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水力学作业答案 第 3 章 一 选择题 略 二 判断题 略 三 简答题 1 述流体运动的两种方法是什么 简述其内容 答 略 2 流体微团体运动分为哪几种形式 答 平移 线变形 角变形 旋转变形 3 写出恒定平面势流中流函数 势函数与流速的关系 改为 写出恒定平面势流中流函数具有的性质 流函数与流速势的关系 答 流函数具有的性质 流函数相等的点组成的线即流线 或曰 同一流线上个点的流函数为常数 两流线间的函数值之差为为单宽流量 平面势流的流函数为一个调和函数 答 流函数与流速势的关系 流函数与势函数为调和函数 等势线与等流函数线正交 4 什么是过流断面和断面平均流速 为什么要引入断面平均流速 答 与流线正交的断面叫过流断面 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算 5 如图所示 水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道 试问 1 当阀门开度一定 上游水位保持不变 各段管中 是恒定流还是非恒定流 是均匀 流还是非均匀流 2 当阀门开度一定 上游水位随时间下降 这时管中是恒定流还是非恒定流 3 恒定流情况下 当判别第 II 段管中是渐变流还是急变流时 与该段管长有无关系 答 1 是恒定流 是均匀流 是非均匀流 2 管中为非恒定流 3 有 管段相当长为渐变流 管段较短为急变流 四 计算题 解题思路 1 恒定二维流动的速度场为 ayux 其中 1 秒 1 1 论证流线方程为Cxy 2 绘出 C 0 1 及 4m2 的流线 3 求出质点加速度的表达式 解 1 流线方程为 yxu d 代入数值推导 2 略 3 由 t axyxx 代入数值求解 uutyxy 代入数值求解 答案 ax 2 ay 2 2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在 1 xyzuzuzyx 4 2 xytxtuyzt 解 由连续性微分方程 z y 0 流体的运动存在 反之流体的运动不存在 答案 1 代入数值求解 流体的运动不存在 2 代入数值求解 流体的运动存在 3 水流从水箱经管径分别为 cmdcmd5 2 1032 的管道流出 出口流速smV 如图所示 求流量及其它管道的断面平均流速 解 应用连续性方程 1 流量 3AvQ4 91 sl 103 2 断面平均流速 m625 1 smv 25 4 如图铅直放置的有压管道 已知 d1 200mm d 2 100mm 断面 1 1 处的流速 v1 1m s 求 1 输水流量 Q 2 断面 2 2 处的平均流速 v2 3 若此管水平放置 输水流量 Q 及断面 2 2 处的速度 v2 是否发生变化 4 图 a 中若水自下而上流动 Q 及 v2 是否会 发生变化 解 应用连续性方程 1 4 3 Qsl 2 mv 3 不变 4 流量不变则流速不变 5 已知某流场的流速势为 22yxa a为常数 试求 xu及 y 解 axu y 6 对于 2 2 的平面流动 为常数 试分析判断该流动 1 是恒定流还是非恒定流 2 是均匀流还是非均匀流 3 是有旋流还是无旋流 解 应用质点加速度数学表达式 yuxutaxx yy 求解 看时间加速度与迁移加速度判别是恒 定流还是非恒定流 是均匀流还是非均匀流 答案 1 是恒定流 2 是非均匀流 3 用无旋流数学表达式 21xuyyz 求解 是无旋流 第 4 章 一 选择题 略 二 判断题 略 三 简答题 1 说明总流能量方程中各项的物理意义 答 略 2 写出实际流体恒定元流的伯努利方程和实际流体恒定总流的伯努利方程 并指出他 们的区别 答 略 3 应用恒定总统能量方程时 为什么把过流断面选在渐变流段或均匀流段 答 因为建立恒定总流的伯努利方程时 把 gpz 作为常数提到积分号外面 只 有渐变流断面或均匀流断面的 cgpz 4 在写总流能量方程时 过流断面上的代表点 基准面是否可以任意选取 为什么 答 可以 因为渐变流断面或均匀流断面的 cgpz 5 关于水流流向问题有如下一些说法 水一定由高处向低处流 水是从压强大向 压强小的地方流 水是从流速大的地方向流速小的地方流 