【水力學(xué)】-華中科技大學(xué)-《水力學(xué)》模擬試卷及答案

誠信應(yīng)考,考試作弊將帶來嚴(yán)重后果！華南理工大學(xué)期末考試《水力學(xué)》試卷A注意事項(xiàng)：1.考前請將密封線內(nèi)各項(xiàng)信息填寫清楚；2.所有答案請直接答在試卷上(或答題紙上)；3．考試形式：閉卷；評卷人評卷人一二三四五總分一、單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）流體的運(yùn)動粘度的單位是 ( )s/m2 B.m2/s C.N.s/m2 D.N.m2/s1m1m如題2圖所示有一傾斜放置的平面閘門當(dāng)上下游水位都上升1m（虛線位置，作用于閘門上的靜水總壓力 ( )A1m1mB．變小C．不變D．無法確定題2圖3圖所示一靜止容器內(nèi)盛兩種不相混合液體（密度分別為1

，并且2 1 2

容器兩側(cè)安裝有兩個(gè)測壓管容器和測壓管液面高度分別為 、1 2號位座號位座業(yè)專__________……線………)封院學(xué)題…答…不…內(nèi)……線…封…密……(號學(xué)名姓………密……… 三個(gè)高度的關(guān)系為 ( )21213ρ1ρ23圖A. 1 2 3B. 1 2 3C. 1 2 3D. 1 2 3《水力學(xué)》試卷第1頁共14頁《水力學(xué)》試卷第《水力學(xué)》試卷第14頁共14頁如題4圖所示水流通過漸縮管流出，若容器水位保持不變，則管內(nèi)水流屬4圖4圖A．恒定均勻流B．非恒定均勻流C．恒定非均勻流D．非恒定非均勻流關(guān)于水流流向的正確說法是 ( )水一定是從壓強(qiáng)大處往壓強(qiáng)小處流C.水一定是從機(jī)械能大處往機(jī)械能小處流D.水一定是從測壓管水頭高處往測壓管水頭低處流在圓管紊流中過水?dāng)嗝媪魉俜植挤?( )A．均勻規(guī)律 B．直線變化規(guī)律C．拋物線規(guī)律 對數(shù)曲線規(guī)律實(shí)際液體處于紊流狀態(tài)其流層間的剪應(yīng)力為 ( )A．0 B.黏性剪應(yīng)力1C.附加剪應(yīng)力（或雷諾應(yīng)力） D.2 1 218圖所示，輸油管路中安裝有一文丘里流量計(jì)，已知水銀壓差計(jì)中水銀1p柱高差為hp

則(z p )(z

2 ) 為 （ ）p 1 g油

2 g油 水銀hp油 )hp油

( 水銀1)hp油 )hp油22v211水銀題8圖欲使水力最優(yōu)梯形斷面渠道的水深和底寬相等，則渠道的邊坡系數(shù) m應(yīng)為( 1

1

3

14 2 4如題10圖所示一壓力水箱恒定水深H=1.5m，液面相對壓強(qiáng)p0=40kPa，箱底外接一直徑d=30mm的管嘴管嘴長l=0.1其流量Q為 ( )A.3.14×10-3m3/s B.3.25×10-3m3/sC.6.06×10-3m3/s D.6.12×10-3m3/s10圖二、判斷題（對者打，錯(cuò)者打×。本大題共10小題，每小題2分，共20分）速度越大，液體的內(nèi)摩擦力越大。 ( )測壓管水頭線沿程可升、可降、也可不變。 ( )z

p 2

表示過流斷面上單位質(zhì)量流體的平均機(jī)械能。2g( 紊流光滑區(qū)的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)而與相對粗糙度無關(guān)( )謝才公式既適用于無壓明渠流也適用于有壓管流。 ( )當(dāng)管徑和流量一定時(shí)，黏度越小，越容易從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌?( )各并聯(lián)支（長管的水頭損失相同所以其水力坡度也相同。 ( )對于靜止液體如不考慮表面張力則表面力只有壓力。 （ ）棱柱形明渠中形成M3

