1、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、10 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2二、 填空题 (每小题3
2、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
3、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=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=3 m,板的宽b2.5m,求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处
4、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,=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、1.752.0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 =(
5、 ) a、8 b、4 c、2 d、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、2 b、1 c、0.5 d、0.255、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
6、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 =,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
7、头损失系数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 = 10 mm,通过流量 Q = 20 cm3/s,运动粘度n = 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流?若将直径改为 d = 30 mm,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=5 m,管嘴局部水头损失系数=0.2,取动能校正系数=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
8、断面的测压管水头差为h =5cm ,如果文丘里管流量计流量修正系数=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
9、、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= ( ) 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、 , ,。 二、填空题 (每小题2分,共计4分)
10、1、在水击计算中阀门关闭的时间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
11、。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=02、 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(= 2.5),管道有两个60o的折角弯管(=0.55)。 (12分)求:(1)通过虹吸管的流量。 (2)当虹吸管内最
12、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 = 1.5 m的矩形明渠,通过的流量为Q = 1.5 m3/s,已知渠中的水深h = 0.4 m,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 =10 m,正常水深 h = 3 m,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b1.5m,槽长L116.5m
13、。进口处槽底高程=52.06m,当通过设计流量Q7.65m3/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。
14、 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1.051.1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、 0.65 b、0.67 c、 0.75 d、2.55、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
15、,Q =100000; d、10米,Q =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h t。 a、 。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、
16、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b8.0 m,堰高P=50 m,堰顶设计水头H3.2 m,溢流堰下接远离式水跃。已知WES型实用堰的设计流量系数md0.502,侧收缩系数0.96, (10分)(1)求实用堰的设计流量Qd,(2)如
17、果实测堰顶设计水头H4.0 m,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hc0.315m,溢流坝单宽流量q2.45m2/s 。已知下游水深ht1.5 m 。(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z,试设计挖深式消能池的池深d,消力池水跃淹没系数取=1.1 。 (12分)4、一矩形断面陡槽,如图所示,槽宽b =5m, 下接一
18、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l=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:
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