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水力学试题

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。 ( 错 )

2.断面单位能量s E 沿流程总是减小的。 ( 错 )

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。 ( 错 )

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。 ( 对 )

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。

( 错 )

8.均匀流可以是恒定流,也可以是非恒定流。 ( 错 )

9.流体质点做圆周运动不一定是有旋运动。 (对 )

10.相对压强可以大于、等于或小于零。 ( 对 )

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

( B )

(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 ( C )

(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 (D )

(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 (A )

(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 ( C )

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

(3)1r F < (4)无法确定

7.毕托管可以用来测 ( B )

(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 ( C )

(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( B )

(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 ( D )

(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

水力学试题

C

2.绘出下列二向曲面的水平压强分布图和压力体图。

水力学试题

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。 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=o ,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。 ( )

水力学试题

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1

h 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 ( )

水力学试题

(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)。

水力学试题

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

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)

水力学试题

μ

水力学试题

2

μ1

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 。

水力学试题

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)

水力学试题

水力学试题

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 =o

(此

时水的运动粘性系数20.01519/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 =o

(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)

河海大学2005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.当液体中发生真空时,其绝对压强必小于1个大气压强。 ( )

2.层流可以是渐变流也可以是急变流。 ( )

3.管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( )

4.在并联管道中,若按长管考虑,则支管长的沿程水头损失较大。 ( )

5.液体的粘滞性只有在流动时才表现出来。 ( )

6.恒定流是指流场内任意两点间的流速矢量相等。 ( )

7.急变流不可能是均匀流。 ( )

8.堰流是一种急变流。 ( )

9.地下水中无压渐变渗流的流速分布为对数分布。 ( )

10.明渠水力最佳断面是造价最低的渠道断面。 ( )

二、选择题(每题2分,共20分)

1.水击波的传播属于 ( )

(1)可压缩流体的恒定流动 (2)不可压缩液体的恒定流动

(3)可压缩液体的非恒定流动 (4)不可压缩流体的非恒定流动

2.圆管流动的临界雷诺数(下临界雷诺数) ( )

(1)随管径变化 (2)随流体的密度变化

(3)随流体的粘度变化 (4)不随以上各量变化

3.圆管层流,实测管轴上流速为0.4/m s ,则断面的平均流速为 ( )

(1)0.4/m s (2)0.32/m s ( 3)0.2/m s (4)0.1/m s

4.紊流附加切应力产生的原因是液体中存在 ( )

(1)分子内聚力 (2)分子运动产生动量交换

(3)重力 (4)质点脉动速度引起的动量交换

5.明渠水流中发生2S 型水面曲线,则该水流为 ( )

(1)均匀的急流(2)均匀的缓流(3)非均匀的急流(4)非均匀的缓流

6.圆管流动过水断面上的切应力分布为 ( )

(1)在过水断面是常数

(2)管轴处是零,且与半径称正比

(3)管壁处是零,向管轴线方向增大

(4)按抛物线变化

7.明渠水流为急流时 ( )

(1)1r F > (2)c h h >

(3)v c < (4)/0s dE dh >

8.进行水力模型实验,要实现明渠水流的动力相似,应选的相似准则 ( )

(1)雷诺准则 (2)弗劳德准则

(3)欧拉准则 (4)其他

9.有一溢流堰,堰顶厚度3m δ=,堰上水头3H m =,则该堰流为 ( )

(1)宽顶堰流(2)薄壁堰流(3)实用堰流(4)明渠水流

10.两层静止液体,上层为油(密度为1ρ)下层为水(密度为2ρ)两层液深相同,皆为h 。

水、油分界面的相对压强与水底面相对压强的比值为 ( )

(1)112/ρρρ+(2)121/ρρρ+(3)12/ρρ(4)21/ρρ

三、绘图题(每题10分,共20分)

1.定性绘制出下列短管的测压管水头线和总水头线

v 0≠0

2.定性绘制出下列渠道的水面曲线(渠道每段都充分长,糙率沿程不变)

水力学试题

i 3=0

i 2=i c i 1>i

c

四、计算题(每题15分,共90分)

1. 由三个半圆弧所联结成的曲面ABCD ,其半径10.5R m =,21R m =,3 1.5R m =,曲

面宽度2b m =,试求该曲面所受水压力的水平分力和垂直分力各为多少?并指出垂直水压

力的方向。

水力学试题

2. 设有一股自喷嘴以速度0v 喷射出来的水流,冲击在一个与水流方向成α角的固定平面

壁上,当水流冲击到平面壁后,分为两股水流流出冲击区,若不计重量(流动在一个水平面

上),并忽略水流沿平面壁流动时的摩阻力,试推证:射流施加于平面壁上的水流冲击力

0sin R Qv ρα=,并求出1Q 与2Q 各为多少?