型水面曲線時(shí)，其de0。 ( )dh一切非均勻流均為紊流。 （ ）三、填空題（本大題共5小題，每小題2分，共10分）有一水泵裝置其吸水管中某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)等于當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橐粋€(gè)工程大氣壓，其相應(yīng)的絕對壓強(qiáng)值為 kPa。流體平衡微分方程表明，在靜止流體中各點(diǎn)單位質(zhì)量流體所受質(zhì)量力與相平衡。如題23 圖所示，輸水管道中設(shè)有閥門，管路直徑d50mm，流量Q3.74103m3/s，水銀壓差計(jì)讀值h0.12m，沿程水頭損失忽略不計(jì)，則閥門的局部阻力系數(shù)為 。 題23圖 題24圖24.如題24圖所示應(yīng)用皮托管測量A點(diǎn)流速，若兩測壓管液柱差為h，則A點(diǎn)流速為uA= 。弗勞德數(shù)表征慣性力與 之比。四、作圖題（本大題共2小題，每小題5分，共10分）26d2d3d1d3管道中有一閥門，試定性繪制總水頭線和測壓管水頭線。HHd1d2d3題26圖如題27圖所示棱柱形渠道，各渠段充分長，渠道首端為一閘孔出流，閘下收縮斷面水深h h，試?yán)L出其水面曲線，并標(biāo)出水面曲線的名稱。chh0<i<i1 ci>i2c題27圖五、計(jì)算題（本大題共4小題，共40分）28圖所示，壓力水箱寬b4m，其左上角裝有一圓柱體金屬壓力表，19.6kPa，箱中盛滿水。圓柱面的半徑r1m，試：ABC（2）求作用于圓柱面ABC上靜水總壓力的大小與方向。 （12分）壓力表28圖如題29 圖所示，管路中一段水平放置的彎管，直徑d 200mm，1d 150mm，彎角301-1斷面的平均流速v2 1

4m/s，其形心處的絕對壓強(qiáng)p1

2個(gè)工程大氣壓。若不計(jì)管流的水頭損失，求水流對彎管的作用AArB30°C水力Rx和Ry（坐標(biāo)軸如圖所示。 （10分）1v1v2d2yp1d1v1θ0x29圖30圖所示一虹吸管輸水管道，虹吸管的長度、管徑、沿程阻力系數(shù)分別為：l1

10m，l2

5m，l3

15md0.2m0.04，進(jìn)口的局部損失系數(shù) 為0.6，折管處的局部損失系數(shù) 為0.2。當(dāng)虹吸管的最大安裝高度1 2h 4.5mz4m時(shí)，試計(jì)算：s（1）虹吸管的輸水流量為多少？（2）虹吸管中的最大真空壓強(qiáng)為多少？ （10分）l1hl1hsl3v1zz30圖Q10.5，底寬b8.9m，邊坡系0數(shù)m1.5h1.25m，粗糙系數(shù)n0.025，求底坡i，并判斷渠道底0坡是陡坡還是緩坡？流態(tài)是急流還是緩流？ （8分）一、單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1.B 2.A 3.C 4.C 5.C6.D 7.D 8.C 9.C 10.D二、判斷題（對者打，錯(cuò)者打×。本大題共10小題，每小題2分，共20分）11.×12.11.×12.√13.×16.√17.×18.√19.√三、填空題（5210分）21. 68.622. 表面力23. 8.162gh2gh

15.√20.×25. 重力四、作圖題（本大題共2小題，每小題5分，共10分）26．解：總水頭線測壓管水頭線測壓管水頭線Hd1d2d3解：N1N1N1N1CM2hM3i1<icN2S2i>i2c五、計(jì)算題（本大題共4小題，共40分）解：（1）水平壓強(qiáng)分布圖2分，壓力體圖2分。P=19.6kPa

H=2mBzP PzxP=34.3kPa C（2）首先求水平分力PxC點(diǎn)壓強(qiáng) pC9.8(21.5)34.3kPa （1分）Pghx c

