水力學(xué)基礎(chǔ)試題四(含答案)

試卷4一名詞解釋?zhuān)?×４=２０）１．雷諾數(shù)：２．弗勞德數(shù)：３．明渠均勻流：４．臨界水深：二說(shuō)明題（共25分）1.說(shuō)明圖中所示管段AB中的水流屬于恒定流或非恒定流，均勻流或非均勻流。（5分）AABBCk1(0)2dhki)（１０分）2.應(yīng)用水面曲線微分方程來(lái)分析ａ1型水面線的形狀。(ds1Fr2kki=01i>i2c四計(jì)算題（30）1.一邊長(zhǎng)為0.5ｍ的正方形極薄平板在充滿油的液體中以ｕ＝1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，已知油的動(dòng)力粘滯系數(shù)μ＝0.86Ｎ·ｓ/m2，薄平板與兩側(cè)壁的距離δ均為2cm，如圖所示。設(shè)平板與兩側(cè)壁之間的流速均按線性分布,求板的拖曳力F。（１０u２．某干渠進(jìn)口為一底孔引水洞，引水洞進(jìn)口處設(shè)矩形平面閘門(mén)，其高度ａ=2.5m,寬度b=2.0m。閘門(mén)前水深H＝7.0m，閘門(mén)傾斜角度為600。如圖所示。求作用開(kāi)閘門(mén)上的靜水總壓力的大小和作用點(diǎn)。（１０）H3.說(shuō)明形成短管出流的條件，并解釋原因。（１０分）三畫(huà)圖題（共２５分）1.繪出圖中注有字母的各擋水面上的靜水壓強(qiáng)分布圖(5分)Ah1h3CBh2D2.繪出圖中曲面上的壓力體分布圖。(5分)3.會(huì)出圖中短管處的測(cè)壓管水頭線。（５）v=04.繪出圖中可能的水面曲線形狀。(10分)流動(dòng)的流場(chǎng)為：uxkx,uyky,k（為常數(shù)），問(wèn)該3．某不可壓縮液體平面流動(dòng)，（1）是否滿足連續(xù)方程？（2）是否有角變形？（3）是否為有勢(shì)流動(dòng)？（4）勢(shì)函數(shù)表達(dá)式及等勢(shì)線方程？（5）流函數(shù)表達(dá)式及流線方程？（１０）試卷4答案一、簡(jiǎn)答題：1.雷諾數(shù)是判斷層流態(tài)和紊流態(tài)的依據(jù)，表達(dá)式為Re=Vcd/υ.（2.弗勞得數(shù):是用流急流的標(biāo)準(zhǔn).Fr=V/c。（5分）3.流速沿程不變,流線為一,明渠的水深和斷面的流速分布等5分）速和波速的比值來(lái)判斷緩流和條互相平行的直線均沿流不變的流動(dòng).（5分）4.最小的斷面比能所對(duì)應(yīng)的水深為臨界水深.（5分）二、說(shuō)明題：1.是恒定均勻流,因?yàn)榱魉俚拇笮『头较蚓浑S時(shí)間和沿程發(fā)生變化。（5分）2.h>h0,所以K>K0,分子>0,又因?yàn)楹蚳>hK,Fr<1,分母>0,dh/ds>0,水深沿程增加,水面為壅水曲線.（4分）渠道上游以均勻流水渠h0為界限,當(dāng)h趨近h0時(shí),K趨近K0時(shí),Fr趨近定值時(shí),dh/ds趨近0,上游以N—N為漸近線由于水平線為壅水曲線,因此當(dāng)渠道的下游水深h趨于∞時(shí),K趨于∞,Fr趨于0,dh/ds趨于.（3分）i,下游以水平線為漸近線.（3分）3.(1)作用水頭H0≤9m,(2)管嘴長(zhǎng)度為3~4d。當(dāng)H0>9m，真空度達(dá)7m水柱以上時(shí)，液體會(huì)發(fā)生空穴現(xiàn)象；空氣將會(huì)自管嘴出口處吸入，破壞了收縮斷面處的真空。（5分）如果長(zhǎng)度過(guò)短射流收縮后來(lái)不及擴(kuò)散到整個(gè)管嘴斷面后成為孔口出流。長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，沿程水頭損失增大而成為有壓管流。（5分）三、繪圖題1(本題5分)2（本題5分）3（本題5分）4（本題10分）四計(jì)算題（本題8分）1.T=μAdu/dnF=2T=μ2.hC=H-a/2*sin600=5.92m（5分）du/dn=0.86×0.5×0.5/0.02=10.15N（5分）（2分）（5分）AA=ab=5.0m2P=rhcA=290.08KNyD=yC+Ic/yCA=6.83+2.6/6.83×5=6.91m（2分）h＝y(tǒng)Dsin600＝5.99Ｄ（1分）3.（１）Ｕｘ／ｘ＋Ｕｙ／ｙ＝0（ｋｘ）／ｘ＋（－ｋｙ）／ｙ＝ｋ－ｋ＝０滿足連續(xù)方程（2分）=1/2[（ｋy）／ｘ＋（－ｋx）／ｙ](2)εxy=εyx=1/2(Ｕy／ｘ＋Ｕx／ｙ)（2分）(3)Wz=1/2(Ｕy／ｘ－Ｕx／ｙ)＝0為有勢(shì)流動(dòng)（2分）(4)φ＝∫Uxdx+Uydy=1/