2014年電大流體力學(xué)形成性考核冊有畫圖題及答案【精編版】

#二、計算題某輸水渠道，沙質(zhì)土壤，岸邊有雜草，糙率系數(shù)n=0.025,底坡1=0.002,斷面為梯形，邊坡系數(shù)m=1.Go按水力最優(yōu)斷面設(shè)計，通過流量Q=0.8m3/s,試確定其斷面尺寸。解：（1）按水力最優(yōu)斷面條件計算寬深比。（2）計算相關(guān)水力要素：過流斷面積、水力半徑。代入流量基本公式解出水深。（3）求出底寬。答案：b=0.79mh=0.65m有兩段矩形斷面渠道相連，通過流量Q=2.8m3/s,底寬b=2m,混凝土襯護，n=0.015,i「0.012,歸二0.0008。這兩段渠道是否為水躍銜接？若是水躍銜接，是何種形式水躍？并定性繪圖表示。解：（1）（計算臨屆水深、臨界底坡）判斷兩矩形斷面渠道是急流還是緩流，確定是否為水躍銜接。（答案：是）（2）計算（或查附錄C）求正常水深h,h，把h視為躍前水深，求躍后水深h”與h比較。01 02 01 02答案：遠驅(qū)式水躍第8章一、 選擇題實用斷面堰常常設(shè)計成真空堰，其目的是（B）（a）減小水流對壩面的沖刷 （b）提高過流能力（c）減小空化空蝕 （d）節(jié)省建筑材料小橋過流與（C）具有相同的水力特征。（a）薄壁堰流 （b）寬頂堰流 （c）實用斷面堰流（d）閘孔出流寬頂堰形成淹沒出流的充分條件是（D）(a)h>0 (b)h<0 (c)h>0.8H(d)h>1.0Hs0s 04.下述堰的分類哪個正確（A）(a)§/H>0.67薄壁堰(b)0.67<5/H<10.0寬頂堰(c)0.67<5/H<2.5實用斷面堰(d)§/H>2.5薄壁堰二、 判斷題1、 只要寬頂堰下游水深超過堰頂，就為淹沒出流。（正確）2、 小橋過流的淹沒出流條件h>1.3h'與寬頂堰的淹沒出流條件h>0.8H不同。（正確）t k s 03、 對于閘孔出流，當(dāng)閘門開度e與上游水深H之比eH>0.75時，閘孔出流轉(zhuǎn)化為堰流。（正確）4、對于薄壁堰，在堰寬b、堰高P和堰上水頭H相同的情況下，完全堰的過流能力比側(cè)收堰的過流能力大。（正確 ）三、 簡答題簡述堰的三種類型及其共同的水力特征。答：堰分為三種類型：⑴薄壁堰—判別標(biāo)準(zhǔn)?Hv0.67⑵實用斷面堰-一判別標(biāo)準(zhǔn)0.67v?Hv2.5⑶寬頂堰判別標(biāo)準(zhǔn)2.5v?Hv10共同的水力特征為上游水位壅高過堰時水面跌落。堰流基本公式中m，…，a等系數(shù)與哪些因素有關(guān)。答：流量系數(shù)m與行近流速的大小、表面張力有關(guān)。側(cè)收縮系數(shù)與堰寬與渠寬的比值（b/B）有關(guān)。寬頂堰淹沒出流形成的充分必要條件是什么？答：必要條件h>0,充要條件是h>0.8H。s s 0四、 計算題1、 一圓角進口無側(cè)收縮寬頂堰，堰高P1=2.5m，P「2.0m,堰上水頭為0.40m,通過的流量為4m3/s,求寬頂堰的寬度。在不產(chǎn)生淹沒出流的情況下，下游水深最大為多少？解：（1）通過計算（PJH）的值，選取流量系數(shù)公式，計算流量系數(shù)。（2）求寬頂堰的寬度： b=5.95m（3） 不產(chǎn)生淹沒出流，下游水深hv2.32m。t2、 有一河道，用碎石單層鋪砌加固河床，通過的流量Q=20m3/s，允許流速v'=3.5m/s，橋下游水深h=1.3m，t若￡=0.90，=0.90，V=1.0，允許橋前壅水深度H'=2.00m。設(shè)計小橋孔徑b。解：（1）求橋下臨界水深h'，判別是自由出流，還是淹沒出流。（自由出流）K（2）計算橋孔初始值：?。˙=6.0m）（3） 復(fù)算求橋下臨界水深h，，判別是自由出流，還是淹沒出流。（仍為自由出流）K（4） 計算橋前壅水深度H=1.81m<H'=2.0m（4）確定橋孔徑為6.0m。第9章一、 選擇題1.滲流雷諾數(shù)可定義為（A）vdvdvdA.Re=—ioB.Re=—30C.Re=—60VVV2.土壤的滲透系數(shù)與以下（B）無關(guān)。A.流體的種類 B.流體的溫度C.土壤的性質(zhì)D.大氣壓強3.當(dāng)不透水層底坡i<。，為（A）滲流。A.順坡 B.逆坡 C.平坡4.兀王井為（ D）。A.井深直達不透水層的潛水井；B.井深未達到不透水層的潛水井；C.井深直達不透水層的承壓井；D.井深未達到不透水層的承壓井。二、 判斷題在漸變滲流中水力坡度線和浸潤線重合。