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恩波翔高，考研专业课培训专家考试科目名称：水力学学校：河海大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试题请将所有答案写在报考点提供的答题纸上一、是非题（每题2分，共26分）1．液体流层之间的摩擦力与液体所承受的压力有关。（）2．紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（）3．液体作层流运动时，相对粗糙度越大，沿程水头损失系数λ也越大。（）4．陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。（）5．当下游水位高于搏壁堰顶时，一定时淹没出流。（）6．有压管道中水流作均匀流动时，总水头线、测压管水头线和管轴线三者必定平行。（）7．在底流消能设计中，取最大流量作为设计流量时，消力池的深度也一定最大。（）8．在无压渗流的自由表面线上，各点的压强相等，所以它是一根等水头线。（）9,水击波传播的一个周期为CL/2。（）10．将物理量压强pΔ、密度ρ、流速v组成的无量纲数为vpρ/Δ。（）11．明渠的临界水深与底坡无关。（）12．当液体中发生真空时，其相对压强必小于零。（）13．均匀流时过水断面流速均匀分布的水流。（）二、选择题（每题2分，共24分）1．粘滞底层厚度0δ比绝对粗糙度Δ小得多的壁面称为（）（1）光滑面（2）粗糙面（3）粗糙面（4）以上答案均不对2．有压管道的测管水头线（）（1）只能沿流上升（2）只能沿流下降（3）可以沿流上升，也可以沿流下降（4）只能沿流不变3．影响水的运动粘滞系数的主要因素为（）（1）水的温度（2）水的密度（3）当地气压（4）水的流速恩波翔高，考研专业课培训专家4．静止液体中同一点各方向的压强（）（1）数值相等（2）数值不等（3）仅水平方向数值相等（4）铅直方向数值最大5．当等直径管道的管轴线高程沿流向下降时，管轴线的动水压强沿流向（）（1）增大（2）减小（3）不变（4）不定6．明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为（）（1）缓流（2）急流（3）临界流（4）无法判定7．当实用堰水头H大于设计水头dH时，其流量系数m与设计流量系数dm的关系是（）（1）dmm=（2）dmm(3)dmm(4)不能确定8．试验表明，消力池中淹没水跃的长度sL与平底渠道中自由水跃长度jL相比（）（1）sjLL=（2）sjLL（3）sjLL（4）无法确定9.达西定律适用于（）（1）层流渗流（2）层紊流渗流（3）紊流渗流（4）急变渗流10．液体重力相似准则要求（）（1）原型和模型水流的雷诺数相等（2）原型和模型水流的弗劳德数相等（3）原型和模型水流的牛顿数相等（4）原型和模型水流的重力相等11．上临界雷诺数是（）（1）从紊流转变为层流的判别数（2）从层流转变为紊流的判别数（3）从缓流转变为急流的判别数（4）从紊流转变为急变流的判别数12．直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强（）（1）不受来自上游水库反射波的影响（2）受来自上游水库反射波的影响恩波翔高，考研专业课培训专家（3）受阀门反射波的影响（4）不受管道长度的影响三、填空题（每题2分，共20分）1．作用于静止（绝对平衡）液体上的面积力有，质量力有。2．水在直径为1cm的圆管中流动时，流速1/vms=，运动粘滞系数20.01/cmsν=。因雷诺数eR=，所以水流为流。3．密闭容器内液面下某点绝对压强为268/KNm，当地大气压强为298/KNm，则该点的相对压强p=，真空压强vp=。4．一般来说，有压管道的水头损失分为和两类。对于长管，可以忽略。5．已知矩形明渠的底宽6bm=，通过的流量312/Qms=，渠中水深0.5hm=时，该明渠的临界水深ch=，水流为流。6．在有压管流的管壁上开一小孔，如果没有液体从小孔流出，且向空内吸气，这说明小孔内的液体的相对压强零。