水力學(xué)試卷及答案

《水力學(xué)》試卷班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：成績(jī)：一、單項(xiàng)選擇題（填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào)）（本大題共10小題，每小題2分，共20分）下列物理量中，有量綱的數(shù)為（）a） A.佛汝德數(shù)a） A.佛汝德數(shù)Frb） C.滲流系數(shù)k2.緩坡明渠中的均勻流是（a）A.緩流B,急流D.堰流流量系數(shù)m）C.臨界流D.可以是急流或緩流管流的負(fù)壓區(qū)是指測(cè)壓管水頭線（）A在基準(zhǔn)面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C.在管軸線以下的部分 D.在基準(zhǔn)面以上的部分有兩條梯形斷面渠道1和2,已知其流量、邊坡系數(shù)、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2,則其均勻流水深h1和h2的關(guān)系為（）A.h1>h2 B.h1<h2 C.h1=h2D.無(wú)法確定對(duì)于并聯(lián)長(zhǎng)管道，每根管道的（）相等。A.流量B.切應(yīng)力C.沿程水頭損失 D.水力坡度平衡液體的等壓面必為（）A.水平面B.斜平面C.旋轉(zhuǎn)拋物面 D.與質(zhì)量力正交的面理想液體恒定有勢(shì)流動(dòng)，當(dāng)質(zhì)量力只有重力時(shí)，（）A整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的總水頭（z+p/y+u2/2g）相等B只有位于同一流線上的點(diǎn)，總水頭（z+p/Y+u2/2g）相等C沿流線總水頭（z+p/y+u2/2g）沿程減小D沿流線總水頭（z+p/y+u2/2g）沿程增加有一溢流堰，堰頂厚度為2m，堰上水頭為2m，則該堰流屬于（）A.薄壁堰流B.寬頂堰流C.實(shí)用堰流D.明渠水流同一管道中，當(dāng)流速不變，溫度上升時(shí)，則雷諾數(shù)（）A.增大B.減小C.不變D.不一定一段直徑不變管道的流速?gòu)?m/s增加到4m/s時(shí)，在水流都處于紊流粗糙區(qū)時(shí)，沿程水損失是原來(lái)的（）倍A.1 B—2 C.2D.4二、填空題（在空格中填寫(xiě)正確答案）（本大題共8小題，每空格2分，共16分）1.有一明渠均勻流，通過(guò)流量Q=55m3/s，底坡i=0.0004，則其流量模數(shù)K=.TOC\o"1-5"\h\z水泵進(jìn)口真空計(jì)的讀數(shù)為pk=24.5KN/m2，則該處的相對(duì)壓強(qiáng)水頭為 m矩形斷面渠道，水深h=1m，單寬流量q=\m3/s，則該水流的佛汝德數(shù)Fr=。寬頂堰的總水頭H0=2m,下游水位超過(guò)堰頂?shù)母叨萮=1.4m，此時(shí)堰流為 出流。滲流杜比公式表明，在漸變滲流中過(guò)水?dāng)嗝娴牧魉俜植紴?。已知謝才系數(shù)C=100m1/2/s，則沿程阻力系數(shù)人=。當(dāng)液流為流時(shí)，流線與跡線重合。直徑為1m的管道中的水流，其水力半徑為 。三、作圖題（本大題分3小題，每小題4分，共12分）1.畫(huà)出如圖示曲面ABC上的水平壓強(qiáng)分布圖與壓力體圖。畫(huà)出如圖短管上的總水頭線與測(cè)壓管水頭線。，上罰有三段不同底坡的棱柱體渠道首尾相連，每段都很長(zhǎng)，且斷面形狀、尺度及糙率均相同。試定性畫(huà)出各段渠道中水面曲線可能的連接形式。

KK四、計(jì)算題（本大題分5小題，共52分）1.（本小題10分）如圖所示，一個(gè)封閉水箱，下面有一1/4園柱曲面AB,寬為1m（垂直于紙面方向），半徑R=1m,h1=2m,h2=3m，計(jì)算曲面AB所受靜水總壓力的大小、方向和作用點(diǎn)。2.（本小題10分）有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的有壓管道，管徑d=0.1m,作用水頭H=3m，在L/2處裝一測(cè)壓管，已知測(cè)壓管水面高于管軸1m,不計(jì)行進(jìn)流速，求管道中通過(guò)的流量。L/21m3.（本小題12分）如圖示管路漸變段，已知管軸線與水平面夾角9=30。，漸變段長(zhǎng)L=10m，漸變段中水體重量G=2KN，進(jìn)水管直徑q=0.2m，流速V=1m/s，形心點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)水頭m/y=50m水柱高，出水管直徑d=0.1m，不計(jì)水頭損失，試求固定段管路2所受的作用力R和Ry。（本小題10分）在矩形斷面河道上，有一單孔的與渠道等寬的泄水閘，已知閘前水深H=8m，閘門開(kāi)度e=2.5m，閘下游水深h=4.5m，閘門寬度b=8m，（閘門垂向收縮

t系數(shù)￡2=0.625，堰流的流量系數(shù)m=0.34，閘孔出流的流量系數(shù)p=0.60-0.18e/H），不計(jì)行進(jìn)流速，試求：（1） 通過(guò)水閘的流量；（2） 判斷閘下游的水流銜接形式，并判斷閘下是否要建消能工。