A9.820.75)1.54161.7kN （2分）或PSbx

11.54161.7kN2如圖所示，壓力體的底面積為 （2分）2mAB2mAB60°DOECS 120

r2

3.14121.047m21OABDC1

360 3SOAGF

(220.5)1 1.9485m2312 231S

OABDC

SOAGF

1.0471.94852.9955m21 1 1或 SABD

r2S6

AOD

3.1412 rrcos300.5230.4330.09m26 2SDCE

r2S161

13.14121rrcos300.5230.2160.307m26 2 2SDEFG

EFDE(2r)rcos30(21)1323

2.598m2S

ABD

SDCE

SDEFG

0.090.3072.5982.995m2則壓力體的體積 Vb2.9955411.982m3垂直分力 Pz

gV9.811.98112（1分）161.72117.4242P2161.72117.4242P2P2x

199.838kN（1分）39935.29總壓力與水平方向的夾角為 （1分）39935.29tan

z117.4240.726PP 161.7PxParctan

z36PxQ

1 1d2v 3.140.2240.126m3/s （1分）4 1 1 41QQQ d2v v

7.111m/s （1分）1 2 4 22 2因彎管水平放置，且不計(jì)水頭損失，以管軸線所在的xy平面作為基準(zhǔn)面，列出斷面1-1到2-2間水流的能量方程為：p v2 p v2z 1 11 z1 g 2g 2

2 22 （1分）g 2g010

420

p2

7.1112

（1分）2g g 2g3.14p 80.71P2 2

pA2 2

80.717

0.1521.426kN （1分）43.14p98kPa PpA98 0.223.141 1 1 1 4

3.077kN （1分）R'R'xy方向上總流的動量方程為：x yQ(v coso0v )A

pA cos3'02 2 1 1

1 1 2 2 x

（1分）Q(v2

sino02

0)p0A2

oR' 0y取31 3

1，將上述數(shù)據(jù)代入動量方程中得：3R'3.0771.4263x

0.126(7.111 4)2 23.0771.2350.2721.57（1分）R'1.42610.1267.11110.7130.4481.161（1分）y 2 2RRR'R'

大小相等，方向相反。 （1分）x y x y（1）以下游水面為基準(zhǔn)面，1-14-4斷面之間的能量方程為：p v2 p v2z 1 11 z1 g 2g 4

4 44 hg 2g

（1分）40000

v2(0.60.220.04

30)v2

（2分）2g 0.2 2g即 4

v27v2

8v22g 2g 2g1 1解得 v3.13m/s （11 1Q d2v 3.140.223.130.098m3/s （1分）4 4（2）虹吸管最大真空值一般出現(xiàn)在3-3斷面處，以上游水面為基準(zhǔn)面，忽略上游水池過水?dāng)嗝娴牧魉偎^，1-1斷面和3-3斷面之間的能量方程可以寫為：p v2 p v2z 1 11 z1 g 2g 3

3 33 hg 2g

（1分）0004.5

p v2(0.60.220.0415v2 （2分）3g 2g 0.2 2g33p 4.510.60.220.0415)3.132 4.550.57.0（1分）3g 0.2 29.8真空壓強(qiáng) pv7.0m （1分）g31.解：A(bmh)h(8.91.51.25)1.2513.47m2 （1分）1m2b1m2

