水力学模拟题5

水力学模拟题5

一、填空题（每题2分，共10分）

1、液体的___________是产生水流机械能损失的主要原因。

2、某矩形明渠的底宽b=2m, 水深h=1m，它的水力半径R=_______m。

3、同一种连续的平衡液体中等压面是...............（）

①水平面②倾斜平面③曲面④等水深面

4、某点压强与受压面的关系是_________________

（1）垂直指向受压面（2）垂直背向受压面

（3）平行于受压面（4）倾斜指向受压面

5、恒定总流的三大方程是指________________________

（1）能量、连续方程（2）能量、动量方程

（3）连续、动量方程（4）连续、能量、动量方程

二、简答题（每题5分，共20分）

1、佛汝德数Ｆr的物理意义是什么？它在水力学中的主要作用是什么？

2、什么叫总水头线和测压管水头线？什么是水力坡度和测压管坡度？

3、输水管的流量，水温一定，随管径加大，雷诺数如何变化？为什么？

4、试列举五种方法判别明渠水流的三种流态？

三、判断题（每题1分，共5分）（对的打√，错的打×）

1、静止液体有粘滞性，所以有水头损失。（）

2、陡坡上一定产生急流。（）

m 。（）

3、堰的应用过程中，通常流量系数d m

4、前提条件相同，采用实用堰的过流能力大于宽顶堰。（）

5、挖深式消力池的出口是宽顶堰，而消力坎式消力池的出口是折线型实用堰。（）

四、计算题（65分）

1、如图所示，已知：Z=1m, h=2m,求A点的相对压强，绝对压强和

真空压强

（10分）

2、平板闸门两边有水，h1=2m，h2=1m，闸门宽b=5m。试求作用于闸门上的静水总压力P，

并用力矩定理，求作用点D

2

3、水由封闭容器沿垂直变直径管道流入下面水池，已知容器内表面压强P o=20kPa,且液面

保持不变，若管径d1=50mm,d2=75mm，容器内液面与下水池水面高差为1m,不计沿程水头损失，计算（1）管道的流量; （2）距水池液面h=0.5m处的管道内B点压强。（已知局部水损系数分别为：进口ζ=0.5,出口ζ=1.0,扩大ζ=0.309,缩小ζ=0.278）

4、一矩形水槽底宽b=50m，过流量Q=500m3/s，渠道糙率n=0.01。求（1）临界水深？（2）

临界底坡？（3）若渠道水深h=10m，要求用三种不同的方法判别水流是急流或是缓流。

（25分）

5、有一环山的渠道断面如图所示，水流近似为均匀流，靠山一边的边坡系数m=0.5（岩石

较好，n1=0.0275），另一边为浆砌块石边墙n2=0.025，底为混凝土浇筑，n3=0.014，底坡i=0.002，求水深h=1.5m时的过水能力？（10分）

水力学试卷（A1）答案

一、一、填空题：

1. 粘滞性

2.0.5米

3.水平面；

4. 垂直指向受压面；

5. 连续、能量、动量方程。

二、二、问答题：

1.答：佛汝德数

h

g

v

h g

v

Fr

2

2

2

=

=

，物理意义是：反映过水断面上单位重量液体所具有

的平均动能g v 22

和平均势能h 的比值。

它在水力学中的主要作用是判别流态：当Fr ＜1，为缓流；Fr=1,为临界流；Fr ＞1,为急流。

2.答：连接各断面的总水头（

g v p

Z H 22

αγ

+

+

=）得到的线，即总水头线；连接各断面的

测压管水头（γp

Z +

）得到的线，即为测压管水头线。

水力坡度就是总水头线的坡度，用J 表示，

l dH l dh J w -

==;测压管水头线的坡度即测压管坡度，用Jp 表示，

dl

p Z d Jp )

