水力学A一练习题及参考答案 1.docx
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水力学A一练习题及参考答案 1.docx
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水力学A一练习题及参考答案1
水力学A
(一)习题及参考答案
一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×)
1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
(√)
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。
(×)
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
(×)
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
(×)
6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
(×)
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
(√)
9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
(√)
10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
(×)
11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
(√)
13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
(×)
15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
(√)
16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
(×)
17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)
18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
(√)
20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
(×)
22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。
(√)
24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)
25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)
26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
(×)
27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
(√)
32、静水压强的大小与受压面的方位无关。
(√)
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。
(×)
34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。
(×)
二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)
1、作用水头相同时,孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量
(2)
(1)大;
(2)小;(3)相同;(4)无法确定。
2、根据静水压强的特性,静止液体中同一点各方向的压强
(1)
(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。
3、已知水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度有关,可判断该水流属于(4)
(1)层流区;
(2)紊流光滑区;
(3)紊流过渡粗糙区;(4)紊流粗糙区。
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为
(2)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2
(3)5kN/m2(4)10kN/m2
5、紊流的断面流速分布规律符合
(1)
(1)对数分布;
(2)直线分布;(3)抛物线分布;(4)椭圆分布。
6、长管的总水头线与测压管水头线
(1)
(1)相重合;
(2)相平行,呈直线;
(3)相平行,呈阶梯状;(4)以上答案都不对。
8、液流的沿程水头损失系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关,即可判断该液流属(3)
(1)层流区;
(2)紊流光滑区;
(3)紊流过渡粗糙区;(4)紊流粗糙区。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为(4)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2(3)8kN/m2(4)10kN/m2
13、静止液体中同一点沿各方向上的压强
(1)
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等。
14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于
(2)
(1)1;
(2)2;(3)3;(4)4。
15、水泵的扬程是指
(2)
(1)水泵提水高度;
(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失;
(3)水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成
(2)
(1)一次方关系;
(2)二次方关系;(3)1.75~2.0次方关系。
17、在平衡液体中,质量力与等压面(3)
(1)重合;
(2)平行;(3)正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数(3)
(1)急流和缓流;
(2)均匀流和非均匀流;
(3)层流和紊流;(4)恒定流和非恒定流。
21、图示容器中有两种液体,密度r2>r1,则A、B两测压管中的液面必为
(2)
(1)B管高于A管;
(2)A管高于B管;(3)AB两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合
(1)
(1)对数分布;
(2)椭圆分布;
(3)抛物线分布;(4)直线分布。
24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示,其底部压强分别为pa和pb。
若两容器内水深相等,则pa和pb的关系为
(1)
(1)pa>pb
(2)pa 25、层流断面流速分布规律符合(3) (1)对数分布; (2)直线分布; (3)抛物线分布;(4)椭圆分布。 27、紊流中粘滞底层厚度d比绝对粗糙高度D大得多的壁面称为 (1) (1)光滑面 (2)过渡粗糙面(3)粗糙面(4)以上答案均不对 三、填空题(在空格中填写正确答案) 5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为长管和短管。 8、计算明渠均匀流的公式是 。 9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为 (1)直接水击和 (2)间接水击。 12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动 13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________ 14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性,外因是边界条件的影响。 16、三种液体盛有容器中,如图所示的四条水平面,其中为等压面的是B—B 四、问答题 1..什么是液体的可压缩性? 什么情况下需要考虑液体的可压缩性? 解: 可压缩性是: 当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。 