8.921.25

13.41m （1分）11.52R11.521

13.471.004m13.411C R1/6

1.0041/640.03m0.5/s （1分）i(

n 0.025AC R AC R )2 ( )2 0.00038 （1分）13.4740.03 1.004vQ

10.5

0.78m/s （1分）A 13.47Bb2mh8.921.51.2512.65mFr

0.78 0.241<1 （2分）gAB13.479.8gAB13.479.812.65《水力學(xué)》課程教學(xué)大綱課程名稱：水力學(xué)（Hydraulics）課程類型：專業(yè)基礎(chǔ)課；范圍選修課學(xué) 時(shí)：72學(xué)時(shí)，4.5學(xué)分適用對象：水利水電工程、農(nóng)業(yè)水利工程、給水排水工程本科先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)以及對先開課程要求二、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)本課程教學(xué)重點(diǎn)：水靜力學(xué)，水動力學(xué)理論基礎(chǔ)，流動阻力與水頭損失，有壓管路，明渠均勻流，明渠非均勻流。難點(diǎn)：液體的相對平衡，作用在平面、曲面上的力，實(shí)際液體的運(yùn)動微分方程，恒定總流伯諾里方程，恒定總流動量方程，紊流沿程損失的分析與計(jì)算，復(fù)三、與其它課程的關(guān)系四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及基本要求第一章緒論（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：.液體的主要物理性質(zhì)難點(diǎn)：液體粘性產(chǎn)生原因及作用第一節(jié) 水力學(xué)的任務(wù)及其發(fā)展概況1、水力學(xué)的任務(wù)2、水力學(xué)發(fā)展簡史第二節(jié) 液體的主要物理性質(zhì)及其作用在液體上的力1、液體的質(zhì)量和密度2、液體的重量和容重3、液體的粘滯性4、液體的壓縮性5、液體的表面張力6、作用于液體上的力第三節(jié) 液體的基本特征和連續(xù)介質(zhì)1、液體的基本特征2、連續(xù)介質(zhì)假設(shè)3、理想液體的概念第四節(jié) 水力學(xué)的研究方法1、科學(xué)試驗(yàn)2、理論分析3、數(shù)值計(jì)算第二章水靜力學(xué)（8學(xué)時(shí)）基本要求重點(diǎn)：靜水壓強(qiáng)的特性，液體平衡微分方程，水靜力學(xué)的基本方程，絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空度，測量壓強(qiáng)的儀器，靜水壓強(qiáng)分布圖。難點(diǎn)：液體的相對平衡，作用在平面、曲面上的力。第一節(jié)靜水壓強(qiáng)及其特性1、靜水壓強(qiáng)2、靜水壓強(qiáng)的特性第二節(jié)液體的平衡微分方程式1、液體平衡微分方程式2、力勢函數(shù)和平衡微分方程式的積分3、等壓面第三節(jié)重力和幾種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡1、力作用下靜水壓強(qiáng)的基本公式2、種質(zhì)量力同時(shí)作用下的液體平衡第四節(jié)壓強(qiáng)的表示方法及度量1、絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)、真空及真空度2、壓強(qiáng)的表示方法3、水頭和單位勢能4、壓強(qiáng)的量測第五節(jié) 作用于平面上的靜水總壓力1、靜水壓強(qiáng)分布圖與作用于矩形平面上的靜水總壓力2、用分析法求任意平面上的靜水總壓力第六節(jié) 作用于曲面上的靜水總壓力第三章水動力學(xué)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）—實(shí)際液體的運(yùn)動微分方程，恒定總流伯諾里方程，恒定總流動量方程，量綱和諧原理。難點(diǎn)：實(shí)際液體的運(yùn)動微分方程，恒定總流伯諾里方程，恒定總流動量方程，恒定平面勢流。第一節(jié) 描述液體運(yùn)動的兩種方法1、拉格朗日法2、歐拉法第二節(jié)液體運(yùn)動的基本概念1、恒定流與非恒定流2、跡線與流線3、流管、元流、總流4、過水?dāng)嗝?