水力学试题

3. 设有一水位保持不变的水箱,其中水流经铅垂等直径圆管流入大气,AB 管段与上面

的管段用法兰盘螺栓向连接,如图所示。已知管径0.02d m =,AB 管段长度5l m =,流

量3

0.0015/Q m s =,沿程水头损失系数0.02λ=,管段重量不计。试求螺栓所受的拉力F 。 螺栓

4. 已知平面运动的流速场为224x u x x y =+-,22y u xy y =--。试确定流动:

(1)是否满足连续性方程;

(2)是否有角变形;

(3)是否有旋运动;

(4)是否是流函数,若有请求之;

(5)是否有势函数,若有请求之。

5. 有两条矩形断面渡槽,如图所示,其中一条渠道的15b m =,11h m =,另一条渠道的

2 2.5b m =,22h m =,此外120.114n n ==,底坡120.004i i ==,问这两条渡槽中水流

作均匀流时,其通过的流量是否相等?如不等,流量各为多少?并判别两条渠道的水流时急

流还是缓流。

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

水力学试题

6. 用一个U 行压差计测量一个垂直放置的弯管的局部水头损失系数ζ,如图所示。已知

弯管直径0.25d m =,流量3

0.04/Q m s =,U 形压差计的工作液体是四氯化碳,其密度为211600/kg m ρ=,测得U 形管左右两侧管内的液面高差为70h mm ?=,求ζ。 ρ1

Δh

河海大学2006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26分)

1.液体流层之间的摩擦力与液体所承受的压力有关。 ( )

2.紊流可以是均匀流,也可以是非均匀流。 ( )

3.液体作层流运动时,相对粗糙度越大,沿程水头损失系数λ也越大。 ( )

4.陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 ( )

5.当下游水位高于搏壁堰顶时,一定时淹没出流。 ( )

6.有压管道中水流作均匀流动时,总水头线、测压管水头线和管轴线三者必定平行。( )

7.在底流消能设计中,取最大流量作为设计流量时,消力池的深度也一定最大。 ( )

8.在无压渗流的自由表面线上,各点的压强相等,所以它是一根等水头线。 ( )

9.水击波传播的一个周期为C L /2。 (

) 10.将物理量压强p ?、密度ρ、流速v 组成的无量纲数为v p ρ/?。 (

) 11.明渠的临界水深与底坡无关。 (

) 12.当液体中发生真空时,其相对压强必小于零。 (

) 13.均匀流时过水断面流速均匀分布的水流。 (

) 二、选择题(每题2分,共24分)

1.粘滞底层厚度0δ比绝对粗糙度?小得多的壁面称为 (

) (1)光滑面(2)粗糙面(3)粗糙面(4)以上答案均不对

2.有压管道的测管水头线 (

) (1)只能沿流上升 (2)只能沿流下降

(3)可以沿流上升,也可以沿流下降 (4)只能沿流不变

3.影响水的运动粘滞系数的主要因素为 (

) (1)水的温度 (2)水的密度

(3)当地气压 (4)水的流速

4.静止液体中同一点各方向的压强 (

) (1)数值相等 (2)数值不等

(3)仅水平方向数值相等 (4)铅直方向数值最大

5.当等直径管道的管轴线高程沿流向下降时,管轴线的动水压强沿流向 (

) (1)增大(2)减小(3)不变(4)不定

6.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

7.当实用堰水头H 大于设计水头d H 时,其流量系数m 与设计流量系数d m 的关系是(

(1)d m m = (2)d m m > (3) d m m < (4)不能确定

8.试验表明,消力池中淹没水跃的长度s L 与平底渠道中自由水跃长度j L 相比 ( )

