河海大学研究生考试水力学真题答案.docx

1、河海大学研究生考试水力学真题答案河海大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题解析考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分）1 【参考答案】快层对慢层作用着与流动方向一致的切力，促使慢层加速；慢层对快层作用着与流动方向相反的切力，使快层减速。2 【参考答案】根据，一般来言， 0，则，即压力中心D点在受压面积的形心点以下，这是压强分布规律导致的必然结果；只有在受压面为水平面的情况下，平面上的压强分布时均匀的，压力中心D与形心C重合。【点 评】对于公式的特殊情况一定要牢记。3 【参考答案】定义：如果原型与模型上相应点上作用的同名力方向相同，大小成某一固定比例，则称为动力相似。【点 评】

2、力学相似的条件：几何相似：原型和模型所有相应线段的长度维持一定比例。运动形似：原型和模型所有相应点的速度，加速度的大小维持一定比例，方向相同。运力相似：原型和模型所有相应点上各种作用力方向相同，大小成比例。三者的关系：几何相似时前提和依据，动力相似一定运动相似，运动相似是其它相似的具体表现和后果。（动力相似牛顿相似定律）4 【参考答案】根据粘性底层厚度与绝对粗糙度的对比可将紊流壁面分为以下三类：， 紊流光滑面；+ ， 紊流粗糙面。对固定管道，绝对粗糙度是确定的；但粘性底层厚度和过渡层的厚度随变化。5 【参考答案】根据通过泄水建筑物的几个不同的流量计算相应的、，并确定，使为最大值所对应的流量作为

3、计算消力池深度的设计流量，而消力池长度则取最大流量作为设计流量。6 【参考答案】可做如下分析：形水面曲线，为缓流形水面曲线，降水曲线即为沿程减小的。【点 评】这类题都可用这种方法分析得出，先判断是缓流还是急流，再判断是降水还是雍水，利用可得出断面单位能量沿程变化情况。7 【参考答案】几条管道在同一点分叉，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为：各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等；管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。8 【参考答案】淹没出流的条件有两个（适用于薄壁堰和实用堰）：下游水位高于堰顶；堰下游发生淹没水跃。要同时满足这两个条件，则发生淹没出流。9 【参考答案】在

4、紊流运动中，可划分为三个区：粘性底层：紧靠壁面处的极薄液层，由于壁面限制，紊动受到抑制，因此粘滞切应力占主导地位，即；过渡层：介于粘性底层与紊流核心区之间的过渡层；紊流核心区：很小，占主导地位。(两流层间时均流速相对运动产生的粘滞切应力；由脉动引起的附加切应力)10 【参考答案】如图所示： 当，； 其中，即B管的液面低于A的。当二、选择题（每题2分，共20分）1 （4） 【参考答案】可以用排除法：（1）流线一定互相平行。 只有均匀流的流线才互相平行。（2）断面平均流速必定沿程不变。 只有均匀流的断面平均流速沿程不变。（3）不同瞬时流线有可能相交。 与题干中给的恒定流不相关。（4）同一点处不同时

5、刻的动水压强相等。【点 评】恒定流是当地加速度等于0，均匀流是迁移加速度为0。 恒定流是时间关系上的不变，均匀流是空间关系上的不变。2 （2） 【参考答案】临界水深决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡和糙率无关，故=。正常水深决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡和糙率也有关，底坡越大，正常水深越小；糙率越大正常水深越大。3 （1） 【参考答案】紊流的流速分布形式主要有两种：对数分布（普朗特理论）、指数分布（尼古拉兹实验）。4 （3） 【参考答案】明渠均匀流满足：；亦可以看做连通器，。5 （3） 【参考答案】按堰顶厚度与堰前水头之比，将堰分为三类：， 薄壁堰；， 实用堰；， 宽顶堰。根据

