1、(5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( ) a、8; b、4; c、2; d、1。(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数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 c(7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m(8)在明渠中不可以发生的流动是( ) a、恒定均匀流; b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流; d、非恒定非均匀流。(9)在缓坡
2、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。b-+(10)底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某处水深h = 0.4m,则该处水流的流态为 HHk 激流a、 缓流; b、急流; c、临界流;(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H( )成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方(12)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。a(13)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(14)按重力相似准则设计
3、的水力学模型,长度比尺L=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,Q =1000; b、10米,Q =100; c、1米,Q =100000; d、10米,Q =100000。 2、判断题:(每小题2分)(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 ( )错误(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。正(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。正确(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比=2。(8)断面比能沿流程总是减小的。(9
4、)在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。( )(10)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。正确 3、填空题:(每小题2 4分)(1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。层流运动,牛顿液体(2) 液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 kN/m2,真空度为 。2, 不存在. (3) 只受重力作用,静止液体中的等压面是 。水平面。(4) 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是 , 。液体存在粘滞性和边界的影响。(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。(填写 、 、 符号) , 。(6) 在流量不
5、变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越 。大。(7) 根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为 和 。短管,长管。(8) 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。直接, 间接。(9) 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)陡坡, 缓流, 减小。(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。3/2 。(11) 泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深hc ht(ht为下游河道的水深,填写 、 、 符号)填写 、 、 符号 (12) 按重
6、力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺L=25,当模型中某点的流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp= m/s 。4m/s 。4、问答题:(每小题3 4分)(1)什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。(2)“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么?这种说法错误的。均匀
7、是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。(3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,仅是Re的函数;在紊流光滑区=f1(Re); 过渡区=f2(Re, );粗糙区=f3( ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。(4)为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区?舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。(5)流动相似的含义是什么?流动相似包括几何相似、运动相似和动力相
8、似。其中几何相似是前提,动力相似是保证,才能实现流动相似。(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。(7)分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流
9、流速都相等且等于v= kJ。5、作图题:(1) 定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。 (5分)解:(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) (5分)6、计算题:(1) 图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为 A=0.64 m2,长 l =50 m,两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2,2=0.5,3=1.0,沿程水力摩擦系数=0.024,上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? ( 10分) 按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 (5分) 计算方形管道断面的水力半径
10、和局部水头损失系数 将参数代入上式计算,可以求解得到即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。(2) 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N cm2。如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。 (15分) 以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面11和喷嘴出口断面22的能量方程求得喷嘴出口流速和流量为 (1.5分) 橡胶管道内的流速为 (1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程N
11、 (6.5分) 水流对喷嘴冲击力为 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) (3) 有一梯形渠道,底宽 b =10 m,水深 h = 3 m,边坡为 1:1,糙率 n = 0.014,底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ,求通过的流量Q。 (9分)计算渠道断面水力要素,过流断面面积 m2 (1.5分) 湿周 m (1.5分) 水力半径 m (1分) 舍齐系数 (2分) 通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分)(4)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B18m,流量Q265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m,当坝下游水深ht=4.7m时,问: (
12、12分)1)坝下游是否发生水跃? (4分)2)如发生水跃,属于何种形式的水跃?3) 是否需要修建消能工?若需要修建消能工,估算消力池深。 解:1)计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态, q = Q/B =265/18 =14.72 m3/smm因为收缩断面水深 hc =1.1 m hk 为急流,下游水深ht=4.7m hk 为缓流,所以溢流坝下游必定发生水跃。2)计算收缩断面处水深hc的共軛水深hchc 5.81m因为 hc ht ,该水跃为远驱水跃。3)溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池。估算消力池深d,取水跃淹没系数 j 1.05则池深约为 d = j hc- ht =1.05 5.81 4.7 = 1.40 m
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