(1)s j L L =(2)s j L L <(3)s j L L >(4)无法确定

9.达西定律适用于 ( )

(1)层流渗流(2)层紊流渗流

(3)紊流渗流(4)急变渗流

10.液体重力相似准则要求 ( )

(1)原型和模型水流的雷诺数相等

(2)原型和模型水流的弗劳德数相等

(3)原型和模型水流的牛顿数相等

(4)原型和模型水流的重力相等

11.上临界雷诺数是 ( )

(1)从紊流转变为层流的判别数

(2)从层流转变为紊流的判别数

(3)从缓流转变为急流的判别数

(4)从紊流转变为急变流的判别数

12.直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强 ( )

(1)不受来自上游水库反射波的影响

(2)受来自上游水库反射波的影响

(3)受阀门反射波的影响

(4)不受管道长度的影响

三、填空题(每题2分,共20分)

1.作用于静止(绝对平衡)液体上的面积力有 ,质量力有 。

2.水在直径为1cm 的圆管中流动时,流速1/v m s =,运动粘滞系数2

0.01/cm s ν=。因雷

诺数e R = ,所以水流为 流。

3.密闭容器内液面下某点绝对压强为268/KN m ,当地大气压强为298/KN m ,则该点的

相对压强p = ,真空压强v p = 。

4.一般来说,有压管道的水头损失分为 和 两类。对于长管,可以

忽略 。

5.已知矩形明渠的底宽6b m =,通过的流量3

12/Q m s =,渠中水深0.5h m =时,该明

渠的临界水深c h = ,水流为 流。

6.在有压管流的管壁上开一小孔,如果没有液体从小孔流出,且向空内吸气,这说明小孔

内的液体的相对压强 零。(填写大于、等于或小于)如在小孔处装一测压管,则

管中液面将 (填写高于、等于或低于)小孔的位置。

7.有一宽顶堰式的水闸,当闸门开度为3m ,闸上水头为4m 时,水闸泄流属于 流。

8. 在水上建筑物下游,根据水跃发生的位置不同,可将水跃分为 、 、 三

种形式。底流式消能要求下游发生淹没度σ'= 的 水跃。

9.某水闸底板下有压渗流流网由20条等势线和6条流线所组成,渗流系数0.00001/k cm s =,上下游水位差30h m =,则闸下单宽渗流流量q = 。

10.有压管道的流速3/v m s =,由于突然关闭阀门,形成直接水击。如波速980/c m s =,

则水头上升 m 。

四、计算题(共80分)(请将下列试题的答案写在答题纸上)

1. 密封油箱下部设有一个如图所示形状为3/4圆柱的曲面装置。已知半径0.4R m =,

长度(垂直于纸面)5l m =,圆心处的淹没深度 2.5H m =,油面上的相对压强

211000/p N m =, 油的密度3800/kg m ρ=。试求曲面受到的液体总压力的水平分量x P 和

铅直分量z P 。(15分)

φ

H A

B R

2. 如图所示,一吸水装置,水池N 的水位不变,已知水位1h 、2h 和3h 的值,若不计水

头损失,问喉部断面面积1A 和喷嘴断面面积2A 满足什么关系才能使水从水池M 引入管流

中。(10分) h 2

h 1h 3

2

1

M

N

3. 如图所示水电站的引水分叉管路平面图,管路在分叉处用镇墩固定。已知:主管直径

3D m =,分叉管直径2d m =,通过的总流量335/Q m s =,转角60α=o ,断面11-处的

相对压强21294000/p N m =,不计水头损失,试求:水流对镇墩的作用力。(15分) 1

1

d

Q/2d

Q

p 1

D

4. 已知平面运动的流速场为224x u x x y =+-,22y u xy y =--。试确定流动:

(1)是否满足连续性方程;

(2)是否有流函数,若有请求之;

(3)是否有势函数,若有请求之;

(4)求出流经A 点(3,1)的流线与流经B 点(5,1)的流线之间的单宽流量q 。(15

分)

5. 某梯形断面排水土渠,底宽 1.5b m =,边坡系数 1.25m =,粗糙系数0.025n =,要