这些说法是否正确 为什 么 如何正确描述 答 1 水一定由高处向低处流 不对 对明渠水流是对的 对有压管流不一定 水是从压强大向压强小的地方流 不对 在有压管流中常常有从压强小 向压强大的地方流的现象 2 正确描述时 流体的运动方向总是由单位重量流体能量大的位置流向单位重量 流体能量小的位置 不能单从位能或压能一个角度比较 6 总流的动量方程为 v QF12 试问 1 中包括哪些力 2 如果由动量方程求得的力为负值说明什么问题 答 1 一般为表面力 重力 惯性力 摩擦力 弹性力含在待求的力中了 2 求得的力为负值说明原假设的力的方向不对 反向即可 四 计算题 解题思路 1 在一管路上测得过流断面 1 1 的测压管高度 g p 1 为 1 5m 过流面积 A1 为 0 05m2 过流 断面 2 2 的面积 A2 为 0 02m2 两断面间水头损失 h为 2 v5 01 管中流量 Q 为 20l s z 1 为 2 5m z 2 为 1 6m 试求断面 2 2 的测压管高度 g p 提示 注意流动方向 解 能量方程可以求解位能 压能 流速与能量损失 求测压管高度即求压强 自然要想到用能量方程 向未知情况下 流动方向可以假定 先求出 21 v 列能量方程求解 答案 g p 2 2 289mH2o 1 流向 2 g p 2 1 473 mH2o 2 流向 1 2 如图所示 从水面保持恒定不变的水池中引出一管路 水流在管路末端流入大气 管路 由三段直径不等的管道组成 其过水面积分别是 A1 0 05m2 A 2 0 03m3 A 3 0 04m2 若 水池容积很大 行近流速可以忽略 v 0 0 当不计管路的水头损失时 试求 1 出口 流速 v3 及流量 Q 2 绘出管路的测压管水头线及总水头线 解 1 因为不计管路的水头损失 此题为理想流体的流动 因为是理想流体 作用水头完全转化为动能 先解出第 3 条管中断面平均流速 在求流量 答案 smv 90 sq 396 0 2 绘出管路的测压管水头线及总水头线步骤 因为是理想流体 不计水头损失 故总水头线为水平 计算各段流速水头 g v2 总水头线下方减去 1 个流速水头得测压管水头线 测压管水头线及总水头线 图 略 3 如图一管路 A B 两点的高差 z 1m 点 A 处直径 dA 0 25m 压强 pA 7 84N cm2 点 B 处直径 dB 0 5m 压强 pB 4 9N cm 2 断面平均流速 VB 1 2m s 判 断管中水流方向 解 判断管中水流方向 要从单位重量流体总的机械能考虑 总是单位重量流体总 的机械能大的位址向单位重量流体总的机械能晓得的地方 1 计算 A 点与 B 点单位重量流体总的机械能 2 比较 A 点与 B 点单位重量流体总的机械能的大小 答案 从 A 流向 B 4 在水平安装的文丘里流量计上 直接用水银压差计测出水管与喉部压差 h 为 20cm 已知水管直径 1d为 10cm 喉部直径 2d为 5 cm 当不计水头损失时 求通过流量 Q 解 可以直接用公式 hKQ 6 12求解 也可以流能量方程推导公式求解 答案 sm 045 3 5 为将水库中水引至堤外灌溉 安装了一根直径 d 为 15cm 的虹吸管 如图 当不计水 头损失时 问通过虹吸管的流量 Q 为多少 在虹吸管顶部 s 点处的压强为多少 题有问 题 解 此题属理想流体的水力计算 作用水头转化为动能 s 点处的压强进考虑位能 动能压能之间的转化 1 列上游水面到管出口间的能量方程求流量 smQ 135 0 2 列上游水面到 s 点处的能量方程求 s 点处的压强 oHgps2 6 一平板闸门宽 b 为 2m 当通过流量 Q 为 8m3 s 时闸前水深 h 为 4m 闸孔后收缩断面 水深 hC 为 0 5m 求作用于平板闸门上的动水总压力 不计摩擦力 解 此题为用动量方程求解作用力 因为流量未知 涉及到连续性方程 能量方程 动量方程这三大方程的联合应用 1 取控制面 脱离体 上游过流断面与 C C 断面之间 2 画出相对压强分布图 全面并分析 计算外力 上游过流断面压力 P1 C C 断面压力 P2 重力沿水流方向的分力为 0 设平板闸门对水的动水总压力为 R 方向向 左 3 因为流量未知先列能量方程求流速 4 列出的能量方程由 21 v两个未知量 用连续性方程消掉 1 