西安理工大学历年硕士水力学试题0211年高清版.docx
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西安理工大学历年硕士水力学试题0211年高清版
1、设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体（油），如图所示。
立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向
向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。
已知套管长度l=0.2m，重量G＝1.96N，内径d=0.05m，套管与立柱径向间隙厚度δ＝0.0016m，液体的粘度μ=9.8Pa·s。
试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。
（2002）
δ
l
G
d
第1题图
1、如图所示，液面上有一面积A=0.12m
2的平板，以V=0.5m/s的速度作水平等速直线运动，
形成运动平板与静止平板间液体的层流运动。
已知平板间的液体分为两层，它们的动力
粘滞系数与厚度分别为：
2
2
。
μ=0.142N·s/m
，δ1＝1mm；μ2=0.235N·s/m，δ2＝1.4mm
1
若每层液体内速度沿铅垂方向呈直线分布，
求：
（1）定性绘制平板间液体的流速分布；
（2）
平板所受水平拉力。
（空气阻力很小，可略去不计）。
（2003,2006a）
平板
V
μ1
h1
μ2
h2
第1题图
1、（本题20分）如图所示，上下两个圆盘半径均为R，间隙为δ，其间充满动力粘度
为μ的油液。
下盘不动，上盘绕中心轴以每分钟n转旋转。
若上、下盘间油液流速呈线性分
布，求：
（1）施加于上盘的阻力矩M的表达式；
（2）R＝0.25m，δ=1mm，μ=0.01Pa·s，
n=1200转/分。
M=?
（2004a，2005a,2007b）
1、（本题20分）质量为25kg、长为60cm、宽为60cm的平板，以0.3m/s匀速地沿
一个边坡系数为2.4（ctgα=2.4）的斜面滑下，如图所示。
板与斜面间的油层厚度δ＝1mm，
油的密度为920kg/m3，求油的动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν。
（2004b）
1、（本题20分）图示为一园锥体绕竖直中心轴等速旋转，锥体与固定的外锥体之间的
隙缝δ=1mm,其中充满μ=0.1Pa·s的润滑油，已知锥体顶面半径R＝0.3m，锥体高度
H=0.5m。
当旋转角速度ω=16rad/s时，求所需的旋转力矩M（隙缝中油的速度按直线变化）。
（2005b,2007a）
1、如图所示，一木块在上层液体表面上以速度v运动。
两液层的厚度δ相同，粘度不
同，动力粘度分别为μ1和μ2。
设液层间的流速按直线分布。
试绘制平板间液体的流速
分布图和切应力分布图，并求液层交界面上的流速u。
（2006b）
2、一球形盛水容器，容器由两个半球面用螺栓连接而成，如图所示。
已知球径d=4m，水
深H=2m，试求作用于螺栓上的拉力（不计容器的自重）。
（2002）
第2题图
H
d
2、如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB，宽度1m，半径为1m。
已知：
h1=2m，
h2=3m。
求：
（1）试绘制水作用于曲面AB上的压力体图及其铅垂投影面上的压强分布图；
（2）水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。
（2003）
p0
A
h2
测
h
1
压
R
B
管
第2题图
2、（本题20分）某容器如图所示。
AB为1/4的圆柱曲面，半径R＝0.4m，其宽度（垂直于纸面）b=1.0m。
容器内盛有密度1=816kg/m3，2=918kg/m3的两种不相混合的液体，
深度h=0.8m。
要求：
（1）绘制水作用于曲面AB上的压力体图及铅垂投影面上的压强分布图；
（2）求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。
（2004a,b;）
2、（本题20分）在倾角=45倾斜壁上有一个半径R=0.5m的半圆柱形曲面
面圆心O点至水面的高度H=2m，曲面宽度b=2m，如图所示。
要求：
AB，曲
（1）绘制水作用于曲面AB上的压力体图以及铅垂投影面上的压强分布图；
（2）求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小、方向及作用点的位置。
（2005a,2007b）
2、（本题20分）圆柱曲面AB的一侧受两种液体的作用，如图。
上层液体深度h1=1.5m，
密度
1=867kg/m3。
下层液体深度h2=1m，密度2＝1000kg/m3。
曲面宽度b=2m。
圆弧半径
R=1m。
要求：
（1）绘出曲面上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；
（2）计算曲面静水总压力P及其方向。
（2005b,2007a）
