水力学最全复习资料.docx
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水力学最全复习资料
一、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)
(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
1.下列物理量中,有量纲的数为(C)
A.佛汝德数FrB.沿程阻力系数
C.渗流系数km/dayD.堰流流量系数m
2.缓坡明渠中的均匀流是(A)
A.缓流B.急流C.临界流D.可以是急流或缓流
3.管流的负压区是指测压管水头线(C)
A.在基准面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分
C.在管轴线以下的部分D.在基准面以上的部分
4.有两条梯形断面渠道1和2,已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同,但底坡i1>i2,则其均匀流水深h1和h2的关系为(B)
A.h1>h2B.h1 5.对于并联长管道,每根管道的(C)相等。 A.流量B.切应力C.沿程水头损失D.水力坡度 6.平衡液体的等压面必为(D) A.水平面B.斜平面C.旋转抛物面D.与质量力正交的面 7.理想液体恒定有势流动,当质量力只有重力时,(B) A整个流场内各点的总水头相等 B只有位于同一流线上的点,总水头相等 C沿流线总水头沿程减小 D沿流线总水头沿程增加 8.有一溢流堰,堰顶厚度为2m,堰上水头为2m,则该堰流属于(c) A.薄壁堰流B.宽顶堰流C.实用堰流D.明渠水流 9.同一管道中,当流速不变,温度上升时,则雷诺数(A) A.增大B.减小C.不变D.不一定 10.一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时,在水流都处于紊流粗糙区时,沿程水损失是原来的(d)倍 A.1B.C.2D.4 二、填空题(在空格中填写正确答案) (本大题共8小题,每空格2分,共16分) 1.有一明渠均匀流,通过流量,底坡,则其流量模数K=2750. 2.水泵进口真空计的读数为,则该处的相对压强水头为2.5m 3.矩形断面渠道,水深h=1m,单宽流量,则该水流的佛汝德数Fr=0.319。 4.宽顶堰的总水头H0=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m,此时堰流为出流。 5.渗流杜比公式表明,在渐变渗流中过水断面的流速分布为。 6.已知谢才系数,则沿程阻力系数=0.00784。 7.当液流为恒定流流时,流线与迹线重合。 8.直径为1m的管道中的水流,其水力半径为。 三、计算题 (本大题分5小题,共54分) 1.(本小题10分)如图所示,一个封闭水箱,下面有一1/4园柱曲面AB,宽为1m(垂直于纸面方向),半径R=1m,,,计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。 2.(本小题10分)有一长度为L的有压管道,管径d=0.1m,作用水头H=3m,在L/2处装一测压管,已知测压管水面高于管轴1m,不计行进流速,求管道中通过的流量。 3.(本小题12分)如图示管路渐变段,已知管轴线与水平面夹角,渐变段长L=10m,渐变段中水体重量G=2KN,进水管直径,流速,形心点相对压强水头水柱高,出水管直径,不计水头损失,试求固定段管路所受的作用力和。 水力学1答案: 一、单项选择题(20分) 1.C2.A3.C4.B5.C 6.D7.B8.C9.A10.D 二、填空题(16分) 1.2750m3/s 2.–2.5m 3.0.32m 4.自由出流 5.矩形/或均匀分布 6.0.00784 7.恒定流 8.0.25m 三、作图题 四、计算题 1.(10分) 画出水平方向压强分布图(1分);画出垂直方向压力体图(1分); 水平方向静水总压力: (2分) 垂直方向静水总压力: (2分) 总静水总压力: (1分) 与水平方向的夹角: (1分) 距底部B点的垂直距离: (2分) 2.(10分) 以管道轴线为基准面,列测压管断面和处口断面的能量方程: 得(4分) 列水箱和出口断面能量方程得,() 所以V=(5分) (1分) 3.(12分) ,(1分) 以过1-1断面中心的水平面为基准面,写出1-1和2-2断面能量方程: 取(3分) , 得水柱,即(2分) 而, 取1-1和2-2断面间水体为脱离体,假设管壁对水体的作用力为和,(水流方向为x轴,与水流方向垂直为y轴) x方向大的动量方程: 取 (3分) y方向的动量方程: (2分) 水流对管壁的作用力与和大小相等,方向相反。 (1分) 《水力学》练习2及参考答案 一、单项选择题(每小题2分,共计10分) 1、紊流粗糙区的水头损失与流速成(b) a、一次方关系;b、二次方关系;c、1.75~2.0次方关系;d、不能确定 2、已知液体流动的沿程水头损失系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于(c) a、层流区;b、紊流光滑区;c、紊流过渡粗糙区;d、紊流粗糙区 3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(b) a、8b、4c、2d、1 4、已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2=1: 2,则突扩前后断面的雷诺数之比为(a) a、2b、1c、0.5d、0.25 5、层流断面流速分布规律符合(c) a、对数分布;b直线分布;c、抛物线分布;d、椭圆分布。 二、填空题(每小题2分,共计8分) 1、恒定流时流线与迹线重合。 2、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。 3、雷诺试验揭示了液体存在_____层流___和____紊流_两种流态,并可用临界雷诺数来判别液流的流态。 4、在等直径长直管道中,液体的温度不变,当流量逐渐增大,管道内的雷诺数Re将逐渐增大。 三、判断题(每小题2分,共计16分) 1、根据连续性方程,流速与过流断面面积成正比。 (×) 2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 (×) 3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流(×) 4、均匀流与渐变流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流。 (×) 5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。 (√) 6、层流一定是均匀流,紊流一定是非均匀流。 (×) 7、根据达西公式hf=λ,层流沿程水头损失与流速平方成正比。 (×) 8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。 (×) 四、问答题(每小题5分,共计10分) 1、有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确? 为什么? 答: 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。 2、根据尼古拉兹实验,简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。 答: 通过尼古拉兹实验可以发现: 在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re);过渡区λ=f2(Re,△/d);粗糙区λ=f3(△/d),紊流粗糙区又称为阻力平方区。 五、计算题(共5题,计56分) 1、管道直径d=10mm,通过流量Q=20cm3/s,运动粘度ν=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? (8分) 解: (1)∵运动粘度ν=0.0101cm2/s,而管道截面积A=πd2/4,=Q/A, 则管道流动的雷诺数: ∴管道水流为紊流。 (2)∵管道流动的雷诺数,故可知水温、流量不变,管径扩大3倍后的雷诺数 ∴将直径改为d=30mm,水温、流量不变,管中水流是层流。 2、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,管嘴局部水头损失系数ζ=0.2,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。 (12分) 3 2 1 解: (1)以管嘴出口为基准面,对水面1和管嘴出口2列能量方程,得: 由h=5m,ζ=0.2,α=1得 =9.04m/s (2)以管嘴出口为基准面,管嘴出口2和水面3列能量方程,得: 由=9.04m/s,α=1得 3、已知如图所示的文丘里管流量计,管的直径d1=5cm,d2=2cm,1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh=5cm,如果文丘里管流量计流量修正系数μ=0.98,求管路中通过流量Q为多少? (不计水头损失)(12分) 解: 计算文丘里管常数: 管路中通过的流量: 4、某水平管路的直径d1=7.5cm,管内流速v1=0.70m/s,管路末端接一渐缩喷嘴通入大气(如图)。 喷嘴出口直径d2=2.0cm,用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2,求水流对喷嘴的水平作用力F(取动量校正系数为1) (12分) x 解: 取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面,根据连续方程得: 对喷嘴建立x方向的动量方程,β=1得: pA1–F′=βρQ(v2x–v1x) F′=pA1–βρQ(v2–v1)=49×(1/4)×3.14×0.0752-1×1×0.0031×(2.625-0.7) =0.21KN 水流对喷嘴的水平作用力F与F′大小相等,方向相反。 5、有一浆砌块石的矩形断面渠道,宽b=6m,当Q=14.0m3/s时,渠中均匀水深h=2m,糙率n=0.025,试求500m长渠道中的沿程水头损失。 (12分) 解: 计算渠道断面水力要素: 过流断面面积A=bh=6×2=12m2 湿周χ=b+2h=6+2×2=10m 水力半径 根据舍齐公式,沿程水头损失: 四、综合复习题 1、选择题: (1)在水力学中,单位质量力是指()答案: c a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。 (2)在平衡液体中,质量力与等压面()答案: d a、重合;b、平行c、斜交;d、正交。 (3)水力学中的一维流动是指()答案: d a、恒定流动;b、均匀流动; c、层流运动;d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 (4)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=()答案: b a、8;b、4;c、2;d、1。 (5)同种液体通过两根相同长度,但粗糙高度不同的等直径长直管道,当雷诺数Re相同时,它们的水头损失在()内是相同的。 答案: a、b、c a、层流;b、层流至紊流过渡区;c、紊流光滑区; d、紊流过渡区;e、紊流粗糙区 (6)在缓坡明渠中不可能发生的流动是()答案: a、c、d a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。 2、判断题: (1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 () 答案: 错误 (2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 () 答案: 错误 (3)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 () 答案: 错误 (4)矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 () 答案: 正确 (5)明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。 () 答案: 错误 3、问答题: (1)什么是理想液体? 为什
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