/(γ+-=

3.答：输水管流量，水温一定，随管径加大，雷诺数变小；因为

υπυπυd Q d Qd vd

44/Re 2

==

=

, Q 一定，水温一定，运动粘滞性系数υ也一定，故管径

d 加大，雷诺数变小。

4.对于明渠非均匀流，可用临界水深

k h ，佛汝德数Fr ,临界流速k v 判别流态：

缓流时：h ＞k h ， Fr ＜1， v ＜k v ； 临界流时：h =k h ， Fr =1， v =k v ；

急流时：h ＜

k h ， Fr ＞1， v ＞k v 。

对于明渠均匀流，可用正常水深与临界水深及临界底坡

k i 与底坡关系判别：

缓流时：0h ＞k h ， i ＜k i 临界流时：0h =k h ， i =k i 急流时：

0h ＜k h ， i ＞k i

三、三、判断题：1.× 2. × 3. × 4.√ 5.√ 四、四、计算题

1.解：A 点相对压强 kPa h z z h p A 8.9)21(8.9)(-=-?=-=+-=γγγ 绝对压强 kPa p p p A a A

2.888.998=-=+=绝 真空压强 kPa p p A A 8.9||==真

2. 用解析法求P ∵

KN b h h A h P c 98528.921

21211111=???=?=

=γγ m

h e 323111===0.67m

2P =22A h c γ=KN

b h 5.24518.921

21222=???=γ

m

h e 313122===0.33m

∴KN P P

P 5.735.249821=-=-= 由力矩定理求 e : 2211e P e P

?-?=e P ? ∴ m P e P e P e 778.05.7331

5.2432982211=?

-?=

-=

3.解：（1）管道的流量：不计f h

相对压强kPa p 200=，m p 04.28.920

==

γ

作用水头：

m

P Z Z 04.304.21'0

=+=+

=γ

管道的流量：Q='2gZ A C μ

6922

.01

278.0309.05.01

1

=+++=

=

∑ξ

μC

32

2

1110963.1405.014.34-?=?==d A π2

m s L s m Q /5.10/0105.004.38.9210963.16922.033

==????=- （2）B 点压强：s m d Q A Q B /38.2075.014.30105.0442

222=??===πν

s m A Q /34.510963.10105.0311=?==

-ν

写B —B 与2—2能量方程：

g g

p Z B

B

B 2)

(0022

12

νζζανγ

出缩小+++=+

+

kPa

p B 56.10)8.9238.25.0(8.9235.5)1278.0(8.922=???

????+-?+=

4.解：(1)临界水深

k h =3

2

g q α

取0.1=α

50500==

b Q q =10m s m ?/3

∴ k h =3

2

8.910=2.17m (2) 临界底坡k i

25.10817.250m bh A k k =?== k h b x 2+==50+2×2.17=54.34m

k R =k k x A /=108.5/54.34=1.997m k B =b=50m

01.0997.116

/16/1=

=k k R n c =112.22s m /2/1

∴

5022.112134.548.92

2???==k k k k B C gx i α=41046.8-? (3)若渠道水深10=h 米时，判别水流是急流或缓流（三种方法） ①∵ 10

=h m ＞m h k 17.2=， ∴为缓流

②2

5001050m bh A =?== h b x 2+==50+2×10=70m R =x A /=500/70=7.14m

01.014.716

/16/1=

=k R n C =138.77s m /2/1

14.777.13850050022222222??===R C A Q k Q i =6

1024.7-? ∵ i ＜k i ∴缓流

③500500==A Q v =1s m /＜

5.108500==k k

A Q v =4.61s m /为缓流 或

108.91?=

=gh v F r =0.101＜1 缓流

5.解：

m mh h x 68.1)5.15.0(5.1)(2

2221=?+== ()s

m i R n A Q m

x A R m m h bh A x x x x n x n x n n m

x x x X m x m x e 32/13/221322222223

213

2

322

212

13213263.5002.0687.0022.056.3687.018.556

.356.35.15.021

5.1221022

.02

5.168.12

014.05.1025.068.10275.018.5,2,5.1=??======??+?=+

==++?+?+?=

++++=

=++===∑则有，