3、图示为圆弧曲面AB，已知半径R=2m，宽度平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；
b=1m，h=4m，。
（1）绘出曲面AB上水
（2）计算作用于曲面AB上的静水总压力
的大小和方向。
（2006a）
3、图示为盛水容器，其中AB为3/4圆柱曲面，半径R=0.6m，圆心O点以上的水深H=1.2
m。
垂直于纸面的长度L=3m。
（1）绘出曲面AB上水平分力的压强分布图及垂直分力
的压力体图；
（2）计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。
（2006b）
3、一洒水车，如图所示，以
0.98m/s2的等加速度向前行驶。
设以水面中心点为原点，建立
xOz坐标系，试求自由表面与水平面的夹角θ。
又自由表面压强
p0=98kPa，车壁某点A
的坐标为x=-1.5m，z=-1.0m，试求A点的压强。
（2002）
z
O
x
A
θ
a
3、在作等角速度旋转的物体上，装有一
U型管式角速度测定仪，如图所示。
测得
U型管液
面高差
z=0.272m，两支管旋转半径分别为
R1=7.5cm，R2=37.5cm。
求该物体的旋转角
速度ω。
（2003）
z
ω
R2R1
第3
题图
3、（本题
20分）一水箱以水平加速度
a=3m/s2运动，水箱尺寸如图所示。
水箱静止时
盛水深度为1.5
m。
当水箱加速运动时，求：
（1）水面与水平面所成夹角
；
（2）底面最大压
强pmax；（3）底面最小压强pmin。
（2004a,b）
3、（本题20分）如图所示为一长方形水车，长3m，宽1.5m，高1.8m，试求：
（1）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，将有多少水量溢出？
（2）为了使水不溢出，最大允许加速度多大？
（3）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，水车底板所受的静水总压力为多大？
（2005a,b,2007a,b）
3m
m
8
m
.
1
2
.
1
a
2、有一圆柱形容器，顶部设一通气管，如图所示。
已知圆柱半径R=0.5m，圆柱形容器顶
部通气管中的水面与容器顶盖齐平。
容器以等角速度=2/s绕铅垂中心轴旋转。
试推导
该容器内液体压强p的计算公式，并求容器顶盖上所受的总压力P。
（2006a,b）
4、设水流从水箱经过水平串联管路流出，管路末端为收缩的圆锥形喷嘴，在第二段管道中
有一半开的闸阀，如图所示。
已知流量Q=0.025m
3/s，d1=0.15m，l1=25m，d2=0.125m，l2=10m，
d3=0.1m；沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：
ζ1=0.5（进口），λ1=0.0366，ζ2=0.15（突
然缩小）,λ2=0.039,ζ3=2.0（阀门）,ζ4=0.15（
喷嘴）。
试求水箱中所需水头
H，并定性绘
出测压管水头线和总水头线。
（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计；所给局部
阻力系数都是对局部损失后的平均流速而言）。
（2002,2005b,2007a）
H
阀门
喷嘴
d2,l2
d3
d1,l1
第4题图
4、图示为虹吸管。
已知上下游水位差
z=4m，管道总长L=20m，管径d=100mm。
沿程水
头损失系数λ=0.026。
进口局部水头损失系数为
ζ1=0.8；两转弯处局部水头损失系数均
为ζ=0.15;阀门局部水头损失系数为
ζ=0.2；出口局部水头损失系数ζ
=1。
求虹吸管
2
3
4
的流量Q，并定性绘出虹吸管的总水头线和测压管水头线。
（2003）
第4题图
4、（本题25分）某输水管如图所示。
已知管径d1=200mm，d2=100mm；管长L1=20m
L2=10m；沿程水头损失系数λ1=0.02，λ2=0.03。
各局部水头损失系数为：
进口ζ1=0.5
，
，
转弯（A、B两处共计）ζ2=0.6，收缩ζ3=0.4（对应于大管流速），阀门ζ4=2.06。
管道水
头H=20m。
试求：
（1）求通过输水管的流量Q；
（2）定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。
（2004a,b）
4、（本题25分）水泵将水抽至水塔，如图所示，已知水泵功率
P=18.37kw，抽水流
量Q=100L/s，吸水管长度l
=8m，压水管长度
l=50m，管径D=300mm，沿程水头损失系
1
2
数λ=0.025。
水泵允许真空值
hv=6m水柱。
水泵总效率
η=75%。
局部水头损失系数：
进
口ζ=6；转弯ζ=0.4；出口ζ=1。
求：
（1）
水泵提水高度
z；
（2）
水泵最大安装高度z。
1
2
3
s
（2005a,2007b）
d=300mm，管道全ζ1=0.5，转弯ζ2=ζ
4、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。
已知管道直径
长L=90m，沿程水头损失系数λ=0.03，局部水头损失系数：
进口
3=0.3，出口ζ4=1.0。
出口中心在下游水面以下深度h2=2.3m。