6、题干由，故属于实用堰。6 （3） 根据上图：型水面曲线中，；根据下图可判断为急流，且型水面曲线发生于陡坡，陡坡发生均匀流必为急流，所以为型水面曲线均匀流急流。7 （4） 【参考答案】根据公式：，所以必须、以及全部相等才会下界雷诺数相等。8 （4） 【参考答案】闸坝下有压渗流流网的形状仅于边界的几何形状有关。9 （2） 【参考答案】由； 所以，所以为急流。10 （1） 【参考答案】流线是某一瞬间在流场中绘出的曲线，线上各质点的速度与之相切。（1）恒定流：运动要素不随时间变化，故流线在恒定流中时固定不变的。（2）流线在非均匀流中一样存在。（3）流线仅在恒定流中总是与质点的运动轨迹相重合。（4）流线

7、与速度向量相切。三、填空题（每题2分，共20分）1 2 ， 相对粗糙度 【参考答案】根据尼古拉兹实验（人工粗糙管）成果，可以分为以下各区：层流区：，即层流到紊流过渡区：无规律；紊流区：光滑区 仅仅是的函数，； 过渡区 是和的函数，即； 粗糙区 仅仅时的函数，与、均无关，。2 1：2 【参考答案】由公式；，可分析如下：3 【参考答案】根据公式；其中； 可分别求出、。【点 评】经常出现的填空题，需熟练掌握计算公式。4， 【参考答案】考察相对压强和绝对压强以及真空压强的关系， 其中，绝对压强，相对压强，真空压强。；。5 【参考答案】根据公式：；其中=5， =17；式中：上下游水头差；条流线将渗流区分

8、为条流带数；条等势线将渗流区域划分成条等势带数。【点 评】考察公式的熟练运用。6 ， 【参考答案】急流时：，； 缓流时：，。7 平 ， 缓 ， 降水曲线 【参考答案】型的水深，为一降水曲线，属于缓流。8 ， 【参考答案】； 【点 评】务必熟悉这种题型求流（势）函数解法，属送分题。9 直接水击 ， 间接水击 【参考答案】由于阀门的关闭需要一定的时间，故可根据与的关系将水击分为两类：直接水击：当时，阀门处的水击压强未受到来自上游水库反射波的影响，能够达到最大值。间接水击：当时，阀门处的压强受到来自上游水库反射波的影响，不能达到最大值。10 力学相似 ， 【参考答案】重力相似准则：； 【点 评】重力

9、相似准则：；。四、计算题（共6题，每题15分）请将答案写在答题纸上。1 【参考答案】由等压面可得（在等压面处左右管压强相等处列等式）：设水的密度为，为水银的密度。加水后，假设右边下降高度，则左面的上升高度为，左右的高差是；在等压面处，左右压强相等处列： 于是可得到压差计读数为0.43。【点 评】考察水静力学中等压面原理的应用，找出对应的等压面，等压面处两边压强相等（连通）。2【参考答案】假设中间速度。 【点 评】本题是对牛顿内摩擦力的考察，运用牛顿内摩擦定律，分清楚相对运动即可解出。3【参考答案】分析过水断面11、22，列11、22的能量方程：-选取控制体，建立坐标系，在方向：-由代入：【点

10、评】考察连续性方程、能量方程以及动量方程。注意以下两点：如果求力用动量方程，求压强用能量方程，求速度用连续性方程。通常中包括：重力、断面压力及外力。，具体计算看哪一项有，哪一项无。列能量方程时，先选基准面，再选基点。如果有自由液面就选自由液面，基点就选在基准面处；如果是管道就选管轴心为基准面，基点就选在断面处的管轴心。列动量方程时，先选控制体（即水流断面及管壁包围的液体）自己选一个坐标系，力的方向未知时先假设其方向，算得结果为正，实际力的方向就是假设的方向，负则相反。列方程时，力与所选的坐标系正向一致时取正，不一致取负。4【参考答案】画出对应的压力体图如上所示：（2）根据力矩平衡：【定 评】考察水静力学部分内容，要正确的分析画出压力体图，画哪部分压力体看这部分曲面受到哪部分液体作用。5【参考答案】根据明渠谢才公式：，而 6【参考答案】（1）满足连续方程： 即 积分可得（2）存在流函数：【点 评】具体步骤如下：利用积分，求出，再对求的导函数，与对照，求出，进一步就可求出，从而确定。（3） 不存在势函数。