水利06级《水力学》试卷B

扬州大学试题纸 ( 2007－2008学年第二学期) 学院 系 班级 学号 姓名 水利 学院 水利06级 班(年)级课程 水力学 (B)卷 ---------------------------------------装---------------------------------------订-------------------------------------------线----------------------------------------------- 题目 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 （提请考生注意：本试卷共6页） 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） ??：临界水跃跃后水深) 1．宽顶堰闸孔出流时符合闸孔淹没出流的条件是（ ）。(ht：下游水深；hc?? B．ht?hc?? C．ht?hc?? D．无法确定 A．ht?hc 2．液体动力粘度随液体温度的升高而（ ）。 A．增大 B．不变 C．减小 D．可增大也可减小 3．断面面积相同的圆形和正方形有压管道，圆形和方形管道的水力半径之为（ ） A． ?/2 B． ?/2 C．?/2 D．1 4．某棱柱体渠道，临界水深为1.0m，正常水深为1.5m，当实际水深为1.3m时所发生的水面曲线为 ( ) A．a1 B．a2 C．b1 D．b2 5．在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将（ ）临界水深与流量、断面形状尺寸和糙率有关，与渠道的实际底坡无关 A．增大 B．减小 C．不变 D．以上都有可能 6．有两条梯形断面渠道1和2，已知其底坡、边坡系数、流量和底宽相同，但糙率n1>n2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（ ） A．h1>h2 B．h1

0.8 。 5．恒定流是各空间点上的运动参数都不随_时间_____变化的流动。 6．水跃函数相等的两个不同水深称为_共轭水深________。 7．若正常水深正好等于该流量下的__临界水深_________，相应的渠道底坡称为临界底坡。 8．当底坡、粗糙系数和断面面积一定时，使__流量最大_________的断面形状，称为水力最优断面。 9．当堰顶厚度与堰上水头的比值介于0.67与2.5之间时，这种堰称为____实用堰_______。 10．真实渗流的流速__大于______渗流模型的流速。 11．处于相对平衡的液体中，等压面与 质量 力正交。 ?11.6?11.612．紊流中粘性底层的厚度随雷诺数的增大而 减小 。0?u??*gRJ 13． 均匀 流中只有沿程阻力系数。 14．动能修正系数的大小取决于 流速分布 。 15．并联管道的 沿程水头损失 相等。 第2页 三、简答题（根据题目要求简要回答问题） （本大题共3小题，每小题3分，共9分） 1．作用于液体的力可分成哪两类？请分别举例说明。 答：表面力和质量力(1’)。表面力如水压力、内摩擦力等(1’)；质量力如重力、惯性力等(1’) 2．为什么说在圆管层流中的沿程水头损失与流速的一次方成正比? 6464?lV2?答：沿程水头损失的达西公式：hf??(1’)；圆管层流沿程水头损失系数：??(1’)；所以ReVdd2glV264?lV232?lhf????(2)V(1’)。 d2gVdd2ggd 3．什么是断面比能Es？它与断面单位重量液体的总机械能E有什么区别？ 答：基准面选在渠底所在平面得到的单位能量即为断面比能。(1’) 断面比能与单位总机械能之间相差一个渠底到基准面的高度，即 Es?h??V22g (1’) E?z0?h??V22g (1’) 第3页 四、计算题 （本大题分5小题，共56分） 1．（本小题12分）有一弧形闸门AB为半径R＝2m的圆柱面的四分之一，闸门宽b＝4m，水深h＝2m，求作用在AB面上的静水总压力。 解：求P的大小方向：Px??hcA?9.8?1?2?4?78.4(KN)总压力P?铅直分力Pz??A压力体b??b(圆面积/4)?9.8?4?3.14?2/4?123.088kN (3’) 2 (3’) Px2?Pz2?78.42?123.0882?145.94kN （2分） Pz123.088?arctan?57.51o (2’) Px78.4o压力P的作用点距水面的距离：ZD?Rsin??2?sin57.51?1.69m (2’) 总压力P与水平面的夹角：??arctan 2．（本小题10分）图示直径为 20mm，长 3m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，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，（1）按短管计算泄流量Q ；（2）按长管计算泄流量Q。 1）按短管计算泄流量 V2lV2列水库断面和下游管道出口断面的能量方程（基准面取出口断面所在平面）： H?? (2’) ??2gd2gV23V2V2 13?0.5?0.04?6.5第4页 2g0.022g2g V2?2 所以V?6.26m/s (2’) 2g12?33 3．（本小题14分）矩形断面的平底渠道，其宽度B=2.7m，渠底在某断面处抬高0.5m，抬高前的水深为2m，抬高后的水面降低0.15m，如忽略边壁和底部阻力，忽略水头损失。试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎 的推力R。 解：(1)V1?QQQQQQ V2? ????bh12.7?25.4bh22.7?(2?0.15?0.5)3.645列出上下游断面的能量方程（基准面取为上游河底）：(1’) z1?所以 p1???1V122g?z2?p2???2V222g?hw (2’) V12V222?0??1.5?0??0 (2’) 2g2g11112?)?9.8Q(?)?9.8 V22?V12?g Q2(22223.6455.43.6455.4Q2(0.07527?0.03429)?9.8 0.04098Q2?9.8 Q2?239.14 Q?15.46m3/s (2’) (2)取1-1和2-2断面间水体受力分析，取水流方向为x方向，列x方向动量方程：(1’) P1?P2?R??Q(?2V2??1V1) (1’) 1?gH22b?0.5?9.8?22?2.7?52.92kN (1’) 212P2??gh2b?0.5?9.8?(2?0.15?0.5)2?2.7?24.11kN (1’) 2QQV1??15.46/5.4?2.86m/s V2??15.46/3.645?4.24m/s 5.43.645R?PV1)?52.92?24.11?15.46(4.24?2.86)?7.15kN (2’) 1?P2??Q(?2V2??1P1?水流对坎的冲击力与R大小相等，方向相反。 (1’) 第5页

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