在距出口l=30m处有一
水银测压计，其液面高差h=0.5m，较低的水银液面至管轴的高度h=1.5m。
试确定：
（1）测压计所在断面形心点的压强水头；
（2）通过管道的流量Q；（3）两水池的水位差Z；（4）定性绘出测压管水头线和总水头线。
（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计）（2006a）
Z
4、等直径有压管道如图所示。
管径
d=0.2m，管长l1=l2=12m，水头
H=10m，hs=1m。
沿程水头损失系数λ=0.023。
局部水头损失系数：
进口
ζ=0.7，转弯ζ=0.29。
取动能
1
2
校正系数为1.0。
求：
（1）通过管道的流量Q；
（2）管道B断面处的相对压强pB；（3）
定性绘出测压管水头线和总水头线。
（2006b）
5、设水由水箱经管嘴射出，如图所示。
已知水头为H（恒定不变），管嘴截面积为A，水箱
水面面积很大。
若不计能量损失，试求水作用于水箱的水平分力R。
（2002）
0
0
H
1
1
第5题图
5、图示一压力管道的渐变段。
水流由直径
dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径
dB
为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面内，
A管与B管轴线之间的夹角θ为60o，
如图所示。
已知通过的流量为
Q=0.1m3/s，渐变段A端断面中心处相对压强pA=120kN/m2，
若不计能量损失，试求水流对弯管
AB的作用力。
（2003）
A
dA
θ=60o
B
dB
第5题图
5、（本题25分）射流以V=19.8
m/s的速度从直径
d=10cm的喷嘴中射出，打击在对
称的角度为1350的圆形曲线叶片上，叶片距喷嘴很近。
（1）若叶片固定，求射流对叶片的冲
击力；
（2）若叶片以速度u=12m/s和喷嘴出口处水流同方向运动求射流对叶片的冲击力。
（不
计阻力和水重，取动量校正系数为
1.0）（2004a,b）
5、（本题25分）图示为水平放置的喷嘴，出口直径d=10cm，管道直径D=40cm，喷
3
射流量Q=0.4m/s，水流喷入大气中，不计喷嘴的水头损失。
取动能校正系数及动量校正系
数均为1.0，求：
（1）螺栓所在断面上的动水压强水头；
（2）水流作用于螺栓群上的水平总拉力。
（2005a）
5、（本题25分）图示为一短管出流，水头H=9m，直径D=100mm，管长L=10m，管轴线水平，进口水头损失系数ζ=0.5，沿程水头损失系数λ=0.02。
管道末端为一喷嘴，其出口直径d=50mm，水流喷射在一固定的垂直平板上。
忽略喷嘴的局部水头损失和平板的
摩阻力。
射流在同一水平面上，不计射流自重。
试求：
（1）管嘴出口的流速和流量；
（2）水流
对平板的冲击力。
（2005b）
5、水平管道末端接一倾斜向上弯形喷嘴
（轴线在同一铅直平内
），转角α=45o，断面1-1、2-2
直径分别为d=200mm和d=100mm，两断面中心高差
z=0.2m。
出口断面平均流速
1
2
v2=10m/s（喷入大气
），全喷嘴水头损失
hw1-2=0.5v22/2g，断面1-1至2-2间水体重
W=196.0N。
试求：
（1）断面1-1中心处的压强；
（2）水流作用于喷嘴的力的大小和方向。
（2006a）
5、图示为一管段渐变段，管轴与水平面夹角
α=30o。
渐变段长度L=10m，渐变段中水体
重量G=2kN。
进口断面面积A=0.0314m
2，流速v=1m/s，压强水头p/γ=50mmHO。
1
1
1
2
出口断面面积A
=A/4。
渐变段水头损失为
h
w
=2v2/2g。
（v
2
为出口断面流速）。
试求：
（1）
2
1
2
渐变段出口断面中心处的压强p2；
（2）固定渐变段镇墩所受的作用力大小及其方向。
（2006b）
5、（本题20分）射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的长方形均质等
厚度的板上，如图所示，已知板长60cm，平板上缘悬挂在铰上（铰的摩擦力不计），当射流冲击到平板的图示位置后，平板偏转30°，以后平板不再偏转。
设喷嘴直径d＝25mm，喷2
损失系数ξ嘴＝0.3，射流自重不计。
求平板的质量m为多少？
（2007a,b）
铰
y
x
压力表
30°
60cm
o
d=25mm18cm
D
6、实验观察与理论分析指出，恒定有压管流的压强损失
p与管长l、直径d、管壁粗糙度
、运动粘滞系数ν、密度ρ、流速V等因素有关。
试用
π定理求出计算压强损失
p
的公式。
（2002,2005a）
6、实验研究表明，恒定有压均匀管流中，管道壁面的剪切应力
τ0与断面平均流速
V、水力
半径R、液体密度ρ、液体的动力粘滞系数μ、及管壁表面的粗糙凸起高度
有关。
试
用π定理求出管道壁面剪切应力
τ0的计算公式，并由此推出计算沿程水头损失的基本
公式——达西（Darcy）公式。
（2003,2006a,2006b）
6、（本题20分）实验观察与理论分析指出，管道壁面上的切应力
τ0与断面平均流速
V、管
道直径d、液体密度ρ、液体的动力粘滞系数μ、管壁粗糙度
等因素有关。
试用
π定
理推导计算切应力τ0的公式。
