东南大学水力学试卷.doc

东南大学水力学试卷

东 南 大 学 考 试 卷（B 卷）
学号 姓名
密
封
线
自 觉 遵 守 考 场 纪 律 如 考 试 作 弊 此 答 卷 无 效

课程名称
水力学
考试学期
08-09-3
得分

适用专业

考试形式
闭卷
考试时间长度
120分钟

学号 姓名
一、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (每小题2分, 共20分)
1、静止液体中同一点各方向的压强 （ ）
A、数值相等； B、数值不等；
C、仅水平方向数值相等； D、 铅直方向数值最大。
2、已知水流的沿程水力损失系数l 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于
（ ）
A、层流区； B、 紊流光滑区；
C、 紊流过渡粗糙区； D、紊流粗糙区。
3、圆管紊流的断面流速分布规律符合 （ ）
A、直线分布 ； B、对数分布 ；
C、抛物线分布 ； D、椭圆分布 。
4、管径d=10mm，流量Q=20cm3/s，运动粘度ν=0.0101cm2/s，则管中水流属于
（ ）
A、层流 B、紊流 C、渐变流 D、急变流
5、从力学角度看，佛劳德数Fr所表示的两种力的对比关系是 （ ）
A、惯性力与粘滞力 ； B、重力与粘滞力 ；
C、惯性力与重力 ； D、压力与粘滞力 。
6、A、B两根输水管道，其长度、糙率和管径都相同，则通过流量的关系为
A、QA =QB ；B、QA > QB ； C、QA < QB ； D、不能确定。
7、明渠中发生A3型水面曲线，则水流属于 （ ）

A、急变流 B、缓流 C、急流 D、层流
8、紊流粗糙区的水头损失与流速的（ ）成正比。 （ ）
A、1次方； B、2次方； C、1.75～2.0次方； D、3次方
9、发生水跃的充分必要条件是 （ ）
A、 从层流过渡到紊流； B、从陡坡过渡到缓坡；
C、从缓流过渡到急流； D、从急流过渡到缓流。
10、当底坡i及糙率n确定的情况下，水力最佳断面是 （ ）
A、湿周一定，面积最小的断面； B、面积一定，湿周最小的断面；
C、最低造价的断面； D、最小糙率的断面。
二、是非题(正确的划“√”，错误的划“×”) (每题2分, 共20分)
1、理想液体就是不可压缩液体。 （ ）
2、图中矩形平板上静水总压力的作用点位于受压面形心点O以下h/6处。
（ ）
3、圆管中层流的雷诺数必然大于2320。 （ ）
4、棱柱体明渠的临界水深只与通过的流量、明渠断面形状及尺寸有关，而与渠道的纵坡无关。 （ ）
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ）
6、在长管中，总水头线与测压管水头线重合。 （ ）
7、缓坡上可以出现非均匀急流。 （ ）
8、渐变流同一过水断面上各点的测压管水头近似相等。 （ ）
9、若并联管道各支管的长度不同，则各支管的水头损失也不同。 （ ）
10、圆管层流的流速分布要比紊流的流速分布均匀 。 （ ）

三、做图题（每题5分，共15分）
1、绘出图中曲面上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。（5分）

2、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。（5分）

3、 定性绘出图示棱柱体明渠的水面曲线，并注明曲线的名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同）（5分）

四、计算题（共45分）
1、有一侧有水的倾斜安装的矩形闸门，其宽度b=2米，倾斜角，铰链中心O位于水面以上c=1米，水深h=3米。求闸门开启示所需铅值向上的提升力T，设闸门重量G=0.196牛顿。（10分）

2、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水流通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的局部水头损失系数ζ=1.2，沿程水头损失可以忽略，取动能修正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z 。 (10分)

3、射流从喷嘴中射出，撞击在一铅直放置的平板上，水流在水平方向上分为两股。如图所示。已知喷嘴直径d=25 mm，射流与平板垂线间的夹角θ=60°，射流流速v1=5 m／s。不计摩擦阻力，取动量校正系数为1。求：(1)平板静止时，射流作用在平板上的垂直作用力；(2)当平板以u=2 m／s的速度与水流相同方向运动时，求射流作用在平板上的垂直力。(15分)

4、 一引水渡槽，断面为矩形，槽宽b为1.5米，糙率n为0.011，槽长l为116.5米，进口处槽底高程为52.06米。水流在渠中作均匀流动。当通过设计流量Q为7.65m3/s时，槽中水深h应为1.7米，求渡槽底坡i及出口槽底高程。（10分）

参 考 答 案
一、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (每小题2分, 共20分)
1、A 2、D 3、B 4、B 5、C 6、D 7、 C 8、B 9、 D 10、B

二、是非题(正确的划“√”，错误的划“×”) (每题2分, 共20分)
1、 × 2、 √ 3、× 4、 √ 5、× 6、√7、√ 8、√ 9、× 10、×

三、做图题（每题5分，共15分）
1、绘出图中曲面上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。（5分）

2、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。（5分）

3、 定性绘出图示棱柱体明渠的水面曲线，并注明曲线的名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同）（5分）
i1<ic
i2>ic
ic<i3<i2
M2
C
C
N1
N2
N3
N3
S2
S3
N1

四、计算题（共45分）

1、本题10分
解：先求作用与闸门上的静水总压力P，
P ==1.019×105N (3分)
压力D至铰点O的距离为DO，显然
米
而米
闸门重心与铰链中心的水平距离为
米
对O点写出力矩方程
(7分)
所以开启闸门所需的铅直提升力为
2、本题10分
解：列水箱水面与出口断面能量方程
h+0+0=0+0+v2/2g+hw
5=v2/2g+1.2v2/2g 解得v2=6.67m/s (5分)
列水箱水面与最高点的能量方程
h+0+0=z+0+0+hw hw=hj=1.2 v2/2g
z=h- hw=2.28m (5分)

3、本题15分
解：（1）建立坐标为沿平板方向为X方向，平板垂线方向为Y方向：
根据流量方程可得， （3分）
则建立Y方向的动量方程：。 （5分）
（2）当平板以u=2 m／s的速度与水流相同方向运动时，则根据流量方程可得
（3分）
则建立Y方向的动量方程： (4分)
V，
V
Y
X

4、本题10分
解：计算水力要素：
A=bh=1.5×1.7=2.55m2 X=b+2h=1.5+2×1.7=4.9m
R=A/x=2.55/4.9=0.52 (4分)
计算 c=（1/n）R1/6=81.52 m0.5/s
i=Q2/C2A2R=7.622/(81.522×2.552×0.52)=0.0026
进出口水面差：hf=il=0.0026×116.5=0.3m
出口槽底高程：52.06-0.3=51.76m (6分)
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