水力学试卷及答案

1《水力学》试卷班级：姓名：学号：成绩：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2分，共20分）1.下列物理量中，有量纲的数为（）a)A．佛汝德数FrB.沿程阻力系数b)C．渗流系数kD.堰流流量系数m2.缓坡明渠中的均匀流是（）a)A．缓流B.急流C.临界流D.可以是急流或缓流3.管流的负压区是指测压管水头线（）A在基准面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C．在管轴线以下的部分D.在基准面以上的部分4.有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1i2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（）A．h1h2B.h1h2C.h1=h2D.无法确定5.对于并联长管道，每根管道的（）相等。A．流量B.切应力C.沿程水头损失D.水力坡度6.平衡液体的等压面必为（）A．水平面B.斜平面C.旋转抛物面D.与质量力正交的面7.理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A整个流场内各点的总水头)2//(2gupz相等B只有位于同一流线上的点，总水头)2//(2gupz相等C沿流线总水头)2//(2gupz沿程减小D沿流线总水头)2//(2gupz沿程增加8.有一溢流堰，堰顶厚度为2m，堰上水头为2m，则该堰流属于（）A．薄壁堰流B.宽顶堰流C.实用堰流D.明渠水流9.同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）A．增大B.减小C.不变D.不一定10.一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（）倍A．1B.2C.2D.4二、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题共8小题，每空格2分，共16分）1．有一明渠均匀流，通过流量smQ/553，底坡0004.0i，则其流量模数K=.22．水泵进口真空计的读数为2/5.24mKNpk，则该处的相对压强水头为m3．矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量smq/13,则该水流的佛汝德数Fr=。4．宽顶堰的总水头H0=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m，此时堰流为出流。5．渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为。6．已知谢才系数smC/1002/1，则沿程阻力系数=。7．当液流为流时，流线与迹线重合。8．直径为1m的管道中的水流，其水力半径为。三、作图题（本大题分3小题，每小题4分，共12分）1．画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。2．画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。3．有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。0上V0下V3四、计算题（本大题分5小题，共52分）1．（本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB，宽为1m（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）有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=3m，在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m，不计行进流速，求管道中通过的流量。1mHL/2Lh1h2Rp0i1=ici2ici3icKK43．（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角o30，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径md2.01，流速smV/11，形心点相对压强水头mp50/1水柱高，出水管直径md1.02，不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力xR和yR。4．（本小题10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mH8，闸门开度me5.2，闸下游水深mht5.4，闸门宽度mb8，（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；（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。HehtLxy112255．（本小题10分）对于流动xyux2，22yxuy的平面流动，要求：（1）判断是否是不可压缩流体的流动？若流动存在，求流函数。（2）判别是无旋流还是有旋流？若为无旋流，确定其速度势函数。答案：一、单项选择题（20分）1.C2.A3.C4.B5.C6.D7.B8.C9.A10.D二、填空题（16分）1.2750m3/s2.–2.5m3.0.32m4.自由出流5.矩形/或均匀分布6．0.007847.恒定流8.0.25m三、作图题0上V0下V6四、计算题1．（10分）画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）；水平方向静水总压力：)(5.24115.28.9KNAhPcx（2分）垂直方向静水总压力：)(71.21)4/1113(8.92KNVPz（2分）总静水总压力：KNPPPzx73.3271.215.242222（1分）与水平方向的夹角：oxztgPPtg5.415.2471.2111（1分）距底部B点的垂直距离：mReo663.05.41sin1sin（2分）2．（10分）以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程：得mhf12/（4分）列水箱和出口断面能量方程得，gVgV2/2/2322（5.0）所以V=mg615.33/4（5分）slsmVAQ/4.28/0284.04/1.01.0615.33（1分）3．（12分）smVddV/4)/(12212，smAVQ/0314.0311（1分）以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程：i1=ici2ici3ic7gVpzgVpz222222221111取121（3分）6.19430sin106.191500222po，得mp23.44/2水柱，即22/5.43323.448.9mKNp（2分）而21/490508.9mKNp，取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为xR和yR，（水流方向为x轴，与水流方向垂直为y轴）x方向大的动量方程：)(30sin112202211VVQRGApApx取121)(30sin122211VVQGApApRox1000/)14(0314.010005.0200785.05.4330314.0490KN9.109.014.393.15（3分）y方向的动量方程：030cos0GRyKNGRy73.1866.0230cos0（2分）水流对管壁的作用力与xR和yR大小相等，方向相反。（1分）4．(10分)（1）由于e/H=2.5/8=0.31250.65，所以为闸孔出流（1分）假定为自由出流（1分）smgHbeQ/2.13686.195.28)3125.018.06.0(23（2分）mehc563.15.2625.02smmbQq/03.17/3mghqhhccc42.5)1563.18.903.1703.1781(2563.1)181(2332由于cthh，所以闸孔为自由出流，假设正确。（2分）（2）mgqhk09.38.9/03.171/3232（1分）由于kchh，所以出闸水流为急流，又kthh，所以下游河道为缓流（1分）则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1分）要设消能工。（1分）5．（10分）（1）因为022yyyuxuyx，满足连续性方程，所以该流动是不可压缩流体的流动。（2分）流函数dxyxxydydxudyudyx)(222Cxxy3/32（3分）（2）因为0)22(21)(21xxyuxuxy，所以为无旋流（2分）8速度势函数dyyxxydxdyudxudyx)(222Cyyx3/32（3分）