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秋季水力学中期试题带答案

秋季水力学中期试题带

答案

SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-

四川大学期中考试试题

(2015 ——2016 年第一学期)

课程号:课序号:课程名称:水力学任课教师:成绩:

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二、选择题(本大题分10小题,每小题2分,共20分)

1、静止液体中同一点各方向的压强( A )。

A 数值相等

B 大小不等

C 水平方向分量数值相等

D 垂直方向分量数值相等

2、图示为两种液体盛于容器中,处于静止状态,且密度

21

ρρ

>,则A、B 两测压管中的液面相对位置关系为( B )。

A B管高于A管

B A管高于B管

C A、B两管同高

D 与A、B测压管管径有关

3、关于水流流向问题的正确说法为( D )。

A 水流一定从高处向低处流

B 水流一定从压强大处向压强小处流

C 水流一定从流速大处向流速小处流

D 水流一定从机械能大处向机械能小处流

4、下列各组物理量中,属于同一量纲的是( C )。

A 长度、宽度、动力粘度

B 速度、密度、运动粘度

C 水深、管径、测压管水头

D 密度、重量、加速度

5、从作用力角度分析,在下列渠道中能产生均匀流的渠道为( B )。

A 平坡渠道

B 正坡渠道

C 逆坡渠道

D 非棱柱形正坡渠道

6、矩形断面渠道最小断面比能

min

s

E与相应的临界水深

k

h之比

min

s k

E h的值为( B )。

A B 3/2 C 2/3 D 1/3

7、矩形断面渠道中,水深为,单宽流量为1m3/(s·m),则该水流为( A )。

A 缓流

B 急流

C 临界流

D 层流

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8、谢齐系数C与沿程阻力系数λ的关系,下列正确的为( C )。

A 8/g C

λ= B 8g C

λ=

C 2

8g C

λ= D 2

8/g C

λ=

9、已知水流的沿程阻力系数λ与雷诺数Re无关,可判断该水流属于( D )。

A 层流区

B 湍流光滑区

C 湍流过渡粗糙区

D 湍流粗糙区

10、公式v RJ

=不能用于( C )。

A 均匀流

B 急流

C 管流

D 明渠流

三、简答题(本大题共1小题,共18分)

1、图示A、B、C为三条高程不同的坝身泄水管,其管径d,长度L,沿程阻力系数λ均相同,试问它们的泄流量是否相同,为什么(6分)

答:三条泄水管的泄流量相同。 (2 分)

三条泄水管都是淹没出流,根据简单管道的流量公式:

淹没出流:2

A gH

μ

=

Q,因为A、B、C三条泄水管的作用水头H都是上下水位之差,且它们的管径d,长度L,沿程阻力系数λ均相同,因此流量系数μ和断面面积A也相同,所以三条泄水管的泄流量

==

A B C

Q Q Q。 (4 分)

2、简述尼古拉兹实验中沿程水力损失系数λ的变化规律。(6分)

(1)当Re<2000时,沿程阻力系数与雷诺数Re的关系为直线I,与相对光滑度无关,直线代表层流时沿程阻力系数的规律,其方程式为=64/Re

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BA上的水平压强分布图(给出A、B点的大小)及压力体。(6分)

A

B

O

C

R

h

2、定性绘出图示短管的总水头线和测压管水头线。(5分)

五、计算题(本大题共4小题,总计36分)

1、图示一贮水设备,在C点测得绝对压强p=29430 Pa,h=2m,R=。求半球曲面AB所受到液体的作用力。(球体积公式3

4

3

V R

π

=

)。(9分)

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h

0.5h

p

A B

R

C

解:质量力只有重力,等压面仍为水平面

将C点的压强作用等效于高为H的水柱,利用AB的压力体即可求解。C位于处。

等效水柱高度H=

29430

3m

10009.81

p

g

ρ

==

?

半球AB的压力体如上图,所以压力

圆柱半球

F(V V)

p p

gV g

ρρ

==-

222

圆柱

(-0.5)=3.140.5(30.52) 1.57m

V R H h

π

=???-?=

332

半球

22

V 3.140.50.262m

33

R

π

==??=

所以Fp=1000××()==(方向向上)

2、有一倾斜放置的管道,管径由d1=10cm,突然扩大至d2=20cm。试验时测得测压管1和2中的水位分别为和,如图所示。求管道流量Q。(建议取

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动能修正系数为1,突然扩大局部水头损失系数()2

21

/1

A A

ξ=-,A1、A2分别为小管和大管的断面面积,ξ对应于大管的流速。)(9分)

解:

22

11

()/40.00785

A d m

π

==(1)

22

12

()/40.03142

A d m

π

==(2)

突然扩大局部水头损失系数()2

21

/19.015

A A

ξ=-=(3)

对测压管1和测压管2应用伯努利方程有:

22

1122

12

22w

p v p v

Z Z h

g g g g

ρρ

++=+++(4)

其中:

2

2

2

w

v

h

g

ξ

=(5)

由连续性方程

1122

V A V A

=有:

12

4

V V

=(6)

由已知条件测压管1和2中的水位分别为和知:

21

21

()0.3

p p

Z Z

g g

ρρ

+-+=(7)(5)(6)(7)代入(4)得

2

V=s Q=A

2

V

2

=s

3、有一沿铅垂直立墙壁铺设的弯管,如图。弯头转角为900,起始断面1-1与终止断面2-2间的轴线长度L 为,两断面中心高差Z 为2m ,已知1-1断面中心处动水压强p 1为m 2,两断面之间的水头损失h w 为,管径为,求当管中通过流量Q =s 时,水流对弯管的作用力。(9分)

11

2

2

解:

如上图所示,取渐变流断面1-1和2-2,以2-2断面为基准面,建立如图坐标系,写1-1和2-2断面间水流的能量方程:

22

12022w p p v v Z h g g g g ρρ?++=+++ (1)

化简有:21w p p

Z h g g ρρ=?+- (2)

将h w =,p 1=m 2

代入(2)有:

2

12117600

()10009.8(20.1)136.2/9.81000w p p g Z h kN m g ρρ=?+-=?+-=?弯头内的水重为: 221 3.14

9.8 3.140.20.9844

G gV gL d kN ρρπ===???=

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