2022年水力学作业及答案.pdf

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1、水力学作业及答案AB0.5m0.2m0.3m0.6m0.4m油水银一、单项选择题 ( 每小题 3 分, 共计 12 分)1. 在水力学中 , 单位质量力就是指 (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. 在平衡液体中 , 质量力与等压面 (d ) a、重合 ; b、平行 c、相交 ; d、正交。3. 液体只受重力作用, 则静止液体中的等压面就是 (b ) a、任意曲面 ; b、水平面 c、斜平面 ; d、旋转抛物面。4. 液体中某点的绝对压强为88kN/m2, 则该点的相对压强为 ( b ) a、1

2、0 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2 二、填空题( 每小题 3 分, 共计 12 分)1. 牛顿内摩擦定律适用的条件就是层流运动与 牛顿液体。2. 理想液体的概念就是指。没有粘滞性的液体3. 液体中某点的相对压强值为20kN/m2, 则该点的绝对压强值为 kN/m2, 真空度为。118、0 4. 当压力体与受压面在同一侧,铅垂方向的作用力的方向就是向。下三、判断题( 每小题 3 分, 共计 6 分)1. 作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 () 2. 均质连续静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。 () 四、问答题( 每小题 4

3、 分, 共计 8 分)1. 液体的基本特征就是什么？答案 :易流动的、不意被压缩的、均匀等向的连续介质。2. 什么就是液体的粘滞性？它对液体运动有什么影响？答案 :对于流动的液体,如果液体内部的质点之间存在相对运动,那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生,我们把液体这种相对运动的发生,我们把液体的这种特性称为粘滞性;黏滞性就是液体在流动中产生能量损失的根源五、作图题 ( 每小题 4 分,共计 12 分)1. 试绘制图中 AB面上的静水压强分布图2. 试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图3. 容器内充满了液体,测压管液面如图所示, 试绘制图中曲面ABC 上的压

4、力体图题 5 1 题 5 - 2 六、计算题( 共 4 题,计 50 分)1、 如图所示 , 平板在水面上作水平运动, 速度为v=10cm/s, 平板与下部固定底板的距离为=1mm, 平板带动水流运动速度呈直线分布 , 水温为 20C,试求 : 作用平板单位面积上的摩擦力。 (10分) 解: 2、 图示为复式比压计, 已知油的比重为0、8, 水银的比重为 13、6, 求 A,B 两点的压强差。 (12分) 解: 3、 如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m,门重G=9800N,=60,h1 =1m,h2=1。73m。试求 : (1)下游无水时启门力T, (2)下游有水时启门力T 4、 图示为溢流坝

5、上的弧型闸门。已知R=10m,b=8m, =30,试 求 :(1)作 用在 弧 型ABhhh123ABRR12CABChDH4mabARODBcePhhh123T精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 水力学作业及答案闸门上的静水总压力。(2) 静水总压力作用点的位置。(4 分) 一、单项选择题( 每小题 2 分,共计 10 分)1. 过水断面就是指 (b) a、 与流线平行的断面; b、与流线正交的横断面 c、与流线斜交的横断面; d、

6、与迹线正交的横断面。2.已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度与雷诺数Re 都有关 ,即可以判断该液体流动属于( c ) a、层流区 ; b、紊流光滑区 ; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区3.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 4. 已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1:2, 则突扩前后断面的雷诺数之比为(a ) a、2 b、1 c、0、5 d、0、25 5. 层流断面流速分布规律符合 c a 、对数分布 ; b 直线分布 ; c 、抛物线分布 ; d、 椭圆分布。二、填空题( 每小题 2 分,共计 12 分)1. 恒定