（正確）滲流模型中滲流流速與實際空隙中的平均流速是相等的。（錯誤）在無壓滲流中，重力水的自由表面稱為浸潤線。（錯誤）達西定律是滲流中最基本的定律，它適用于所有的滲流。（正確）三、 簡答題滲流模型是如何建立的，為什么可以如此建立？答：把包括土顆粒組成的骨架在內(nèi)的整個空間看做滲流流場，認為流體在該流場作連續(xù)流動，用虛擬的流速代替實際流速，稱為滲流模型。因為土壤顆粒組成的通道相當(dāng)復(fù)雜，滲流運動要素不便于統(tǒng)計、量測，引入滲流模型概念，即把整個滲流流場看成流體的連續(xù)流動，可借用管流、明渠流建立的的概念。達西定律與裘皮幼公式的區(qū)別和聯(lián)系。答：滲流達西定律表示為：卩=kJ，而裘皮幼公式可表示為：u=v=kJ，裘皮幼公式表明漸變滲流中平均流速與點流速是相等的，即滲流的過流斷面流速分布為矩形。滲流達西定律與裘皮幼公式都適用于滲流層流。

四、 計算題一渠道位于河道的上方（參考圖9-6）,渠道和河道之間有透水層，相距=200m,渠道右岸水深3.0m,河道左岸水深為4.0m,土層滲透系數(shù)二0.001cm2厶，不透水層底坡=0.003,按平面滲流處理，求單寬渠長的滲流量并繪制浸潤線。解:參考例題9.1答案：單寬滲流量0=0.33//s=33O%72/s.繪制浸潤線（略）如圖所示為基坑排水，設(shè)4個普通完全井，圓形分布，圓的半徑為30m,井徑相同為0.2m,含水層厚H=10m,滲透系數(shù)=0.02cm/s,據(jù)工程需要，基坑內(nèi)中心水位降深S>3m,假設(shè)各井抽水量相同，求總的抽水量。解:此題為井群的水力計算，可直接用公式求解。解:此題為井群的水力計算，可直接用公式求解。答案:箕=0.0984ma/so第10章一、 選擇題重力相似模型中，流速比尺等于幾何比尺的（C）次方。TOC\o"1-5"\h\zA. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5重力相似模型中，流量比尺等于幾何比尺的（A）次方。A. 2.5 B.2 C. 1.5 D. 1重力相似模型中，時間比尺等于幾何比尺的（D）次方。A. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5二、 判斷題凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程式，必然是一個齊次量綱式。（正確）力學(xué)相似的必要條件是幾何相似，運動相似，動力相似。（正確）三、 簡答題1.為什么在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動滿足?答：從理論上講，如同沿程損失一樣，在阻力平方區(qū)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)充分大時，粘性可忽略不計，所以，在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動滿足。簡述弗勞德準(zhǔn)數(shù)的物理意義。答：弗勞德準(zhǔn)數(shù)為常數(shù)，是指原型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)與模型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)相等，原型與模型量液流相似。四、計算題1. 有一單孔WES剖面混凝土溢流壩，已知壩高p=10m，壩上設(shè)計水頭H=5m，流量系數(shù)m=0.502，TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"p p溢流孔凈寬b=8m，在長度比尺人=20的模型上進行試驗，要求計算：\o"CurrentDocument"p ,（1）設(shè)計模型流量；（2）如在模型壩趾測的收縮斷面表面流速u=4.46ms，計算原型相應(yīng)流速ucm cp解：首先計算原型流量、流量比尺、速度比尺。按原型與模型換算關(guān)系計算。答案：流量Q=0.221m3/sm流速v=19.95m/sm期末總復(fù)習(xí)一、 選擇題堰流流量Q與堰上全水頭H0的關(guān)系是（）。（a）1/2次方的關(guān)系 （b）1次方的關(guān)系（c）3/2次方的關(guān)系 （d）2次方的關(guān)系理想流體與實際流體的主要區(qū)別在于（）。