、流量、斷面平均流?、一維流、二維流、三維流6、均勻流和非均勻流、漸變流和急變流第三節(jié) 恒定總流的連續(xù)性方程第四節(jié)恒定元流的能量方程1、理想液體元流的能量方程2、理想液體元流能量方程的意義3、畢托管測流速原理4、實(shí)際液體元流的能量方程第五節(jié) 恒定總流的能量方程1、恒定總流的能量方程2、能量方程的幾何圖示――水頭線第六節(jié) 能量方程的應(yīng)用1、能量方程的應(yīng)用條件及注意事項(xiàng)2、能量方程應(yīng)用舉例第七節(jié)恒定總流的動量方程1、恒定總流的動量方程2、動量方程應(yīng)用3、恒定總流的動量矩方程第八節(jié)量綱分析簡介1、量綱分析法基本概念2、量綱分析法及其應(yīng)用第四章 液流形態(tài)及水頭損失（8學(xué)時(shí)）——層流難點(diǎn)：沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律第一節(jié) 水頭損失的分類及水流邊界對水頭損失的影響第二節(jié) 液流的兩種流動形態(tài)1、雷諾實(shí)驗(yàn)2、沿程水頭損失hf和平均流速v的關(guān)系3、流態(tài)的判別－雷諾數(shù)第三節(jié)均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系1、液體均勻流的沿程水頭損失2、切應(yīng)力與沿程水頭損失的關(guān)系3、切應(yīng)力的分布第四節(jié) 圓管中的層流運(yùn)動及其沿程水頭損失的計(jì)算1、流速分布2、流量3、斷面平均流速4、沿程水頭損失5、動能修正系數(shù)和動量修正系數(shù)第五節(jié) 紊流的形成過程及特征1、紊流形成過程2、紊流運(yùn)動要素的脈動和時(shí)均化3、紊流產(chǎn)生附加切應(yīng)力4、紊流中存在黏性底層5、紊動使流速分布均勻化第六節(jié)沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律1、尼古拉茲實(shí)驗(yàn)2、沿程阻力系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)公式3、沿程阻力系數(shù)的試驗(yàn)曲線第七節(jié) 沿程水頭損失計(jì)算公式1、沿程水頭損失的一般公式——達(dá)西－威斯巴赫公式2、哈森－威廉斯公式3、謝才公式第八節(jié) 局部水頭損失第五章有壓管道中的恒定流（4學(xué)時(shí)）能熟練進(jìn)行短管、簡單長管、串聯(lián)并聯(lián)長管、沿程泄流、枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算。重點(diǎn)：短管的水力計(jì)算，簡單長管的水力計(jì)算。難點(diǎn)：復(fù)雜長管的水力計(jì)算，管網(wǎng)的水力計(jì)算。第一節(jié) 簡單管道水力計(jì)算的基本公式1、單管道自由出流2、簡單管道淹沒出流3、測壓管水頭線的繪制第二節(jié) 簡單管道、短管水力計(jì)算的類型及實(shí)例1、力計(jì)算的任務(wù)2、水力計(jì)算實(shí)例第三節(jié)長管水力計(jì)算第四節(jié)串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道水力計(jì)算1、串聯(lián)管道2、分叉管道3、并聯(lián)管道第五節(jié)沿程均勻泄流管道水力計(jì)算1、沿程均勻泄流管道流量與管長的關(guān)系2、沿程水頭損失的逐段計(jì)算法3、沿程水頭損失的多口系數(shù)法4、沿程均勻泄流管道的壓力分布第六章明渠恒定均勻流（6學(xué)時(shí)）難點(diǎn)：無壓圓管均勻流水力計(jì)算，復(fù)式斷面明渠均勻流水力計(jì)算。