水力学作业分析解析.docx

水力学作业分析解析.docx

《水力学作业分析解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学作业分析解析.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水力学作业分析解析

水力学作业1

（第1、2章）

一、单项选择题（每小题3分，共计12分）

1.静止液体中同一点各方向的静水压强（）

a、大小相等;b、大小不等;

c、仅水平方向数值相等;d、铅直方向数值为最大。

2.在平衡液体中，质量力与等压面（）

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是（）

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（）

a、10kN/m2b、-10kN/m2c、12kN/m2d、-12kN/m2

二、填空题（每小题3分，共计9分）

1.牛顿内摩擦定律适用的条件是和。

2.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。

3.当压力体与受压面位于同一侧，则铅垂方向作用力的方向是向。

三、判断题（每小题3分，共计9分）

1.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。

（）

2.图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点C重合。

（）

3.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5分，共计10分）

1.液体的基本特征是什么？

2.什么是液体的粘滞性？

它对液体运动有什么影响？

五、作图题（每小题5分，共计10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

题5–1题5-2

五、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δ=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。

（12分）

解:

2.图示为复式比压计，各点的高度如图所示，已知油的密度为ρ油=800kg/m3，水银的密度为水的密度13.6倍，求A，B两点的压强差。

（12分）

解:

3.如图所示矩形挡水闸AB，已知水深h=3m，板的宽b＝2.5m，求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处的水深。

（12分）

4.图示为溢流坝上的弧型闸门。

已知R=6m，弧门宽B=5m，α=60°，试求：

（1）作用在弧型闸门上的静水总压力。

（10分）

（2）静水总压力作用点hD的位置。

（4分）

水力学作业2

（第3、4章）

一、单项选择题（每小题2分，共计10分）

1、紊流粗糙区的水头损失与流速成（）

a、一次方关系；b、二次方关系；c、1.75～2.0次方关系；d、不能确定

2、已知液体流动的沿程水头损失系数与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于（）

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=（）

a、8b、4c、2d、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、2b、1c、0.5d、0.25

5、层流断面流速分布规律符合（）

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8分）

1、恒定流时流线与迹线________________________。

2、实际液体在流动时产生水头损失的内因是______________________________，

外因是__________________。

3、雷诺试验揭示了液体存在________________和____________________两种流态，并可用_____________来判别液流的流态。

4、在等直径长直管道中，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____________。

三、判断题（每小题2分，共计16分）

1、根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。

（）

2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。

（）

3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流（）

4、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。

（）

5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。

（）

6、层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。

（）

7、根据达西公式hf=λ

，层流沿程水头损失与流速平方成正比。

（）

8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。

（）

四、问答题（每小题5分，共计10分）

1、有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？

为什么？

2、根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。

五、计算题（共5题，计56分）

1、管道直径d=10mm，通过流量Q=20cm3/s，运动粘度n=0.0101cm2/s。

问管中水流流态属层流还是紊流？

若将直径改为d=30mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？

（8分）

解：

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=5m，管嘴局部水头损失系数ζ=0.2，取动能校正系数α=1。

求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。

（12分）

解：

3、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d1=5cm，d2=2cm，1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh=5cm，如果文丘里管流量计流量修正系数μ=0.98，求管路中通过流量Q为多少？

（不计水头损失）（12分）

解：

4、某水平管路的直径d1=7.5cm，管内流速v1=0.70m/s，管路末端接一渐缩喷嘴通入大气（如图）。

喷嘴出口直径d2=2.0cm，用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2，求水流对喷嘴的水平作用力F（取动量校正系数为1）　　　　（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：

水力学作业3

（第5、6、7章）

一、单项选择题（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

a、长管，短管；b、复杂管道，简单管道；

c、并联管道，串联管道；

2、矩形水力最佳断面的宽深比β=（）

a、1；b、2；c、3；d、4

3、在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）

a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。

4、长管的总水头线与测压管水头线（）

b、重合；b、相平行的直线；c、相平行呈阶梯状。

5、水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h____hk，弗汝德数Fr_____1。

a、<，<；b、<，>；c、>，<；d、>，>。

二、填空题（每小题2分，共计4分）

1、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。

2、a2型水面曲线是发生在______坡上的________流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程______（指增大、减小或不变）