个未知量 求出流 量 流速 5 列动量方程求解作用力 答案 作用于平板闸门上的动水总压力 R 93 5 kN 方向向右 7 如图溢流坝 上游断面水深 h1 1 5m 下游断面水深 h2 0 6m 略去水头损失 求水流 对 2m 坝宽 垂直纸面 的水平作用力 注 上 下游河床为平底 河床摩擦力不计 为 方便计算取 1000kg m 3 g 10m s 2 解 此题与上题解完全相同 答案 R 3 46 kN 方向向右 第 5 章 一 选择题 略 1 管道中液体的雷诺数与 无关 A 温度 B 管径 C 流速 D 管长 2 某圆管直径 d 30mm 其中液体平均流速为 20cm s 液体粘滞系数为 0 0114cm3 s 则此管中液体流态为 A 层流 B 层流向紊流过渡 C 紊流 3 等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是 A 呈抛物线分布 B 呈对数线分布 C 呈椭圆曲线分布 D 呈双曲线分布 4 等直径圆管中的层流 其过流断面平均流速是圆管中最大流速的 A 1 0 倍 B 1 3 倍 C 1 4 倍 D 1 2 倍 5 圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的 成正比 A 一次方 B 二次方 C 三次方 D 四次方 6 圆管的水力半径是 A d 2 B d 3 C d 4 D d 5 7 7 谢才公式中谢才系数的单位是 A 无量纲 B sm2 1 C s2 3 D sm2 8 判断层流和紊流的临界雷诺数是 A 上临界雷诺数 B 下临界雷诺数 C 上下临界雷诺数代数平均 D 上下临界雷诺数几何平均 二 判断题 略 1 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关 2 壁面光滑的管道一定是水力光滑管 3 在过流断面突变处一般发生局部水头损失 4 等直径圆管中的层流 其过流断面平均流速是圆管中最大流速的 1 2 倍 5 流体内切应力方向与流体运动方向相同 6 阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关 三 简答题 1 圆管中层流与紊流 其流速分布有什么不同 答 层流为抛物线分布 紊流为对数曲线分布 也可以画图 2 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数 的变化规律 答 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数 的变化规律 文字表述或数学公式表述 层流 Re f 水力光滑区 Re f 过渡粗糙区 Re dKf 粗糙区 阻力平方区 d Kf 3 写出管流和明渠水流雷诺数的表达式 并说明其层流 紊流的判别标准 答 管流 vd e 20e 层流 20e 紊流 明渠水流 R 5 层流 5R 紊流 4 雷诺数 Re的物理意义 它为什么能用来判别流态 答 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比 层流时惯性力不大 而粘性力占主导 受 粘性力的约束 流体质点做规则运动 紊流时惯性力占主导 受到干扰形成涡体 当粘性 力约束不了涡体时 流体质点互相掺混 所以用雷诺数可以来判别流态 5 当输水管直径一定时 随流量增大 雷诺数是增大还是变小 当输水管流量一定时 随 管径加大 雷诺数是增大还是变小 答 当输水管直径一定时 随流量增大 雷诺数增大 当输水管流量一定时 随管径加大 雷诺数变小 6 两个不同管径的管道 通过不同粘滞性的液体 它们的临界雷诺数是否相同 答 不一定 7 能量损失有几种形式 产生能量损失的物理原因是什么 答 有沿程能量损失和局部能量损失两种 一是因为流体具有粘滞性 二是因为固体边 界条件的影响 四 计算题 解体思路与答案 1 有已输油管 管长 ml10 管径 cd5 已知油的密度 390mkg 动力粘 滞系数 207 sN 当通过输油管的流量 sQ305 时 判断液流的流态 计算输油管的沿程水头损失 fh 解 1 计算雷诺数判别流态 2 计算沿程阻力系数 3 计算沿程水头损失 f 答案 层流 沿程水头损失 fh 25 74m 油柱 2 水管直径 