第一節(jié) 概述1、明渠水流2、渠道的形式3、渠道的底坡第二節(jié)明渠均勻流特性及其產(chǎn)生條件1、明渠均勻流的特性2、明渠均勻流的形成條件第三節(jié)明渠均勻流的計(jì)算公式第四節(jié)水力最佳斷面與實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面1、水力最佳斷面2、實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面第五節(jié)明渠均勻流水力計(jì)算中的粗糙系數(shù)與允許流速1、明渠的粗糙系數(shù)2、渠道中的允許流速第六節(jié)明渠均勻流的水力計(jì)算1、已成渠道的水力計(jì)算2、新設(shè)計(jì)渠道的水力計(jì)算第七節(jié)粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算1、斷面周界上粗糙度不同的明渠均勻流的水力計(jì)算2、復(fù)式斷面明渠均勻流的水力計(jì)算第七章明渠恒定非均勻流（8學(xué)時(shí)）明渠非均勻流概述，斷面單位能量、臨界水深，恒定明渠流動的流動型態(tài)斷面單位能量、臨界水深，恒定明渠流動的流動型態(tài)及判別標(biāo)準(zhǔn)，明渠非均勻漸變流微分方程，棱柱體渠道非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算第一節(jié)概述第二節(jié)明渠水流的流態(tài)及其判別1、流和急流的運(yùn)動學(xué)分析2、緩流和急流的能量分析第三節(jié)臨界底坡、緩坡與陡坡第四節(jié)明渠水流兩種流態(tài)的轉(zhuǎn)換――水躍與水跌1、水躍2、水跌第五節(jié)明渠恒定非均勻漸變流的微分方程式1、水深沿流程變化的微分方程式2、水位沿流程變化的微分方程式第六節(jié) 棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線分析1、棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面線分區(qū)2、棱柱體明渠中恒定非均勻漸變流水面曲線的定性分析3、水面曲線分析的一般原則及注意點(diǎn)第七節(jié) 明渠恒定非均勻漸變流水面曲線的計(jì)算――逐段試算法1、基本計(jì)算公式2、計(jì)算方法第八章 堰流、閘孔出流和橋、涵過流的水力計(jì)算（8學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：恒定薄壁孔口出流，恒定管嘴出流，非恒定孔口、管嘴出流，閘孔出流，堰流。難點(diǎn)：閘孔出流，堰流的水力計(jì)算。第一節(jié)堰流的分類及水力計(jì)算基本公式1、堰流的分類2、堰流水力計(jì)算的基本公式第二節(jié)薄壁堰流的水力計(jì)算1、矩形薄壁堰流2、直角三角形薄壁堰流1、曲線型實(shí)用堰的剖面形狀2、WES剖面型實(shí)用堰的流量系數(shù)3、側(cè)收縮系數(shù)4、淹沒系數(shù)5、折線型實(shí)用堰6、低實(shí)用堰簡介第四節(jié)寬頂堰流的水力計(jì)算1、流量系數(shù)m2、側(cè)收縮系數(shù)3、淹沒系數(shù)4、無坎寬頂堰流的水力計(jì)算第五節(jié)閘孔出流的水力計(jì)算1、閘孔出流的水力特征2、閘孔出流的基本計(jì)算公式3、閘孔出流的流量系數(shù)第九章泄水建筑物下游的水流銜接與消能(4學(xué)時(shí))重點(diǎn)：底流型消力池的設(shè)計(jì)必須滿足的條件和計(jì)算步驟。難點(diǎn)：底流型消力池的設(shè)計(jì)。第一節(jié)概述第二節(jié)泄水建筑物下游水流的銜接形式與消能方式第三節(jié)收縮斷面水深的計(jì)算第四節(jié)底流型銜接與消能1、降低護(hù)坦式消能池2、護(hù)坦末端加筑消能坎形成的消能池3、消能池的設(shè)計(jì)流量4、綜合式消能池的水力計(jì)算5、輔助效能工第五節(jié)挑流型銜接與消能1、挑流射程計(jì)算2、沖刷坑深度的估算3、挑流鼻坎的形式與尺寸第十三章滲流（4學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：滲流模型，達(dá)西定律。第一節(jié) 滲流的基本概念1、水在土壤中存在的形式2、土壤的滲流特性及分類3、滲流模型第二節(jié)滲流的基本定律――達(dá)西定律1、達(dá)西定律2、達(dá)西定律的適用范圍3、滲透系數(shù)第三節(jié)恒定無壓均勻流和非均勻漸變流1、均勻滲流2、漸變滲流的基本公式3、地下河槽漸變滲流的浸潤曲線第十四章水力相似原理及模型試驗(yàn)簡介（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：相似的基本原理，重力相似準(zhǔn)則。難點(diǎn)：相似的基本原理，重力相似準(zhǔn)則第一節(jié) 概述第二節(jié)相似理論的基本概念1、幾何相似2、運(yùn)動相似3、動力相似第三節(jié)液體作用力與特種模型律1、液體作用力2、近似的