5.（本小題10分）對(duì)于流動(dòng)ux=2xy,u=x2-乎的平面流動(dòng)，要求:（1） 判斷是否是不可壓縮流體的流動(dòng)?"若流動(dòng)存在，求流函數(shù)。（2） 判別是無(wú)旋流還是有旋流？若為無(wú)旋流，確定其速度勢(shì)函數(shù)。答案：一、 單項(xiàng)選擇題（20分）5.C10.DTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"C 2.A3.C 4.B5.C10.D\o"CurrentDocument"6.D 7.B 8.C 9.A二、 填空題（16分）2750m3/s\o"CurrentDocument"2.5m0.32m自由出流矩形/或均勻分布0.00784恒定流0.25m三、 作圖題四、計(jì)算題1. （10分）畫(huà)出水平方向壓強(qiáng)分布圖（1分）；畫(huà)出垂直方向壓力體圖（1分）；（2分）TOC\o"1-5"\h\z水平方向靜水總壓力：p=yhcA=9.8x2.5x1x1=24.5KN（—） （2分）（2分）垂直方向靜水總壓力：P=yV=9.8x（3x1x1-兀x12/4）=21.71KN（個(gè)）z 總靜水總壓力：P=T‘p2+P2=￥24.52+21.712=32.73KN （1分）與水平方向的夾角：9=tg-1P=tg-12171=41.5。 （1分）Px 24.5距底部B點(diǎn)的垂直距離：e=Rsin9=1xsin41.5。=0.663m （2分）（10分）以管道軸線為基準(zhǔn)面，列測(cè)壓管斷面和處口斷面的能量方程：得hf/2=1m （4分）列水箱和出口斷面能量方程得，3=2+&V2/2g+V2/2g（&=0.5）所以V=t‘4g/3=3.615m （5分）Q=VA=3.615x0.1x0.1x兀/4=0.0284m3/s=28.4//s （1分）（12分）V=（djd2）2V=4m/s, Q=VA1=0.0314m3/s （1分）以過(guò)1-1斷面中心的水平面為基準(zhǔn)面，寫(xiě)出1-1和2-2斷面能量方程:（3分）TOC\o"1-5"\h\z乙斜咋，2 a?、2（3分）^1 Y2gSY2g- 12 p 420+50+——=10xsin30，+4+——,19.6 y19.6得p2/Y=44.23m水柱，即p2=9.8x44.23=433.5KN/m2 （2分）而p1=9.8x50=490KN/m2，取1-1和2-2斷面間水體為脫離體，假設(shè)管壁對(duì)水體的作用力為R和%，（水流方向?yàn)閤軸，與水流方向垂直為y軸） ' 'x方向大的動(dòng)量方程：P1"2A2-Gsin30。-Rx=PQ（叩2-叫 取61=^2=1Rx=p1A]-p2氣-Gsin30。-pQ（匕-V）'=490x0.0314-433.5x0.00785-2x0.5-1000x0.0314（4-1）/1000=15.93-3.4-1-0.9=10.9KN （3分）y方向的動(dòng)量方程：Ry—Gcos300=0R=Gcos300=2x0.866=1.73KN （2分）y水流對(duì)管壁的作用力與Rx和Ry大小相等，方向相反。（1分）（10分）（1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以為閘孔出流（1分）假定為自由出流（1分）Q=pbc'2gH=（0.6-0.18x0.3125）x8x2.5xi]9.6x8=136.2m3/s（2分）h=%°=°.625x2.5=L^mq=Q/b=17.03m3/smh〃=奴（「1+8止-1）=些（：1+8x17.03x17.03’， -1）=5.42mc2 gh3 2 \ /9.8x1.5633由于ht>h：，所以閘孔為自由出流，假設(shè)正確。（2分）⑵’°hk=3aq2/g=V1x17.032/9.8=3.09m （1分）（1分）由于h：<hk，所以出閘水流為急流，又ht>h（1分）則下游水流銜接形式為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍（1分）要設(shè)消能工。（1分）5.（10分）（1） 因?yàn)樾?性=2y-2y=0，滿足連續(xù)性方程，所以該流動(dòng)是不可壓縮流體的TOC\o"1-5"\h\zdx