（2004a,b）
6、（本题20分）试用π定理分析曲线型实用堰的单宽流量
q的表达式。
假设单宽流量
q与
堰上水头H、重力加速度g、流体密度ρ、运动粘滞系数ν、及表面张力系数σ有关。
（2005b）
7、雷诺实验装置由哪几部分组成？
试绘出实验装置示意图，简述实验现象，并指出实验中应注意的问题。
（2002）
7、试设计一实验装置，以便研究管道系统中
900弯头的局部水头损失系数的大小。
要求：
（1）绘出实验装置示意图；
（2）说明实验装置各组成部分的作用；
（3）简述实验原理和实
验现象，并指出实验中应注意的问题。
（2003,2006a,2006b）
7、（本题20分）试设计一实验装置，以便研究管道系统中阀门的局部水头损失系数的大小。
要求：
（1）绘出实验装置示意图；
（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述实验原
理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。
（2004a,b）
7、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。
试设计一实验装
置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。
要求：
（1）绘出实
验装置示意图；
（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以及
可能出现的研究结果。
（2005a,b）
6、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。
试设计一实验装
置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。
要求：
（1）绘出实
验装置示意图；
（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以及可能出现的研究结果。
（2007a,b）
西安理工大学
2008年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸
考试科目水力学
使用试题学科、专业水利、环境等专业
（共题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。
）
（请将正确答案、必要的图示等写在答题纸上，不必抄题，但需标明题号。
）
一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”，每题2分,共10分）
1、公式=（du/dy），适用于牛顿液体和非牛顿液体。
2、在连续介质假设的条件下，可以不研究液体分子的运动。
3、重力与离心惯性力同时作用时，相对静止液体中任一点的压强可用公式p=p0γh计算。
4、谢才公式U=C（RJ）1/2仅适用于阻力平方区紊流。
5、小孔口a和圆柱形外管嘴
b的直径及作用水头均相同，则孔口流量
Qa小于管嘴
流量Qb。
二、单项选择题（每题2分,共20分）
1、理想液体是（）
（1）没有切应力又不变形的液体；
（2）没有切应力但可变形的一种假想液体；
（3）有切应力而不变形的液体。
（4）切应力与剪切变形率成直线关系的液体；
2、有一管流，属于紊流粗糙区，若管径不变，欲增大粘滞底层厚度，则可以
1增大流速；
2减小流量；
3减小液体粘度；
4升高液体温度。
3、两根直径不等的管道，一根输油，一根输水，两管中流速也不同，油和水的下临
界雷诺数分别为Rec1和Rec2，则它们的关系是（
）
（1）Rec1>Rec2；
（2）Rec1（3）Rec1=Rec2；
（4）无法确定。
4、圆管均匀紊流的断面流速分布符合
1
直线分布；
2对数分布；
3正态分布；
4
抛物线分
布。
5、雷诺数的物理意义是
1
重力与惯性力之比；
2
重力与粘滞力之比；
3
粘滞力与惯性力之比；
4
惯性力与粘滞力之比。
第2
页共3
页
6、图示为置于地面的五个容器，各容器底面积和水深均相等，若不计容器自重，则
底部静水总压力等于地面所受的力的情况是（）
（1）a;
（2）b;（3）c;（4）d。
7、图示为一并联长管道。
已知管道
1的流量Q1大于管道2的流量Q2，则单位时间
内通过管道1和管道
2的液体的总机械能损失
ρgQ1hf1与ρgQ2hf2的关系为（
）
（1）两者相等；
（2）前者大于后者；
（3）前者小于后者；
（4）无法确定。
8、用物理量p（压强差）、ρ（密度）、l（长度）、qv（流量）组成的无量纲数应
为（）
pqv
（2）
qv
l
qv
（1）
pl
（3）
（4）
p
l2
2
pqv2
l
2
9、紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数（
）
（1）只与雷诺数有关
；
（2）只与相对粗糙度有关
；
（3）只与绝对粗糙度有关
；
（4）与相对粗糙度和雷诺数有关
。
10、管流的负压区是指测压管水头线（
）
（1）在基准面以下的部分；
（2）在下游自由水面以下的部分；
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