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河海大学水力学考研真题试卷

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河海大学水力学考研真题试卷

河海大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目名称:水力学

一、是非题(每题2分,共20分)

1.紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数λ与雷诺数。 ( )

2.断面单位能量s E 沿流程总是减小的。 ( )

3.计算消力池池深和池长时,设计流量一般选择使池深和池长最大的流量。 ( )

4.渗流的达西定律既适用于层流也适合于紊流。 ( )

5.在恒定均匀流中,沿程水头损失与速度的平方成正比。 ( )

6.两个液流在重力作用下的动力相似条件是它们的弗劳德数r F 相等。 ( )

7.因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同,因此在各支管的水头损失也不同。( )

8.均匀流可以是恒定流,也可以是非恒定流。 ( )

9.流体质点做圆周运动不一定是有旋运动。 ( )

10.相对压强可以大于、等于或小于零。 ( )

二、选择题(每题2分,共20分)

1.当水流流态从层流转变为紊流后,过水断面上水流动能校正系数α和动量校正系数β将 ( )

(1)均增大 (2)均减小

(3)α增大、β减小 (4)α减小、β增大

2.溢流坝下泄水流收缩断面水深的跃后水深为,此时下游水深为,则形成远离水跃的条件是 ( )

(1)2t co h h = (2)2t co h h >

(3)2t co h h < (4)无法确定

3.渗流模型流速与实际渗流流速相比较 ( )

(1)前者大于后者 (2)二者相等

(3)前者小于后者 (4)无法比较

4.明渠的临界水深决定于 ( )

(1)流量和底坡 (2)断面形状、尺寸和底坡

(3)流量和糙率 (4)流量和断面形状、尺寸

5.均匀流断面和渐变流断面上的动水压强 ( )

(1)均按静水压强规律分布

(2)前者按静水压强规律分布,后者不静水压强规律分布

(3)前者不静水压强规律分布,后者静水压强规律分布

(4)均不按静水压强规律分布

6.下列哪个条件满足时,明渠水流是缓流 (

) (1)1r F > (2)1r F =

(3)1r F < (4)无法确定

7.毕托管可以用来测 (

) (1)脉动流速(2)时均流速(3)脉动流速(4)脉动压强

8.满足/0s dE ds =条件的流动是 (

) (1)非均匀渐变缓流 (2)非均匀渐变急流

(3)均匀流 (4)临界流

9.有压管流,管轴线水平,管径逐渐增大且通过的流量不变,其总水头线沿流向应(

) (1)逐渐升高(2)逐渐降低(3)与管轴线平行(4)无法确定

10.雷诺数的物理意义是 (

) (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

三、作图题(每题5分,共10分)

1.绘出下列两段不同糙率棱柱形渠道的水面曲线。(渠道每段都充分长) (>2)

i>i c

N

N N

S 2

C C

2.绘出下列二向曲面的水平压强分布图和压力体图。

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四、计算题(本题6小题,共100分)

1.粘度测量仪由两个圆筒组成,两筒的间隙充满某种液体。外筒与转轴连接,其半径为2r ,旋转角速度为ω。内筒悬挂于一扭丝上,其半径为1r ,扭丝所受的力矩M 可以测出。外筒与内筒底面间隙为a ,内筒高为H ,如图所示。试推出该液体的动力粘滞系数μ的计算式。

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a

ω

H

2.有一锥形容器如图所示,在容器的底部A 处接一U 形水银测压计,当容器没有水时,在A 以下注水后测压计压差读书为19cm ,当容器充满水后,测压计的压差读书又为多少?

A 19c m 3.1m

ρm

φ2.5m

p a

3.一泄洪管道直径4d m =,管长2l km =,上游水箱水面管道中心的水头25H m =,沿

程水头损失系数0.02λ=,局部水头损失不计,出口用锥形阀控制流量,锥形阀顶角260α= ,如图所示,当锥形阀全开时,求水流对锥形阀的作用力。(取动能和动量校正系数1αβ==) m

4.为了测定AB 管段的沿程水头损失系数λ或糙率n ,可采用如图所示装置。已知AB 管段长10l m =,管径50d mm =。今测得实验数据:(1)A ,B 两测压管的水头差为0.8m ;

(2)通过管道的流量 2.74/Q l s =;试求该管道的沿程水头损失系数值,并用曼宁公式求其糙率n 。 B

A △h

5.当流场流速为x u y =,y u x =-时,试判断该流场:(1)是否存在线变形率;(2)是否存在角变形率;(3)是否满足不可压缩液体连续方程;(4)是否存在流函数和势函数若存在请求之。

6.有一长管从水池引水,管长1000L m =,管径0.6d m =,糙率0.012n =,末端与一长面直的矩形棱柱体水力最佳断面渠道相接,如图所示。渠道糙率0.02n =,底坡0.0016i =,求管道的水头和明渠产生均匀流时的底宽b 和水深h 。

B

A 1.5

河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题

考试科目名称:水力学

一、是非题(每题2分,共20分)

1.图为管道流速分布图,从其对应部位取出水体B ,则水体B 底面的切应力方向与水流流动方向相同。 ( )

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2.不论平面在静止液体内如何放置,其静水总压力的作用点永远在平面形心之下。( )

3.如果两个液流中作用于相应点上的相同性质的力的大小成一定比例,且方向一致,则两个液流就是动力相似的。 ( )