m10d 管中水流流速 sm20v 水温 C10T 1 试判别其流态 2 若流速与水温不变 管径改变为 3 管中流态又如何 3 若流速与水温不变 管流由层流转变为紊流时 水管直径为多大 解 1 查表 求运动粘滞系数 计算雷诺数判别流态 答案 层流 2 同上 答案 紊流 3 设雷诺数等于 2000 求管径 答案 md06 13 3 有一圆管 在管内通过 sc 2 的水 测得通过的流量为 scmQ 352 在管 长 15m 的管段上测得水头损失为 2cm 试求该圆管内径 d 解 1 设管中水流为层流 推导出沿程阻力系数 表达式并代入数据 2 将上式再代入达西公式 g vlhf2 并化简 代入数据求管径 答案 md2 14 4 水管直径 0 管中水流流速 sc10 水温 C10T 试判别其流态 解 答案 紊流 5 凝土明渠中水流为均匀流 水力坡度 9J 明渠底宽为 m2b 水深 1h 粗糙系数 14n 计算明渠中通过的流量 分别用曼宁公式和巴氏公式计算 解 此渠道为矩形渠道 计算出水力要素 面积 A 湿周 水力半径 R 用曼宁公式和巴氏公式计算谢齐系数 C 谢齐公式计算流速 计算量 答案 smQ 7 23 用曼宁公式计算 0 用巴氏公式计算 6 水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管路 已知 m150d 75d2 50l 管道的当量粗糙度 60K 水温为 C2 若管道的出口流速s2v 求 1 水位 H 2 绘出总水头线和测压管水头线 解 1 计算管中的雷诺数判断流态 第 1 条管道在水力光滑区 第 2 条管道在紊流 粗糙区 2 用经验公式计算沿程阻力系数 3 两管联接处为突然放大的局部阻力系数 进口局部阻力系数 5 0 4 沿程阻力系数 选取公式有别 结果可不同 答案 mH93 1 7 某一水池 水位恒定 通过一根管径 m10d 管长 80l 的管道 已知水池水 面和管道出口高差 20 管道上有两个弯头 每个弯头的局部阻力系数 30 管 道进口是直角进口 5 管道全长的沿程阻力系数 25 试求通过管道的流量 解 管道作用水头等于沿程水头损失与局部水头损失之和 沿程阻力系数 局部阻力 系数已知 可用公式直接求解 答案 slq 94 10 第 6 章 一 选择题 略 1 虹吸管正常工作 其顶部的真空值一般不大于 水柱高 A 6 0m B 7 5m C 9m D 10m 2 短管淹没出流的计算时 作用水头为 A 短管出口中心至上游水面高差 B 短管出口中心至下游水面高差 C 上下游水面高差 3 外延管嘴正常工作的条件是 A 管长大于 3 4 倍的管径 B 作用水头小于 0 75 0H C 作用水头大于 0 75 0H D 管长 l 3 4 d 作用水头 0 75 0 4 按短管进行水力计算的管路是 A 虹吸管 B 环状管网 C 支状管网 D 倒虹吸管 二 判断题 略 1 计算阻力损失时 短管既要考虑局部阻力损失 也要考虑沿程阻力损失 长管计算 同样也要考虑这两项损失 2 长管是指几何长度很长的管道 3 孔口淹没出流时 孔口淹没越深 其出流的流速和流量就越大 4 管嘴收缩断面的真空度与作用水头成正比 作用水头越大 收缩断面的真空度越大 泄流量也越大 5 同一短管 在自由出流和淹没出流条件下 流量计算公式的形式及流量系数 的 数值均 相同 6 两孔口形状 尺寸完全相同 作用水头相同 一个为自由出流 一个为淹没出流 二者的流量是相同的 三 简答题 1 为什么管嘴出流时 阻力增加了 泄流量反而增大 答 因为在管嘴进口收缩断面处形成了负压 相当增加了作用水头 在相同条件下管 嘴出流比孔口出流的流量大 2 写出薄壁小孔口出流的收缩系数 流速系数 和流量系数 的表达式 答 略 3 外延管嘴的正常工作条件是什么 答 管嘴长 dl 4 3 作用水头 0 92mH 4 为什么外延管嘴出流比同等条件下孔口出流的流量大 答 与 1 重复 四 计算题 解体思路与答案 1 有一虹吸管 作用水头 H 5 12 管长 l 521 管径md 02 沿程损失系数 0 进口设拦污栅 进口局部损失系数 0 1 弯管局部损失系数 2 求该虹吸管的过流量 管中最大真空值 并定性绘出其测 压管水头线 解 此题属短管的水力计算 可以用能量方程求解 也可直接用公式 要点有 2 局部损失系数要考虑周全 