2023年水力学试卷及超详细解析答案qw.pdf

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1、优秀学习资料 欢迎下载 水力学试卷 班级：姓名：学号：成绩：一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）1.下列物理量中，有量纲的数为（）a)A佛汝德数 Fr B.沿程阻力系数 b)C渗流系数 k D.堰流流量系数 m 2.缓坡明渠中的均匀流是（）a)A缓流 B.急流 C.临界流 D.可以是急流或缓流 3.管流的负压区是指测压管水头线（）A 在基准面以下的部分 B.在下游自由水面以下的部分 C 在管轴线以下的部分 D.在基准面以上的部分 4.有两条梯形断面渠道 1 和 2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡 i1i2，则其均匀流水深

2、h1和 h2的关系为（）Ah1h2 B.h1h2 C.h1=h2 D.无法确定 5.对于并联长管道，每根管道的（）相等。A流量 B.切应力 C.沿程水头损失 D.水力坡度 6.平衡液体的等压面必为（）A水平面 B.斜平面 C.旋转抛物面 D.与质量力正交的面 7.理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A 整个流场内各点的总水头)2/(2gupz相等 B 只有位于同一流线上的点，总水头)2/(2gupz相等 C 沿流线总水头)2/(2gupz沿程减小 D 沿流线总水头)2/(2gupz沿程增加 8.有一溢流堰，堰顶厚度为 2m，堰上水头为 2m，则该堰流属于（）A薄壁堰流 B.宽顶堰流

3、C.实用堰流 D.明渠水流 9.同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）A增大 B.减小 C.不变 D.不一定 10.一段直径不变管道的流速从 2m/s 增加到 4m/s 时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（）倍 A1 B.2 C.2 D.4 二、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题共 8 小题，每空格 2 分，共 16 分）1有一明渠均匀流，通过流量smQ/553，底坡0004.0i，则其流量模数 K=.优秀学习资料 欢迎下载 2水泵进口真空计的读数为2/5.24mKNpk，则该处的相对压强水头为 m 3矩形断面渠道，水深 h=1m，单宽流量smq/13,则该水流的佛

4、汝德数 Fr=。4 宽顶堰的总水头 H0=2m,下游水位超过堰顶的高度 hs=1.4m，此时堰流为 出流。5渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为 。6已知谢才系数smC/1002/1，则沿程阻力系数=。7当液流为 流时，流线与迹线重合。8直径为 1m 的管道中的水流，其水力半径为 。三、作图题（本大题分 3 小题，每小题 4 分，共 12 分）1画出如图示曲面 ABC 上的水平压强分布图与压力体图。2画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。3有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。0上V 0下V 界

5、流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 四、计算题 （本大题分 5 小题，共 52 分）1（本小题 10 分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一 1/4 园柱曲面 AB，宽为 1m（垂直于纸面方向），半径 R=1m，mh21，mh32，计算曲面 AB 所受静水总压力的大小、方向和作用点。2（本小题 10 分）有一长度为 L 的有压管道，管径 d=0.1m，作用水头 H=3m，在 L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴 1m，不

6、计行进流速，求管道中通过的流量。1m H L/2 L h1 h2 R p0 i1=ic i2ic K K 界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 3（本小题 12 分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角o30，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量 G=2KN，进水管直径md2.01，流速smV/11，形心点相对压强水头mp50/1水柱高，出水管直径md1.02，不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力xR和yR。4（本小

7、题 10 分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深mH8，闸门开度me5.2，闸下游水深mht5.4，闸门宽度mb8，（闸门垂向收缩系数625.02，堰流的流量系数34.0m，闸孔出流的流量系数He/18.060.0），不计行进流速，试求：（1）通过水闸的流量；（2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。H e ht L x y 1 1 2 2 界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 5（

8、本小题 10 分）对于流动xyux2，22yxuy的平面流动，要求：（1）判断是否是不可压缩流体的流动？若流动存在，求流函数。（2）判别是无旋流还是有旋流？若为无旋流，确定其速度势函数。答案：一、单项选择题（20 分）1.C 2.A 3.C 4.B 5.C 6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题（16 分）1.2750m3/s 2.2.5m 3.0.32m 4.自由出流 5.矩形/或均匀分布 60.00784 7.恒定流 8.0.25m 三、作图题 0上V 0下V 界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿

9、程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 四、计算题 1（10 分）画出水平方向压强分布图（1 分）；画出垂直方向压力体图（1 分）；水平方向静水总压力：)(5.24115.28.9KNAhPcx （2 分）垂直方向静水总压力：)(71.21)4/1113(8.92KNVPz （2 分）总静水总压力：KNPPPzx73.3271.215.242222 （1 分）与水平方向的夹角：oxztgPPtg5.415.2471.2111 （1 分）距底部 B 点的垂直距离：mReo663.05.41sin1sin （2 分）2（10 分）以管道轴线为基

10、准面，列测压管断面和处口断面的能量方程：得mhf12/（4 分）列水箱和出口断面能量方程得，gVgV2/2/2322（5.0）所以 V=mg615.33/4 （5 分）slsmVAQ/4.28/0284.04/1.01.0615.33 （1 分）3（12 分）smVddV/4)/(12212，smAVQ/0 3 1 4.0311 （1 分）以过 1-1断面中心的水平面为基准面，写出 1-1和 2-2断面能量方程：i1=ic i2ic 界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程

11、减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 gVpzgVpz222222221111 取121 （3 分）6.19430sin106.191500222po，得mp23.44/2水柱，即22/5.43323.448.9mKNp （2 分）而21/490508.9mKNp，取 1-1和 2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为xR和yR，（水流方向为 x 轴，与水流方向垂直为 y 轴）x 方向大的动量方程：)(30sin112202211VVQRGApApx 取121)(30sin122211VVQGApApRox 1000/)14(0314.010005.0200785.05.4

12、330314.0490 KN9.109.014.393.15 （3 分）y 方向的动量方程：030cos0 GRy KNGRy73.1866.0230cos0 （2 分）水流对管壁的作用力与xR和yR大小相等，方向相反。（1 分）4(10 分)（1）由于 e/H=2.5/8=0.31250.65，所以为闸孔出流（1 分）假定为自由出流（1 分）smgHbeQ/2.13686.195.28)3125.018.06.0(23（2 分）mehc563.15.2625.02 smmbQq/03.17/3 mghqhhccc42.5)1563.18.903.1703.1781(2563.1)181(23

13、32 由于cthh，所以闸孔为自由出流，假设正确。（2 分）（2）mgqhk09.38.9/03.171/3232（1 分）由于kchh，所以出闸水流为急流，又kthh，所以下游河道为缓流（1 分）则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1 分）要设消能工。（1 分）5（10 分）（1）因为022yyyuxuyx，满足连续性方程，所以该流动是不可压缩流体的流动。（2 分）流函数dxyxxydydxudyudyx)(222 Cxxy3/32 （3 分）（2）因为0)22(21)(21xxyuxuxy，所以为无旋流 （2 分）界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加优秀学习资料 欢迎下载 速度势函数dyyxxydxdyudxudyx)(222 Cyyx3/32 （3 分）界流可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线在基准面以下的的关系为无法确定对于并长管道每根管道的相等流量切应力沿程水头损于同一流线上的点总水头沿流线总水头沿程减小沿流线总水头沿程增加