4.同一种管径和粗糙度的管道,雷诺数不同时,可以在管中形成紊流光滑区、粗糙区或过渡粗糙区。 ( )

5.当2H m =,0.6m δ=,如图所示的建筑物为实用堰。 ( ) δ

6.棱柱形明渠中形成3M 型水面曲线时,其断面单位能量S E 沿程增大。 ( )

7.因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同,因此在各支管上的水头损失也不相同。 ( )

8.均匀流的动能校正系数1α=。 ( )

9.用毕托管测定水槽中某点的流速,实测的应是时均流速u 。 ( )

10.在平面流动中,两流线之间通过的单宽流量等于该两流线的流函数值之差。 ( )

二、选择题(每题2分,共20分)

1.某一恒定流处于紊流阻力平方区,其沿程水头损失系数λ随雷诺数的增大而 ( )

(1)增大 (2)减小 (3)不变 (4)不定

2.同一渠道中有1、2两个渠段,其糙率1n <2n ,其他参数均相同。当通过一定流量时,则两渠段的临界水深1c h 、2c h 和正常水深01h 、02h 的关系分别为 ( )

(1)1c h =2c h ,01h =02h (2)1c h =2c h ,01h <02h

(3)1c h >2c h ,01h >02h (4)1c h =2c h ,01h >02h

3.按普朗特动量传递理论,紊流的断面流速分布规律符合 ( )

(1)对数分布 (2)椭圆分布 (3)抛物线分布 (4)直线分布

4.在明渠恒定均匀流过水断面上1、2两点安装两根测压管,如图所示,则两测压管高度1h 与2h 的关系为 ( )

(1)1h >2h (2)1h <2h (3)1h =2h (4)无法确定 2

1

5.设某一平面流动的流函数为23

3x y y ψ=-,则其流速势函数?为 ( )

(1)323x xy ?=+ (2)326x xy ?=-

(3)323x xy ?=- (4)? 不存在

6. 渠道中出现1S 型水面曲线,则水流为 ( )

(1)缓流 (2)均匀流

(3)急流 (4)急交流

7.若测得两根管道的下临界雷诺数相等,则必须两管的 ( )

(1)管径d 相等 (2)液体的粘性系数ν相等

(3)管径d 和ν均相等 (4)以上答案均不对

8.闸坝下有压渗流流网的形状与下列哪个因素有关 ( )

(1)上游水位 (2)渗流系数

(3)上下游水位等 (4)边界的几何形状

9.明渠均匀流的断面单位能量中,单位势能与单位动能相等,则可判定此水流为 ( )

(1)缓流 (2)急流 (3)临界流 (4)无法判定

10.平底矩形棱柱渠中闸孔出流下游有一水跃,闸后收缩断面C —C 处水深为01c h ,水流弗

劳德数1Fr =012.5t c h h =,该水跃的形式为 ( )

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(1)临界水跃 (2)淹没水跃 (3)远离式水跃 (4)波状水跃

三、作图题(每题5分,共10分)

1.定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线(管径为d 常数)。

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2.定性绘图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。(渠道每段都充分长,糙率沿程不变)

i 3

i 2>i c i 1

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c

四、计算题(本题7小题,共100分)

1. 有一很窄间隙,高为h ,如图所示,其间被一平板隔开。平板向右拖动速度为u 。一边液体的动力粘性系数为1μ,另一边液体动力粘性系数为2μ,计算板放置的位置y 。要求:

(1)平板两边切应力相同;(2)要求拖动平板时的阻力最小。(10分)

μ2

μ

1

2. 有一压力储油箱如图所示,其宽度(垂直于纸面方向)2b m =,箱内油层厚1 1.9h m =,油的密度为30980/kg m ρ=,油层下有积水,厚度20.4h m =,箱底有一U 型水银压差计,所测之值如图所示,试求作用在半径1R m =的圆柱面AB 上的总压力(大小和方向)。(15分)

O

Hg

3. 如图所示一管道,当管道通过的流量100

/Q l s =,压差计中水银的密度3013600/kg m ρ=,管道的直径由1300d mm =变为2100d mm =,不计水头损失。求U 型水银压差计中的读数h 。

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4. 如图所示,将一平板放置在自由射流之中,并且垂直于射流轴线,该平板截去射流流量的一部分1Q 射流的其余部分偏转一角度θ,已知30/v m s =,36/Q l s =,112/Q l s =,不计摩擦力。试求:(1)射流的偏转角度θ;(2)射流对平板的作用力。(15分)

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5. 做沿程水头损失试验的管道直径 1.5d cm =,量测段长度4l m =,水温5T C = (此

时水的运动粘性系数2

0.01519/cm s ν=),试求:(1)当流量0.03/Q l s =时,管中水流的流态;

(2)此时的沿程水头损失系数λ;

(3)量测段的沿程水头损失f h ;

(4)为保持管中水流为层流,量测段的最大测压管水头差12()/p p g ρ-为多少?(20分)

6. 设流场224x u x x y =+-,22y u xy y =--,0z u =试问:

(1)该流场是否符合不可压缩液体连续方程?

(2)旋转角速度ω为多少?

(3)流函数的表达式如何?

(4)驻点位置的坐标值?(15分)

7. 一梯形断面明渠均匀流,已知梯形底宽3b m =,水深0.8H m =,边坡系数 1.5m =,糙率系数0.03n =,底坡0.005i =,水温20T C = (相应的运动粘滞系数),试判断此水流为层流或紊流,急流或缓流?(10分)