7、流时流线与迹线。重合2. 恒定渐变流过水断面动水压强的分布特性为其过水断面上各点的测压管水头近似相等。3. 实际液体在流动时产生水头损失的内因就是液体具有粘滞性, 外因就是边界条件的影响。4. 某种液体流经两根长度相等但粗糙度不同的等直径长直管道, 当雷诺数相等时, 它们的水头损失在与流态与流区内相等。层流、紊流光滑区5. 等直径长直管道中,液体的温度不变, 当流量逐渐增大 , 管道内的雷诺数Re将逐渐增大 。6. 判断明渠水流层流或紊流的临界雷诺数Re的数值就是500 。三、判断题( 每小题 2 分,共计 12 分)1. 水流总就是从压强大的地方向压强小的地方流动。( ) 2. 只有过水断面

8、上各点流速相等的流动才就是均匀流 ( ) 3. 均匀流与渐变流一定就是恒定流, 急变流一定就是非恒定流。( ) 4. 根据达西公式hf = gvRl242, 层流沿程水头损失与流速平方成正比。 ( ) 5. 紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。 ( ) 6. 园管中层流的雷诺数必然大于3000。四、问答题( 每小题 5 分,共计 10 分) 1. 总水头线、测压管水头线的关系与沿程变化的特点就是什么？答案 : 均匀的总水头线与测压管水头线就是相互平行的直线。2. 根据尼古拉兹实验,简单叙述沿程水头损失系数在不同流态的变化规律。答案 : 通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中仅就是雷诺数Re

9、的函数并与Re成反比 ;在层流到紊流过渡区, 仅就是Re的函数 ; 在紊流光滑区 =f1(Re); 过渡区 =f2(Re, );粗糙区 =f3( ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。五、计算题( 共 5 题, 计 56 分)1. 管道直径d = 10 mm, 通过流量Q= 20 cm3/s, 运动粘度 = 0.0101 cm2/s 。问管中水流流态属层流还就是紊流？若将直径改为d = 30 mm,水温、流量不变 , 问管中水流属何种流态？2. 图示水箱一侧有一向上开口的短管, 箱内水位恒定 , 水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m,管嘴局部水头损失系数=0、2, 取动能校正系数

10、=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。( 12 分) 解:RR精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 水力学作业及答案3. 已知如图所示的文丘里管, 管路中通过流量Q =10 l/s,d1 =5 cm, p1 =78、4 Pa,如果使2断面产生真空压强为6、37kPa,问d2应为多少？ (不计水头损失 ) (12分) 解: 4. 矩形断面渠道中有一平板闸门, 渠宽b3m 。闸前水深H4m,闸 下 收 缩 断 面 水 深hc=0.8

11、m,已知渠道流量Q=18m3/s 。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力 , 并与按静水压强分布计算作用于闸门上的作用力相比较。(12 分)解: 5. 有一浆砌块石的矩形断面渠道, 宽b = 6m, 当Q = 14.0m3/s时, 渠中均匀水深h = 2m,糙率n = 0 、025, 试求 500m长渠道中的沿程水头损失。 (12分)解: 一、单项选择题( 每小题 2 分,共计 6 分)1.矩形水力最佳断面的宽深比= ( b ) a、1; b、2; c、3; d、4 2. 在缓坡明渠中不可以发生的流动就是 ( b ) a、均匀缓流 ; b 、均匀急流 ; c 、非均匀缓流 ;

12、 d 、非均匀急流。3. 长管的总水头线与测压管水头线 ( a ) a、重合 ; b 、相平行的直线 ; c、相平行呈阶梯状。二、填空题( 每小题 2 分,共计 10 分)1. 根据管道水头损失计算方法的不同, 管道可以分为与。长管、短管2. 在水击计算中阀门关闭的时间Ts水击相长Tr的水击 ,称为水击 , 把Ts Tr的水击称为水击。直接、间接3. 水流在明渠中的流态为缓流时, 其水深hhk, 弗汝德数 Fr 1。( 填写、 符号 ) 4.a2型水面曲线就是发生在陡坡上的缓流( 指急流或缓流 ) 的水面线 ,这时弗汝德数Fr 沿程减小 ( 指增大、减小或不变 ) 5. 已知底宽为b = 6m

