2一、选择题（每小题1分，共5分）1、明渠均匀流可能发生在：（）A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（）A.10kPa；B.98kPa；C.147kPa；D.196kPa。3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：()A、均匀规律；B、直线变化规律；C、抛物线规律；D、对数曲线规律。4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（）A.3(l～4）d，mH90；A.B.3(l～4）d，mH90；C.l(3～4)d,mH90；D.l(3～4)d,mH90。5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（）A.A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持不变；D.前三种情况都有可能。二、填空题（每空2分，共12分）1、水力最优矩形断面的宽深比是，其水力半径等于的一半。2、水的运动粘滞系数随温度的升高而__，它的单位是。3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而。4、明渠均匀流的和等物理量沿程不变。5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将，临界水深将。6、由于薄壁堰具有稳定的和关系，一般多用于实验室及小河渠的测量。三、简答题（每小题5分，共18分）１、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？（5分）2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）3、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？（8分）五、计算题（共65分）1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽mb15.0，水深mh065.0，渠底坡02.0i，均匀流时测得流量sLQ/20，试求渠道的粗糙系数n值。（10分）2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深mH14，闸门开启高度me1，渠道底宽mb3，闸孔垂直收缩系数62.0，闸门局部水头损失系数1.0，两段渠道的底坡分别为：01i，05.02i，渠道糙率04.0n，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽mb18，流量smQ/2653，坝下收缩断面处水深mhc1.1，当坝下游水深mht5时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）4、如图所示为一平面闸门AB，宽mb5，闸门在水深mH8下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径md0.1，管道总长ml50，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mH5，求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分）水力学答案2一、选择题（每小题1分，共5分）1.B2.D3.C4.B5.A二、填空题（每空2分，共12分）1、2；水深2、降低；m2/s3、减小4、水深和断面平均速度5、减小；不变6、流量和水头；流量三、简答题（每小题5分，共18分）１、答：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即Re/vdv。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即222vgFrh。在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T（二）缩短压力水管的长度（三）修建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v03、答：（1）沿程水头损失实测装置①设备从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径mmd0.6左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。测压孔间距L视采用压差计类型和测量精度而定，做到读数准确，误差在5％以内。在测压孔两端设A、B两个闸阀，控制流量与排气。闸阀距测压孔距离应大于（6～10）d，（d为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。在管道出口采用重量法或体积法测量流量。也可在管路上装流量计测量流量。②工作原理水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。管道直径保持不变，经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相