（a）是否考慮粘滯性 （b）是否考慮易流動性（c）是否考慮重力特性（d）是否考慮慣性在均質(zhì)孔隙介質(zhì)中，滲流流速u與水力坡降J的幾次方成比例（）。（a）1/2次方 （b）1次方（c）3/2次方 （d）2次方對于實際流體，總水頭線是（）的線。（a）沿程下降。 （b）沿程升高。。（c）沿程可升可降。（d）沿程不升不降。二、 判斷題判斷下列說法是否正確。若正確在括號內(nèi)劃”，否則劃x。動能修正系數(shù)與斷面流速分布有關(guān)。（）臨界雷諾數(shù)的大小與流體的性質(zhì)無關(guān)。（）長短是指管道幾何長度長的管道。（）謝齊（Chezy）公式適用于紊流粗糙區(qū)。（）按程沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律，尼古拉滋試驗曲線分為三個區(qū)。（）對于以重力為主導(dǎo)因素的流動，可按佛勞德準(zhǔn)則進行模型設(shè)計。（）三、 簡答題等壓面是水平面的條件有那些？流體靜壓強的有那兩個特性？明渠均勻流有那些特性？說明描述流體運動的兩種方法（拉格朗日法與歐拉法）的主要區(qū)別。

四、繪圖題繪出下面圖中平面上相對壓強分布圖。繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。777777777777777777777777.五、計算題1.在封閉水箱中，h=L5m,乙-0.5*（如圖），壓力表讀數(shù)為4.9KN/m2，求A點和水面壓強。2.圓形有壓涵管穿過路基，管長1=50*,管徑d=1.0*,上下游水位差H=3*,管路沿程阻力系數(shù)入=0.°3,局部阻力系數(shù)：進口°廣°.5，彎管°b=O'5，水下出口7廣1.°，求通過流量？寬為1m的矩形閘門AB,傾角45°，水深七=3*,七=2*，求作用于閘門上的靜水壓力和作用點。參考答案一、 選擇題1.(c)2. (a) 3. (b) 4.(a)二、 判斷題1.(V) 2.(x)3.(x)4.(V) 5.(X) 6.(V)三、 簡答題1.答:①同一介質(zhì)②連續(xù)③質(zhì)量力只有重力。2.答：(1)流體靜壓強方向垂直且指向受壓面。(2)流體靜壓強大小與受壓面方位無關(guān)。答：(1)過流斷面面積、水深沿程不變。過流斷面平均流速、流速分布不變。底坡線、總水頭線、水面線三線平行。沿水流方向重力分量與摩擦力平衡。答：拉格朗日法描述的是質(zhì)點系法，跟蹤流體質(zhì)點，研究其在空間的運動規(guī)律；歐拉法是在空間設(shè)點，描述任意空間位置上流體質(zhì)點的運動規(guī)律。四、 繪圖題(略)五、 計算題1.解：A點的壓強：p-p,pgZ=4.9,1x9.8x0.5=9.8kpaAb水面壓強:p-p-pgh-9.8-lx9.8x1.5=-4.9kpa0A解：（繪出上下游過流斷面1-1、2-2） 因為河道較寬，忽略上下游流速的影響，以下游水面為基準(zhǔn)面列能量方程:H+0+0=0+0+0+hH=h=（人丄+…+2…+…）——wdebse2g=(0.0350+2x0.65+1)打1 2g V=-^v'2X9.81X3=3.936m/s流速：v3.8Q=v竺=3.9363.14*12=3.09m3/s TOC\o"1-5"\h\z通過流量： 4 4解：（1）繪出閘門上下游的壓強分布圖(2)閘門上的合力b bP=—pghh/sin0-—pghh/sin02 11 2 22P=—x1x9.8x3x3/sin(45)一—x1x9.8x2x2/sin(45)=34.65kN^2 ^2(3)閘門上的合力作用中心(對閘門下端之矩)b 1 b 1lP=—pghh/sin0h/sin0-—pghh/sin0h/sin0c2 11 31 2 22 321bl= pg/sin20(h3一h3)cP6 1 2l=^^丄x1x9.8/sin2(45)x(33-23)=1.79mc34.656h=lsin0=1.79xsin(45)=1.27mcc合力作用中心hc距閘門下端垂直距離為L27m解：（1）求Fr1.6vQ1.6Fr=-^==——= =0.44 :gh bh:gh2x0.7x、9.8x0.7*如 m■m（2）判斷急流還是緩流因為Fr<1所以該水流是緩流期末總復(fù)習(xí)（2）一、 選擇題在下列命題中選擇出正確的說法，添在括號內(nèi)。