水力学复习题目.doc

水力学复习题目一、选择题 1、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 （A） A 数值相等 ; B 数值不等; C 仅水平方向数值相等; D 铅直方向数值最大 。2、已知水流的沿程水力摩擦系数l 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （D）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、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （B）A 1 kN/m2 B 2 kN/m2 C 5 kN/m2 D 10 kN/m24、长管的总水头线与测压管水头线 （A）A相重合； B相平行，呈直线；C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。5、渗流的达西公式只能适用于 （A） A 恒定均匀层流 B 恒定均匀紊流 C恒定均匀流；D非恒定流 。6、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 1.752.0次方关系 。7、在平衡液体中，质量力与等压面 （C） A重合； B平行 ； C正交。8、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 (C )A 急流和缓流 ； B 均匀流和非均匀流 ；C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。9、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 (B)A B 管高于 A 管； B A 管高于 B 管； C AB 两管同高。10、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 （A） A pa pb B pa pb C pa = pb D 无法确定 二、填空题（在空格中填写正确答案） 1有一明渠均匀流，通过流量，底坡，则其流量模数K= 2750m3/s .2水泵进口真空计的读数为，则该处的相对压强水头为 2.5m3当液流为 恒定流 流时，流线与迹线重合。4直径为1m的管道中的水流，其水力半径为 0.25m 。三、作图题( 1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 v0=0测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=02、定性绘出图示曲面A上水平方向的分力和铅垂方向压力体。 3、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向。 v0=0v0=0测压管水头总水头线v0=0v0=04、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。 5、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) 四、简答题 1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。2. 试述液体静力学的基本方程及其各项的物理意义。解：物理意义： z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。 ：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。 Z+:单位重量液体具有的总势能。 Z+=C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。3. 如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度oil=800kg/m3，用来测定水管中的A点流速uA，若读数h=200mm，求该点流速A。解：根据元流伯努利方程，如图，有： =(1-0.8) =392Pa =0.885m/s 答：A点流速为0.885m/s。4. 如何判别圆管和非圆管有压流中的流态? 解：用临界雷诺数作为流态的判别标准 对于管流： 若 或2000，流动为层流 若 或2000，流动为紊流 对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数 ，此时，相应的临界雷诺数为575和500 或500，流动为层流 或500，流动为紊流 若特征长度取为当量直径，则仍为2300或2000。五、 HROABR图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H1.2m，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=pcAx=74.48kN 铅垂分力 Py=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。六、 图示一跨河倒虹吸圆管，管径d0.8m，长 l=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为 1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水头损失系数=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 。七、d1v1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11和喷嘴出口断面22的连续方程：P1x2211得喷嘴流量和出口流速为： R 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。八、 有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b1.5m，槽长L120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z252.04m，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)0.51.46m/sQ= vA=3.72m3/s。九、Lxy1122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。解：， 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 ，得水柱，即 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 y方向的动量方程： 水流对管壁的作用力与和大小相等，方向相反。 十、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，闸门开度，闸下游水深，闸门宽度，（闸门垂向收缩系数，堰流的流量系数，闸孔出流的流量系数），不计行进流速，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。Heht解：（1）由于e/H=2.5/8=0.31250.65，所以为闸孔出流假定为自由出流 由于，所以闸孔为自由出流，假设正确。 （2） 由于，所以出闸水流为急流，又，所以下游河道为缓流则下游水流衔接形式为远驱式水跃要设消能工。一、 压强的两种计量基准绝对压强：是以绝对真空状态下的压强（绝对零压强）为基准计量的压强，用表示，总是正值。相对压强：是以当地同高程的大气压强作为零点计量的压强，用p表示，可正可负。二者相差一个大气压强，真空及真空度：当液体某点的绝对压强小于当地大气压强时，该点相对压强为负值，称为负压，或说该点存在真空，大小用表示，例1 一铅直矩形闸门，已知h1=1m，h2=2m，宽b=1.5m，求总压力及其作用点。 例1：已知： 求：t0 时，A（1，1）点流线的方程。解： 积分：ln(x+t)=-ln(-y+t)+C (x+t) (-y+t)=C当t0时，x1，y1，代入上式得： C1所以，过A（1，1）点流线的方程为：xy1例2、伯努利方程式的应用实例例21 : 一般水力计算问题有一喷水装置如图示。已知h10.3m，h21.0m，h32.5m，求喷水出口流速，及水流喷射高度h（不计水头损失）。解： 以33断面为基准面，列11、33两断面的能量方程：以22断面为基准面，列22、44两断面的能量方程：所以， 例3：水头线（局部损失不计）例4: 已知：Q0.001m3/s，D0.01m Hw吸1m，hw排25m求：H？pB？N泵？解：取11、22断面列伯努利方程：取11、B断面列伯努利方程：例5：动量方程 已知：一个水平放置的90弯管输送水 d1150mm，d275mm p12.06105Pa，Q0.02m3/s求：水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）分析： 11： p1（）， V1（可求）， z1（） 22： p2（？）， V2（可求）， z2（）解：取1-1、2-2两断面列伯努利方程所以，对选取的控制体列动量方程：x方向：y方向：所以，所以，水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F，大小相等，方向相反。 第5章 孔口、管嘴出流与有压管路例1某水罐1液面高度位于地平面以上z160m，通过分支管把水引向高于地平面z230m和z315m的水罐2和水罐3，假设l1=l2=l3=2500m, d1=d2=d3=0.5m, 各管的沿程阻力系数均为0.04。试求引入每一水罐的流量。解：取1-1、2-2两液面列伯努利方程：所以， （1）取1-1、3-3两液面列伯努利方程：所以， （2）又 （3）得 例2水从封闭水箱上部直径d1=30mm的孔口流至下部，然后经d2=20mm的圆柱行管嘴排向大气中，流动恒定后，水深h1=2m，h2=3m，水箱上的压力计读数为4.9MPa，求流量Q和下水箱水面上的压强p2，设为稳定流。，。解：经过孔口的流量Q1经过管嘴的流量Q2因为稳定流，所以Q1Q2整理得：例3所以：