13、 的矩形渠道中 , 临界水深为hk =1.37m, 则渠道内通过的流量Q= 5.02m3/s 。三、判断题( 每小题 2 分,共计 10 分)1. 水泵的扬程就就是指提水的高程。 ( ) 2. 在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 ( ) 3. 在 流 量 与 渠 道 断 面 形 状 一 定 的 条 件 下 , 水 跃 的 跃 后 水 深 随 跃 前 水 深 的 增 大 而 增 大 。( ) 4. 断面比能沿流程总就是减小的。 ( ) 5. 陡坡渠道中产生均匀流必定就是急流。 ( ) 四、问答题( 每小题 4 分,共计 8 分) 1. 简述明渠均匀流的特征。答案 : 过流断面的形状、 尺寸与水深

14、沿流程不变; 过流断面上的流速与流速分布沿流程不变, 所以流速水头沿程不变;pddh1122121vHch精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 水力学作业及答案总水头线、测压管水头线( 既水面线 ) 与渠底线三者互相平行。2. 判别明渠水流的流态有哪几种方法？答案 : 用弗汝德数判别砂; 用微波波速判别; 用临界水深判别; 用临界流速判别。五、作图题( 共 2 题,计 8 分)1. 定性绘出图示管道( 短管) 的总水头线与测压管水头线。

15、2.定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线, 并注明曲线名称及流态。( 各渠段均充分长, 各段糙率相同 ) 六、计算题( 共 6 题,计 58 分)1. 图示用直径d = 0.4m 的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水, 河道水位为 120m,灌溉渠道水位118m,虹吸管各段长度为l1 = 10m,l2 =5m,l3 =12m,虹吸管进口安装无底阀的滤网 ( = 2 、5), 管道有两个60o的折角弯管 ( =0、55)。 (12分) 求:(1) 通过虹吸管的流量。 (2) 当虹吸管内最大允许真空值hv =7.0m 时, 虹吸管最大安装高度。解: 2. 突然完全关闭管道末端的阀门, 产生直接水击

16、。 已知水击波速c=1000m/s, 水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为多少？ (7分) 3. 底宽b = 1.5 m的矩形明渠 , 通过的流量为Q = 1.5 m3/s, 已知渠中的水深h = 0.4m, 则该处水流的流态为解: 4. 有一混凝土护面的梯形渠道, 底宽b =10 m, 正常水深h = 3 m, 边坡为 1:1,底坡i =0、001, 糙率n = 0、014。如流动在紊流粗糙区 , 求谢才系数C与均匀流流量。解: 5. 有一矩形断面混凝土渡槽(n=0 、014), 底宽 b1.5m, 槽长 L116.5m。进口处槽底高程=52.06m, 当通过设计流量Q7.65

17、m3/s 时, 槽中均匀流水深h0=1.7m, 试求渡槽出口的底高程2？ (10分) 解: 6. 在矩形断面水平渠道中设一平板闸门, 如图所示 , 闸门与渠道同为宽度b = 4m,闸孔出流量Q = 12m3/s, 闸下收缩断面水深hc =0.4m, 产生水跃与下游水流衔接, 下游水深ht =1.4m, 求跃前水深并判别水跃发生的位置。 (12分)解: 一、单项选择题( 每小题 2 分,共计 6 分)1. 闸孔出流的流量与闸前水头的(d) 成正比。 a、1 次方 b、2 次方 c、3/2 次方 d、1/2 次方2. 底流式消能池中产生的水跃应该就是 ( d ) a、远离式水跃 , b、临界水跃

18、, c、强淹没水跃 , d 、淹没系数为1、051、1 的弱淹没水跃3. 对于底坎为平顶堰的闸孔,相对开度 e/H ( a )时的水流运动为堰流。a、 0 、65 b、0.67 c、 0 、75 d、2、5 二、填空题( 每小题 3 分,共计 15 分)1. 堰、闸出流都属于急变流流, 它们的主要区别在于流堰上部没有受到闸门控制, 水面就是连续的, 而闸孔出流受到闸门控制 , 水面就是不连续的, 因而过流能力不同。v0=0 kki1=0i2ikkki1iki3i kN1h1ht精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - -

19、 - - - -第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - - 水力学作业及答案a、弗汝德数Fr; b 、雷诺数Re; c 、糙率 n; d 、牛顿数 Ne 。3、 按重力相似准则设计的水力学模型, 长度比尺L=100, 模型中水深为0.1米, 则原型中对应点水深为与流量比尺为( d ) a、 1 米, Q =1000; b、10 米,Q =100; c、1 米, Q =100000; d、10 米, Q=100000。4、 测量水槽中某点水流流速的仪器有( b ) a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰二、填空题( 每小题 3 分,共计 12 分)1、 建立渗流模型

20、必须满足渗流流量相等 ,渗流压力相等 , 渗流阻力 ( 水头损失 ) 相等。2、 渗流达西定律适用的条件就是恒定均匀层流渗流, 无渗透变形。3、 渗流系数k与流量 Q 与相应的水头损失hw 有关。4、 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型, 长度比尺L=25, 当模型中某点的流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流速为 vp=4m/s 。三、判断题( 每小题 3 分,共计 15 分)1. 渗流达西定律适用的条件就是恒定均匀层流渗流, 并且无渗透变形。( ) 2. 渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。 ( ) 3. 两个液流只要在相应点的速度与加速度的大小成比例, 则两个液流就就是运动相似

21、的。( ) 4. 进行水力学模型设计, 要根据试验场地的大小与供水能力来确定模型的几何比尺。( ) 5. 棱柱体明渠恒定渐变流的水面曲线有12 条, 而地下河槽无压渗流的浸润曲线只有4 条( ) 四、问答题( 每小题 5 分, 共计 15 分)1. 建立渗流模型应遵循哪些原则？答案 : 通过渗流模型的流量必须与实际渗流的流量相等; 对同一作用面, 从渗流模型得出的动水压力应当与真实渗流动水压力相等; 渗流模型的阻力与实际渗流应相等, 也就就是说水头损失应该相等。2. 要实现流动相似三个基本条件以及它们间的关系似什么？答案 : 几何相似中的长度比尺就是设计水力模型的重要参数; 运动相似中的流速比

22、尺就是检验模型相似性与把模型成果换算到原型的重要依据;动力相似则就是模型设计的主要出发点。水力模型相似的三个特征关系: 几何相似就是基础, 动力相似就是主导 , 运动相似就是目的。3. 简述渗流达西公式与杜皮幼公式有什么不同？答案 : 达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ, 其适用于恒定均匀层流渗流; 而杜比公式就是适用于恒定非均匀渐变层流渗流 , 同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ 。五、计算题( 共 4 题,计 46 分)1. 在实验室中根据达西定律测定某种土壤的渗透系数, 将土装入直径d =20cm 的达西实验装置的圆筒内, 在 40cm水头的作用下 , 经过 1 昼夜

23、测得渗透的水量为15 升 ,两测压管之间的距离为30cm,试求该种土壤的渗透系数。解: 2. 直径md5.1的圆柱形滤水器 , 滤水层由均匀砂组成, 厚 1.5m, 渗透系数k=0.013cm/s, 求在H=0.6m 的恒定流情况下,滤水器的渗流流量Q。3. 某水库进行放空水库的模型试验, 模型的几何比尺L=100, 今在模型中测得放空水库所需时间为12 小时 ,试求原型上放空水库所需的时间。解: 4.以重力相似原则设计的某水工模型, 长度比尺l=25; 若原型中闸孔收缩断面处的平均流速vp=7.5m/s, 则确定模型中相应收缩断面处的平均流速vm 。如果原型中过闸流量Qp =3000m3/s, 则原型中相应的流量为Qm 为多少？ (11分)解:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - - -