西安理工大学历年硕士水力学试题0211年高清版.docx

1、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 0.0016m ，液体的粘度 =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)lGd第1题图1、 如图所示， 液面上有一面积 A=0.12m2 的平板，以 V=0.5m/s 的速度作水平等速

2、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：22。 =0.142N s/m， 1 1mm； 2=0.235N s/m ， 2 1.4mm1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V1h12h2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 ，其间充满动力粘度为 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

3、力矩 M 的表达式；（ 2）R 0.25m， = 1mm ， = 0.01Pas，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（ ctg =2.4）的斜面滑下， 如图所示。 板与斜面间的油层厚度 1mm ，油的密度为 920kg/m 3，求油的动力粘滞系数 和运动粘滞系数 。 (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 =1mm, 其中充满 =0.1Pa s 的润滑油，已知锥体

4、顶面半径 R 0.3m ，锥体高度H=0.5m 。当旋转角速度 =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 相同，粘度不同，动力粘度分别为 1 和 2。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Hd2、如图所示一封闭水箱，下端有

5、 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)p0Ah2测h1压RB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=1.0 m 。容器内盛有密度 1 =816 kg/m 3， 2=918 kg/m 3 的两种不相混合的液体，深度 h=0.8 m。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

6、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=0.5 m 的半圆柱形曲面面圆心 O 点至水面的高度 H=2 m ，曲面宽度 b=2 m ，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/m 3。下层液体深度 h2=1m，密度 2

7、 1000 kg/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= 2 m，宽度平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；b= 1 m ， h=4 m ，。 (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=0.6 m ，圆心 O 点以上的水深 H=1.2m。垂直于纸面的长 度 L=3 m 。 (1) 绘出曲面

8、 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 。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)zOxAa3、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 。

9、(2003)zR2R1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 1.5m。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,

10、2007a,b)3mm8m.12.1a2、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=0.5 m ，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=0.025m3/s，d1=0.15m ，l1=25m ，d2 =0.125m，l 2=10m ，d3=0.1m ；沿程阻力系数和局部阻力系数分别为： 1=0.5( 进口

11、) ， 1=0.0366 ， 2=0.15( 突然缩小 ), 2=0.039, 3 =2.0( 阀门 ), 4=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,l2d3d1,l 1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=20 m ，管径 d=100 mm 。沿程水头损失系数 =0.026 。进口局部水头损失系数为 1=0.8；两转弯处局部水头损失系数均为 =0.15; 阀门局部水头损失

12、系数为 =0.2；出口局部水头损失系数 =1。求虹吸管234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=20mL2=10m ；沿程水头损失系数 1=0.02 ， 2=0.03 。各局部水头损失系数为：进口 1=0.5，转弯（ A 、 B 两处共计） 2=0.6，收缩 3=0.4 (对应于大管流速 )，阀门 4= 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、（

13、本题 25 分） 水泵将水抽至水塔，如图所示，已知水泵功率P=18.37 kw ，抽水流量 Q=100L/s ，吸水管长度 l=8m，压水管长度l =50 m ，管径 D =300 mm，沿程水头损失系12数 =0.025。水泵允许真空值hv=6m 水柱。水泵总效率 =75%。局部水头损失系数：进口 =6；转弯 =0.4；出口 =1。求： (1)水泵提水高度z； (2)水泵最大安装高度 z 。123s(2005a,2007b)d=300 mm ，管道全 1=0.5，转弯 2=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=90 m ，沿程水头损失系数 =0.03 ，局部水

14、头损失系数：进口3=0.3，出口 4=1.0。出口中心在下游水面以下深度 h2=2.3 m 。在距出口 l=30 m 处有一水银测压计，其液面高差 h=0.5 m，较低的水银液面至管轴的高度 h=1.5 m。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）Z4、等直径有压管道如图所示。管径d= 0.2 m ，管长 l1=l 2=12 m，水头H=10 m ，hs=1 m 。沿程水头损失系数 =0.023 。局部水头损失系数：进口 =0

15、.7，转弯 =0.29。取动能12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)00H11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 为 60o，如图所示。已知通过的流量为Q=0.1m 3

16、/s，渐变段 A 端断面中心处相对压强 pA =120kN/m 2，若不计能量损失，试求水流对弯管AB 的作用力。 (2003)AdA =60 oBdB第5题图5、（本题 25 分） 射流以 V=19.8m/s 的速度从直径d=10 cm 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=12 m/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=10 cm ，管道直径 D=4

17、0 cm ，喷3射流量 Q=0.4 m /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 =9 m，直径 D=100 mm ，管长 L=10 m ，管轴线水平，进口水头损失系数 =0.5，沿程水头损失系数 =0.02 。管道末端为一喷嘴，其出口直径 d=50 mm，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

18、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 =45 o，断面 1-1、2-2直径分别为 d =200 mm 和 d =100 mm ，两断面中心高差z=0.2 m 。出口断面平均流速12v2=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 = 30 o。渐变段长度 L=10 m，渐变段中水体重量 G=2kN 。进口断面面积

19、A =0.0314 m2，流速 v =1 m/s，压强水头 p / =50 mmH O。1112出口断面面积 A=A /4。渐变段水头损失为hw=2v 2/2g 。(v2为出口断面流速 )。试求：（ 1）212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 嘴 0.3，射流自重不

20、计。求平板的质量 m 为多少？ (2007a,b)铰yx压力表3060cmod=25mm 18cmD6、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 、密度 、流速 V 等因素有关。试用 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0 与断面平均流速V、水力半径 R、液体密度 、液体的动力粘滞系数 、及管壁表面的粗糙凸起高度有关。试用 定理求出管道壁面剪切应力 0 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

21、)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 0 与断面平均流速V、管道直径 d、液体密度 、液体的动力粘滞系数 、管壁粗糙度等因素有关。试用 定理推导计算切应力 0 的公式。 (2004a,b)6、（本题 20 分） 试用 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 、运动粘滞系数 、及表面张力系数 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：(

22、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

23、) 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

24、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=p0 h 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

25、)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) R ec1 Rec2；(2) R ec1 R ec2；(3) R ec1 = 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

26、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 gQ1hf1 与 gQ2hf2 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）、 （密度）、l （长度）、 qv（流量）组成的无量纲数应为 ( )p qv(2)qvlqv(1)pl(3)(4)pl 22pqv 2l29、 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；