液体可压缩性一般情况下可以不必考虑,但是当外界压强变化较大,如发生水击现象时必须予以考虑。 2.有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确? 为什么? 解: 这种说法是错误的,均匀流不一定是恒定流。 因均匀流是相对于空间而言,即运动要素沿流程不变,而恒定流是相对于时间而言,即运动要素不随时间而变。 两者判别标准不同。 3.什么是相对压强和绝对压强? 4。 写出水力半径R的表达式。 8、根据边界条件的不同,水头损失可以分为哪两类? 10明渠均匀流产生的条件是什么? 五、作图题(在题图上绘出正确答案) 2、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。 4、定性绘出图示曲面ABC上水平方向的分力和铅垂方向压力体。 (5分) 5、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线向。 6、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆),A点以上的水深H=1.2m,闸门宽B=4m,圆弧形闸门半径R=1m,水面均为大气压强。 确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。 解: 水平分力Px=pc×Ax=74.48kN 铅垂分力Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力P2=Px2+Py2, P=113.50kN, tana=Py/Px=1.15∴ a=49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管,管径d=0.8m,长l=50m,两个30。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水头损失系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。 若上下游流速水头忽略不计,求通过倒虹吸管的流量Q。 解: 按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 将参数代入上式计算,可以求解得到 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s。 3、某水平管路直径d1=7.5cm,末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图),喷嘴出口直径d2=2.0cm。 用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN/m2,管路内流速v1=0.706m/s。 求水流对喷嘴的水平作用力F(可取动量校正系数为1) 解: 列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程: 得喷嘴流量和出口流速为: 对于喷嘴建立x方向的动量方程 N 水流对喷嘴冲击力: F与R,等值反向。 4、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b=1.5m,槽长L=120m。 进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 解: i=(Z1-Z2)/L=0.001 m2 m m v=C(Ri)0.5=1.46m/s Q=vA=3.72m3/s。 5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014),底宽b=1.5m,槽长L=116.5m。 进口处槽底高程Z1=52.06m,当通过设计流量Q=7.65m3/s时,槽中均匀流水深h0=1.7m,试求渡槽底坡和出口槽底高程Z2? 6、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=5m,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍,取动能校正系数α=1。 求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置,已知水深H=2m,板宽B=3m。 8、图示一跨河倒虹吸管,正方形断面,边长b=0.8m,长l=50m,两个30。 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水头损失系数λ=0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s。 若上下游的行进流速水头忽略不计,求上下游水位差H。 10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。 已知试验段AB长10m,管径d=0.05m,弯管曲率半径R=d,管段沿程水力摩擦系数λ=0.0264,实测AB两端测压管水头差△h=0.63cm,100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3,试求弯管局部水头损失系数。 11、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b=1.5m,槽长L=120m。 进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 13、矩形断面渠道中有一平板闸门,渠宽b=3m。 闸前水深H=4m,闸下收缩断面水深hc=0.8m,已知渠道流量Q=18m3/s。 取动能和动量校正系数均为1。 求水流作用于闸门上的作用力。 14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计,已测得压强 =0.5m, =-0.2m,水管的横断面积A1=0.002m2,A2=0.001m2,不计水头损失,求通过文丘里流量计的流量Q为多少? 15、管道直径d=10mm,通过流量Q=20cm3/s,运动粘度n=0.0101cm2/s。 问管中水流流态属层流还是紊流? 若将直径改为d=30mm,水温、流量不变,问管中水流属何种流态? 18、有一矩形断面渠道底宽b=1.5m,底坡i=0.0004,糙率n=0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求通过的流量Q。 19、图示一水平放置的弯管,直径D=0.2m,转角α=90°,1-1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2,2-2断面与大气连通,管中流量为Q=0.1m3/s,求水流通过弯管时对管壁的作用力。 (取动能校正系数和动量修正系数均为1) 20、 A 求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。 已知水深H=4m,板宽B=2m。 24、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m,门重G=9800N,α=60°,h1=1m,h2=1.73m。 试求: 下游有水时启门力T。 25、有一水平放置的管道(如图)。 管径d1=10cm,d2=5cm。 管中流量Qv=10L/s。 断面1处测管高度H=2m。 不计管道收缩段的水头损失。 取动能与动量校正系数均为1。 求水流作用于收缩段管壁上的力。 28、水温10。 C时水流的运动粘滞系数为n=0.0131cm2/s,水管的直径为10cm,管中流速为100cm/s,试判别水流流态。 30、有一虹吸管(如图)。 已知管径d=10cm,h1=1.5m,h2=3m,不计水头损失,取动能校正系数α=1。 求断面c-c中心处的压强pc。 34、图示直径为20mm,长450m的管道自水库取水并泄入大气中,出口比水库水面低13m,已知沿程水头损失系数λ=0.04,进口局部水头损失系数ζ=0.5,求泄流量Q。 (按短管计算) 35、图示左边为一封闭容器,盛有密度1=2=1000kg/m3的水,深度h1=3m。 容器侧壁装有一测压管,H=0.5m。 右边为敞口盛水容器,水深h2=2.2m。 求中间隔板A、B、C三点的压强。 (10分) 36、已知如图所示的文丘里管,管路中通过流量Q=10l/s,d1=5cm,p1=78.4Pa,如果使 断面产生真空压强为6.37kPa,问d2应为多少? (不计水头损失)(10分)
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