三、判断题（每小题2分，共计12分）

1、水泵的扬程就是指提水的高程。

（）

2、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。

（）

3、在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。

（）

4、在流量和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。

（）

5、断面比能沿流程总是减小的。

（）

6、陡坡渠道中产生均匀流必定是急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。

（）

四、问答题（每小题4分，共计8分）

1、简述明渠均匀流的特征。

2、判别明渠水流的流态有哪几种方法？

五、作图题（共2题，计8分）

1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

v0=0

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）

（a）（b）

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（ζ=2.5）,管道有两个60o的折角弯管（ζ=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，虹吸管的最大安装高度。

解：

2、底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量为Q=1.5m3/s，已知渠中的水深h=0.4m，则判断该处水流的流态。

（7分）

3、已知底宽为b=6m的矩形渠道中，临界水深为hk=1.37m，求渠道内通过的流量Q。

（7分）

解：

4、有一混凝土护面的梯形渠道，底宽b=10m，正常水深h=3m，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和均匀流的Q流量。

（10分）

解：

5、有一矩形断面混凝土渡槽（n=0.014），底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。

进口处槽底高程▽=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/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：

水力学作业4

（第7、8章）

一、单项选择题（每小题2分，共计16分）

1、闸孔出流的流量与闸前水头的（）成正比。

a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方

2、溢流堰的过堰流量与堰顶水头的（）次方成正比。

a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方

3、底流式消能池中产生的水跃应该是（）a、远离式水跃，b、临界水跃，c、强淹没水跃，

d、淹没系数为1.05～1.1的弱淹没水跃

4、对于底坎为平顶堰的闸孔，相对开度e/H＞（）时的水流运动为堰流。

a、0.65b、0.67c、0.75d、2.5

5、渗流研究的对象是（）的运动规律。

a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。

6、按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为（）

a、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；

c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。

7、测量水槽中某点水流流速的仪器有（）

a、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰

8、泄水建筑物下游发生远驱水跃，下游收缩断面水深hc的共轭水深hc’’______下游河道的水深ht。

a、<，b、=，c、>。

二、判断题（每小题2分，共计12分）

1、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。

（）

2、影响WES实用堰流量系数的两个因素是：

实际水头H与设计水头Hd之比，上游堰高P与设计水头Hd之比。

（）

3、底流消能消力池深度是以通过的最大流量作为设计流量的。

（）

4、渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。

（）

5、两个液流只要在相应点的速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。

（）

6、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。

（）

三、问答题（每小题4分，共计12分）

1、简述堰的分类和相应的水流运动特征。

2、简述泄水建筑物下游有哪几种消能形式和它们的特点。

3、建立渗流模型应遵循哪些原则？

四、计算题（共5题，计60分）

1、、有一5孔WES型实用堰。

每孔净宽b＝8.0m，堰高P=50m，堰顶设计水头H＝3.2m，溢流堰下接远离式水跃。

已知WES型实用堰的设计流量系数md＝0.502，侧收缩系数ε＝0.96，（10分）

（1）求实用堰的设计流量Qd，

（2）如果实测堰顶设计水头H＝4.0m，过堰流量Q为500m3/s，试求流量系数

解：

2、某平底坎水闸，共有10孔，采用平板闸门，每孔宽度为b=4m，闸门开度e=2m，下游水深ht=3m，当通过闸孔的流量Q=470m3/s时，求闸前水头为多少？

（8分）

3、如图所示，在溢流坝下游收缩断面hc＝0.315m，溢流坝单宽流量q＝2.45m2/s。

已知下游水深ht＝1.5m。

（1）试判别是否需要修建消力池？

（2）如需修建消力池，不考虑挖深影响（hc不变）和出池水面跌落Δz，试设计挖深式消能池的池深d，消力池水跃淹没系数取σ’=1.1。

（12分）

4、一矩形断面陡槽，如图所示，槽宽b=5m，下接一个宽度相同的缓坡明槽，当通过的流量Q=20m3/s时，陡槽末端水深h1=0.5m，下游水深ht=1.80m，试判别水跃的衔接形式。

如果水跃从1一1断面开始发生，所需下游水深应为多少？

（10分）

解：

5、直径

的圆柱形滤水器，滤水层由均匀砂组成，厚1.5m，渗透系数

=0.013cm/s，求在H=0.6m的恒定流情况下，滤水器的渗流流量Q。

（10分）

6、以重力相似原则设计的某水工模型，长度比尺λl=25；若原型中闸孔收缩断面处的平均流速vp=7.5m/s，坝高PP=50m，则确定模型中相应收缩断面处的平均流速和vm和坝高Pm。

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？

（10分）

解：