水力学试卷.doc

一选择题、（共10小题，每小题1分，共10分）

1在水力学中，单位质量力是指（ c ）
a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；
c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。
2 有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（b）
　　a、8；b、4；c、2；d、1。
3判别水流是层流还是紊流，可以用（d ）
a．牛顿数 　b．欧拉数 　c．佛汝德数 　d．雷诺数
4液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为( d )
a.1 kN/m2 b.2 kN/m2
c.5 kN/m2 d.10 kN/m2
5紊流的断面流速分布规律符合(a )
a.对数分布； b.直线分布； c.抛物线分布； d.椭圆分布
6渗流的达西公式只能适用于 ( a )
a. 恒定均匀层流 b. 恒定均匀紊流 c.恒定均匀流； d.非恒定流
7在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将（ c ）
a．增大 b．减小
c．不变 d．以上都有可能
8圆管均匀流过流断面上切应力分布为( b )
a 抛物线分布，管壁处为零，管轴处最大；
b 直线分布，管壁处最大，管轴处为零；
c 均匀分布；
d 层流为抛物线分布，紊流为对数分布。
9某水箱外接一渐缩管，若水箱水位保持不变，沿管内流动的水流属（ b ）
a．恒定均匀流 b．恒定非均匀流　 c．非恒定均匀流 　d．非恒定非均匀流
10雷诺试验主要是研究（ a ）
a．层流与紊流 b．渐变流与急变流 c．缓流与急流　 d．均匀流与非均匀流
二、 填空题（共9小题，每空1分，总共12分）
1单位流程上的水头损失称为 水力坡度 。
2堰流可分为薄壁堰、实用堰和 宽顶 堰。
3水的运动粘滞系数随温度的升高而降低 _。
4液体运动产生水头损失的根本原因是液体具有 粘滞 性
5只有在 正 坡渠道中有可能产生均匀流。
6描述液体运动的两种方法分别为 拉格朗日法 、 欧拉法 。
7建立渗流模型必须满足 流量相同 、 p相同 、水头损失相同 。
8理想液体流动时，切应力τ= 0 。
9地下河槽的浸润线共有 4 条。
三、是非题（共10小题，每小题1分，共10分）

1. 非均匀急变流的同一过水断面上，各点测压管水头相等。（×）
2. 水流总是从压强大处向压强小处流动×）
3. 层流的流速分布比紊流的流速分布均匀。（×）
4.明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。（√）
5同样条件下间接水击比直接水击更安全。（√）
6直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×）
7静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等 。（√）
8连续介质概念的意义在于将液流中的一切物理量都可视为空间和时间的不连续函数。（×）
9当堰顶厚度与堰上水头的比值介于0.67与2.5之间时，这种堰称为薄壁堰。（×）
10恒定流是各空间点上的运动参数都不随流程变化的流动。（×）

四、 绘图题（共3题，每小题5分共15分）
1绘出AB面上的静水压强分布图，并注明大小。

2画出下列图中曲面上的压力体图，并指出垂直压力的方向

3绘出棱柱体长渠道中的水面曲线

五、计算题（共5大题，共53分）

1、（8分）水流过92m长的管道，水头损失为6.1m，要保持管壁切应力为30N/m2，试求管道直径应为多大？
解： 5分

3分

2（10分）有一长度L=10m的有压管，管径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）

解：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），

（3分）

（2分）

（2分）

（3分）

3（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
解：水力最优断面时，水深h=2m （1分）

（2分）

（2分）

（1分）

（2分）

（2分）

4（10分）如图示一直径的钢管，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，已知管中流速为，不计水头损失，求螺栓所受作用力。

解： (1分)
(1分)
列管道和出口断面的能量方程：

代入数据得：

所以： (3分)
(1分)
(1’)
假定螺栓对水流的作用力为R（方向左）
则由动量方程得：
(2分)
即： (1分)
水流对螺栓的作用力R’=R，方向向右。(1分)
5（15分）有一渠道用两根直径d为1.0m的混凝土虹吸管（n=0.014）来跨过山丘（如图），渠道上游水面高程Ñ1为100.0m，下游水面高程Ñ2为99.0m，虹吸管长度l1为8m，l2为12m，l3为15m，中间有60°的折角弯头两个，每个弯头的局部水头损失系数ξb为0.365，若已知进口水头损失系数ξe为0.5，出口水头损失系数ξ0为1.0。当虹吸管中的最大允许真空值hv为7m时，问虹吸管的最高安装高程是多少？

(5分)
以下游水面为基准面，写出上、下游渠道中断面的能量方程：

解得： （5分）
以上游水面为基准面，写出上游渠道中断面与B-B断面的能量方程：

（4分）
虹吸管的安装高程不应大于： （1分）

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