（填写大于、等于或小于）如在小孔处装一测压管，则管中液面将（填写高于、等于或低于）小孔的位置。7．有一宽顶堰式的水闸，当闸门开度为3m，闸上水头为4m时，水闸泄流属于流。8．在水上建筑物下游，根据水跃发生的位置不同，可将水跃分为、、三种形式。底流式消能要求下游发生淹没度σ′=的水跃。9．某水闸底板下有压渗流流网由20条等势线和6条流线所组成，渗流系数0.00001/kcms=，上下游水位差30hm=，则闸下单宽渗流流量q=。10．有压管道的流速3/vms=，由于突然关闭阀门，形成直接水击。如波速980/cms=，则水头上升m。四、计算题（共80分）（请将下列试题的答案写在答题纸上）1．密封油箱下部设有一个如图所示形状为3/4圆柱的曲面装置。已知半径0.4Rm=，长度（垂直于纸面）5lm=，圆心处的淹没深度2.5Hm=，油面上的相对压强恩波翔高，考研专业课培训专家211000/pNm=，油的密度3800/kgmρ=。试求曲面受到的液体总压力的水平分量xP和铅直分量zP。（15分）φHABR2．如图所示，一吸水装置，水池N的水位不变，已知水位1h、2h和3h的值，若不计水头损失，问喉部断面面积1A和喷嘴断面面积2A满足什么关系才能使水从水池M引入管流中。（10分）h2h1h321MN3．如图所示水电站的引水分叉管路平面图，管路在分叉处用镇墩固定。已知：主管直径3Dm=，分叉管直径2dm=，通过的总流量335/Qms=，转角60α=D，断面11−处的相对压强21294000/pNm=，不计水头损失，试求：水流对镇墩的作用力。（15分）恩波翔高，考研专业课培训专家11dQ/2dQ/2Qp1D4．已知平面运动的流速场为224xuxxy=+−，22yuxyy=−−。试确定流动：（1）是否满足连续性方程；（2）是否有流函数，若有请求之；（3）是否有势函数，若有请求之；（4）求出流经A点（3，1）的流线与流经B点（5，1）的流线之间的单宽流量q。（15分）5．某梯形断面排水土渠，底宽1.5bm=，边坡系数1.25m=，粗糙系数0.025n=，要求正常水深00.85hm=，设计流量31.6/Qms=，试求排水渠的底坡和流速；当此渠道的临界底坡0.00091ci=时，试判别该渠道的水流是急流还是缓流？（15分）6．某水阀渗流流网如图所示。图中17.5hm=，21.5hm=，6.0smΔ=，土壤渗流系数0.0002/kms=。试求出：（1）A点处渗流流速u；（2）单宽渗流量q；（3）B点处的渗流压强p。（10分）恩波翔高，考研专业课培训专家ΔlΔs2006年真题解析一、是非题（每题2分，共26分）1．×【参考答案】由牛顿内摩擦定律duTAdyμ=，所以液体流层之间的内摩擦力与液体所承受的压力无关。2．√【参考答案】紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。【点评】要区别几组概念：①恒定流与非恒定流：运动要素是否随时间变化来区分。②层流和紊流：下界雷诺数eR小于2320的为层流，下界雷诺数eR大于2320的为紊流。③均匀流与非均匀流：流速的大小和方向是否沿流线变化来区分。恩波翔高，考研专业课培训专家对紊流来说uuu′=+，其中u′为脉动流速，u为时均流速。如果时均值不随时间变化，称为（时均）恒定流。3．×【参考答案】液体作层流运动时，沿程水头损失λ仅仅与eR有关，而与相对粗糙度dΔ无关。【点评】4．√【参考答案】明渠为均匀流时，缓坡上一定是缓流，陡坡上一定是急流。5．×【参考答案】淹没出流的条件有两个（适用于薄壁堰和实用堰）：①下游水位高于堰顶；②堰下游发生淹没水跃。要同时满足这两个条件，则发生淹没出流。6．×【参考答案】有压管道中水流作均匀流，总水头线、测压管水头线必定平行，而“管轴线”是否平行是无必然联系的。7．×【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coh、2coh，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。8．