水力学模拟习题（带答案）

更新时间：2023-10-10 02:19:01 阅读量：综合文库文档下载

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第一套

1. 下列物理量中，有量纲的数为（）

a) A．佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数? b) C．渗流系数k D. 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（）

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（）

A．h1>h2 B. h1

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（）
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，（）
A整个流场内各点的总水头(z?p/??u2/2g)相等
B只有位于同一流线上的点，总水头(z?p/??u2/2g)相等 C沿流线总水头(z?p/??u2/2g)沿程减小
D沿流线总水头(z?p/??u2/2g)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（）
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．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（）倍
A．1 B.2 C. 2 D. 4

1．有一明渠均匀流，通过流量Q?55m3/s，底坡i?0.0004，则其流量模数K= . 2．水泵进口真空计的读数为pk?24.5KN/m2，则该处的相对压强水头为 m
3．矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量q?1m3/s,则该水流的佛汝德数Fr= 。 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C?100m1/2/s，则沿程阻力系数?= 。 7．当液流为流时，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。 1．画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。
2．画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。
V上?0V下?0
3．有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。
K i1=ic i2ic K
四、计算题（本大题分5小题，共52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，h1?2m，h2?3m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。
p0 h1 R h2 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。
L/2 H 1m L 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??30o，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径d1?0.2m，流速V1?1m/s，形心点相对压强水头
p1/??50m水柱高，出水管直径d2?0.1m，不计水头损失，试求固定段管路所受的
2 1 2 y x 1 作用力Rx和Ry。
L 4．（本小题10分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深
（闸门垂向收缩系数H?8m，闸门开度e?2.5m，闸下游水深ht?4.5m，闸门宽度b?8m，
，不计行进?2?0.625，堰流的流量系数m?0.34，闸孔出流的流量系数??0.60?0.18e/H）流速，试求：
（1）通过水闸的流量；（2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。
H e ht
答案：
一、单项选择题（20分）
1.C 2. A 3.C 4.B 5. C 6.D 7.B 8.C 9.A 10.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
V上?0V下?0 i1=ic i2ic
一、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：Px??hcA?9.8?2.5?1?1?24.5KN(?) （2分）
垂直方向静水总压力：Pz??V?9.8?(3?1?1???12/4)?21.71KN(?) （2分）总静水总压力：P?Px2?Pz2?24.52?21.712?32.73KN （1分）与水平方向的夹角：??tg?1Pz21.71?tg?1?41.5o （1分） Px24.5 距底部B点的垂直距离：e?Rsin??1?sin41.5o?0.663m （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hf/2?1m （4分）
列水箱和出口断面能量方程得，3?2??V2/2g?V2/2g（??0.5）所以V=4g/3?3.615m （5分）
Q?VA?3.615?0.1?0.1??/4?0.0284m3/s?28.4l/s （1分） 3．（12分）
V2?(d1/d2)2V1?4m/s， Q?V1A1?0.031m43/s （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：
p1?1V12p2?2V22z1???z2?? 取?1??2?1 （3分）
?2g?2g
12p242o0?50??10?sin30??，
19.6?19.6得p2/??44.23m水柱，即p2?9.8?44.23?433.5KN/m2 （2分）
而p1?9.8?50?490KN/m2，
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Rx和Ry，（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：
p1A1?p2A2?Gsin300?Rx??Q(?2V2??1V1) 取?1??2?1
Rx?p1A1?p2A2?Gsin30o??Q(V2?V1) ?490?0.0314?433.5?0.00785?2?0.5?1000?0.0314(4?1)/1000
?15.93?3.4?1?0.9?10.9KN （3分） y方向的动量方程： Ry?Gcos300?0
Ry?Gcos300?2?0.866?1.73KN （2分）
水流对管壁的作用力与Rx和Ry大小相等，方向相反。（1分）
4．(10分) （1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以为闸孔出流（1分）
假定为自由出流（1分）
Q??be2gH?(0.6?0.18?0.3125)?8?2.5?19.6?8?136.2m3/s（2分）
hc??2e?0.625?2.5?1.563m
q?Q/b?17.03m3/sm
???hchcq21.563(1?83?1)?(1?8?17.03?17.03?1)?5.42m
9.8?1.563322ghc??，所以闸孔为自由出流，假设正确。由于ht?hc（2分）
（2）
hk?3?q2/g?1?17.032/9.8?3.09m （1分）
3由于hc?hk，所以出闸水流为急流，又ht?hk，所以下游河道为缓流（1分）则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1分）要设消能工。（1分）

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