流體中粘性摩擦力的大小與（）無關(guān)。（a）兩流層間速度差 （b）流體種類（c）流層的接觸面積 （d）接觸面壓力理想流體與實際流體的主要區(qū)別在于（）。（a）是否考慮粘滯性 （b）是否考慮易流動性（c）是否考慮重力特性 （d）是否考慮慣性均勻流特征不包括（）。（a）流線平行 （b）過流斷面上符合靜水壓強分布（c）流速及流速分布流程不變 （d）流速緩慢圓管層流中斷面平均流速等于管中最大流速的（）。（a）1/2 （b） 1/3 （c）2/3 （d）1/4二、 判斷題TOC\o"1-5"\h\z恒定流一定是均勻流。 （）靜壓強大小與受壓面方位無關(guān)。 （）無論流體作何種運動，水平面都是等壓面。 （）真空壓強是指沒有大氣存在時的壓強。 （）總流伯努利能量方程只適用于恒定流。 （）動量修正系數(shù)與速度平方成正比。 （）三、簡答題寫出流場中流體質(zhì)點加速度的表達式，并說明其各項的意義。試根據(jù)尼古拉茲試驗，說明紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)€與Re和K/d的關(guān)系。薄壁小孔口恒定自由出流，流量Q與孔口全水頭H0是幾次方的關(guān)系？寫出明渠均勻流形成的條件？四、繪圖題繪出下面圖中平面上相對壓強分布圖。 % 『油^77777777777777777777777：繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。五、計算題1.如圖所示，一端封閉的容器中裝有水，求A,B,C三點的相對壓強。水泵系統(tǒng)如圖，管徑』=200mm,流量為Q=QAm3/s,吸水管與壓水管的總長為30m,沿程阻力系數(shù)X=0.02吸水管設(shè)有帶閥門的蓮蓬頭。閥所有彎頭。彎=°3,兩水面高差1=1?！?，求水泵揚程。（22分）有一矩形底孔閘門，高S3*,寬b=2m,上游水深%=饑，下游水深\=5m?求作用于閘門上的靜水壓力和作用點。（16分）=2x2+y,u=2y2+z,u=-4（x+y）z+xy_一宀、亠，，、一口—亠亠，、、4.檢驗x y z 不可壓縮流體運動疋否存在？（10分）期末總復(fù)習(xí)（2）參考答案一、選擇題1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。、判斷題1.(x、判斷題1.(x) 2.(”)3.(x) 4.(x) 5.(”) 6.(x)三、簡答題（每小題3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtd三、簡答題（每小題3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtdu du duxuxuxxdx ydy zdzdududududu——y=——+u——+u——+u——ydt dt xdx ydy zdzdu du du du du=z=z+uz+uz+uz-dtdtxdx ydy zdz以上三式中等號右邊第一項表示在每個固定點上流速對時間的變化率，稱為時變加速度（當(dāng)?shù)豥u du duu—u—u x—加速度）。等號右邊的第二項至第四項之和x氓ydy z邊du du duu—y+u—y+u xdx ydy zdzdu du duu—+u—+u xdxydyzdz是表示流速隨坐標(biāo)的變化率，稱為位變加速度（遷移加速度）。因此，一個流體質(zhì)點在空間點上的全加速度應(yīng)為上述兩加速度之和。2.答：⑴紊流光滑區(qū)=/3（Re）（2）紊流過渡區(qū)X=f4（Re，K/d）（3）紊流粗糙（阻力平方）區(qū)3.答：3.答：Q與H01/2成比例。答：（1）恒定流。（2） 長直棱柱形渠道，糙率n不變。（3） 無支流匯入、流出。（4） 渠道順坡。

四、繪圖題（答略）2.繪出下面圖中曲面上的壓力體圖。（答略）五、計算題1.解:（1） A點的相對壓強:p=p-pgh=0-lx9.8x3=一29.4kNA0（2） B點的相對壓強:（3） C點的相對壓強:p=p+pgh=0+1x9.8x2=19.6kNc“2.解：（1）管中流速v=迫==3.18m/sKd2 …0.22(2)列(2)列1-1到2-2能量方程z+%+況+H=z+仏+生+&+C+C)蘭+入空1 pg 2g 2 pg 2g 閥彎岀口 2g d 2g (W分)（3）求揚程iv2 303182H=z-z+眞+C+人-)?=10+(2.0+0.