×【参考答案】在无压渗流的自由表面线（又称为浸润线）上，各点的压强相等。因为断面总能量22SpvEzggαρ=++，其中22vgα很小，可以忽略；故断面总能量SpEzgρ=+；虽然各点压强相等，但由于势能不同，故不是等水头线。9．×恩波翔高，考研专业课培训专家【参考答案】从0t=至2ltc=的一相称为水击的第一相；从2ltc=至4ltc=的时间称为周期。10．×【参考答案】分别将的pΔ、ρ、v量纲带入运算：23MpLLTMLvTLTρΔ==⋅；可见组成的并非无量纲数。11．√【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。12．√【参考答案】做出以下区别：绝对压强：absp（气体全部抽空为起点），变化范围是[0,)+∞；相对压强：rabsappp=−，变化范围是[],aapp−；绝对压强：vaabsppp=−，变化范围是[],aop；出现真空就出现负压，必小于零。13．×【参考答案】均匀流是指流速的大小和方向不沿流线变化，均匀流的特征：①流线时相互平行的直线，所以过水断面时平面，且面积不变；②流速分布沿程不变；③在均匀流的过水断面上pzcgρ+=；题干中“均匀分布”的意思并不吻合。例如抛物线分布、矩形分布的断面流速也是均匀分布的，但都并不是均匀流。二、选择题（每题2分，共24分）1．（3）【参考答案】根据粘性底层厚度0δ与绝对粗糙度Δ的对比可将紊流壁面分为以下三类：恩波翔高，考研专业课培训专家①Δ0δ，紊流光滑面；②0δΔ0δ+1δ，紊流过渡粗糙面；③Δ0δ+1δ，紊流粗糙面。于是，题干中粘性底层厚度0δ比绝对粗糙度Δ小得多的壁面称为粗糙面。2．（3）【参考答案】总水头线：22pvEzggαρ=++；测管水头线：pEzgρ=+；总水头线一直下降，当水流突然扩大时，总水头线下降，测管水头线上升。即表明有压管道的测管水头线可以沿流上升，也可以沿流下降。3．（1）【参考答案】对某种液体而言，v值主要随温度而变，并随温度的升高而减小。4．（1）【参考答案】静止液体中任一点处各个方向的静水压强的大小都相等。5．（4）【参考答案】根据能量方程：221112221222wpvpvzzhggggααρρ++=+++；因等直径管道所以2112vgα与2222vgα相抵消；1212wpphzzgρ−=−+0；其中12zz−0；由此可以看出12ppgρ−是否大于零是不一定的。6．（2）【参考答案】由vFrgh=；22212221mvvFrghmgh==×=所以1Fr，所以为急流。7．（2）恩波翔高，考研专业课培训专家【参考答案】对于实用堰有三种情况：①当dHH=，dmm=；②当dHH，dmm；可以形成真空，流量增大；③当dHH，dmm；可以减小堰的过水能力。8．（2）【参考答案】试验表明，消力池中淹没水跃的长度较平底渠道中自由水跃的长度为短，这是由于水跃水跃受池末坚壁的约束所致，一般约减小20%~30%，因此从收缩断面起算的消力池长度为：(0.7~0.8)jll=。9．（1）【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：均匀层流，砂土，具有线性规律。10．（2）【参考答案】重力相似准则：pmFrFr=11．（2）【参考答案】①上临界雷诺数，由层流转变为紊流的判别数（当粘性小，管径大时，易从层流转变为紊流，不稳定）②下临界雷诺数，由紊流转变为层流（较稳定2320eR=）12．（1）【参考答案】由于阀门的关闭需要一定的时间sT，故可根据rT与sT的关系将水击分为两类：①直接水击：当srTT≤时，阀门处的水击压强未受到来自上游水库反射波的影响，能够达到最大值。②间接水击：当srTT时，阀门处的压强受到来自上游水库反射波的影响，不能达到最大值。恩波翔高，考研专业课培训专家三、填空题（每题2分，共20分）1．压力，重力、惯性力2．10000，紊【参考答案】410.01100000.0110evdRν−×===×；因其2320eR，所以为紊流。3．230/KNm−，230/KNm【参考答案】相对压强：2689830/rabsapppKNm=−=−=−；真