共 3 个 此题 管中最大真空值发生在最高处 答案 smQ 017 3 069 2mHgpv 2 一水塔供水系统如图所示 已知管道末端要求的自由水头 Hz 10m 管径 d1 450mm d 2 350mm d 3 250mm 管长 L1 100m L 2 100m L 3 100m q 1 0 10 s 3 q 2 0 08 s 3 q 3 0 05 s 3 管道的 粗糙系数 n 0 02 试确定水塔高度 H 解 此题属短管的水力计算 也可直接用公式求解 要点有 3 长管公式要记住 应注意修正 管中 节点 流量要算对 题目中给出了管道的粗糙系数 意指管流在粗糙区 不必修正 但要记住以下 公式 61Rnc 2 8cg 52d s 2slQH 答案 H 15 1m 3 圆形有压涵管穿过路基 管长 ml0 管径 0 1 上下游水位差 mH3 管 路沿程阻力系数 03 局部阻力系数 进口 5e 弯管 65 b 水下出口0 1se 求通过流量 解 此题属短管的水力计算 也可直接用公式求解 要点是局部损失系数要考虑 周全 共 4 个 答案 smQ 9 23 第 7 章 一 选择题 略 1 对于管道无压流 当充满度 分别为 时 其流量和速度分别达到最大 A 0 5 0 5 B 0 95 0 81 C 0 81 081 D 1 0 1 0 2 对于 a b c 三种水面线 下列哪些说法是错误 A 所有 a c 型曲线都是壅水曲线 即 0 dsh 水深沿程增大 B 所有 b 型曲线都是壅水曲线 即 水深沿程增大 C 所有 a c 型曲线都是降水曲线 即 0 dsh 水深沿程减小 D 所有 b 型曲线都是降水曲线 即 水深沿程减小 3 跌水的形成条件是 A 从急流过渡到急流 B 从急流过渡到缓流 C 从缓流过渡到急流 D 从缓流过渡到缓流 4 水跃的形成条件是 A 从急流过渡到急流 B 从急流过渡到缓流 C 从缓流过渡到急流 D 从缓流过渡到缓流 5 两段长直的棱柱形渠道 通过的流量相同 A 粗糙系数不同 1n 2 其他参数相同 Qmbn 则 021h B 底坡不同 i 其他参数相同 i 则 0 C 底宽不同 21b 其他参数相同 则 21 D 边坡系数不同 m 其他参数相同 i 则 0 6 一梯形断面渠道 底宽 b 2m 边坡系数 m 1 0 明渠中的水深 h 0 5m 则湿周 水 力半径 R 分别为 A 3 414 0 366 B 3 5 0 30 C 3 414 0 30 D 3 5 0 366 二 判断题 略 1 1 缓流一定是均匀流 急流一定不是均匀流 2 2 断面单位能量沿程可大 可小 或者不变 3 3 明渠中均匀流一定是恒定流 4 4 明渠水流 从缓流到急流发生水跃 5 谈到某水流是临界流 急流 缓流 这是以明渠断面尺寸 流量一定为前题而讲的 6 明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升 三 简答题 1 简述明渠均匀流的水力特征及其形成条件 答 明渠均匀流的水力特征 底坡线 水面线 总线头线三线平行 即 pJi 水深 h 过水断面面积 A 断面平均流速及断面流速分布沿程不变 明渠均匀流形成条件 流量恒定 必须是长直棱柱形渠道 糙率 n不变 底坡 i不变 2 简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准 答 明渠水流分为缓流 急流 临界流 个判别方法有 干扰波 波速 C mgh v C 为临界流 vc 为急流 弗劳德数 弗劳德数 Fr F r 1 临界流 F r 1 缓流 F r 1 急流 临界水深 kh k 缓流 k 临界流 kh 急流 临界底坡 i i 缓流 i临界流 i 急流 3 写出佛劳德数的表达式 并说明其物理意义 答 弗劳德数 Fr mgh v 物理意义是 反映动能与势能之比 4 4 为什么要引入断面单位能量的概念 答 引入断面单位能量 目的是分析水面曲线的变化规律和建立临界流方程 5 简述明渠恒定非均匀流的水力特征 答 过水断面面积 A 水深 沿程改变 即 sfAsfh 底坡线 水面线 总线头线三线不再平行 即 pJi 四 作图题 略 5 1 下面为长直棱柱形渠道 n 不变 试定性绘出可能出现的水面曲线型式 五 计算题 1 某输水渠道 沙质土壤 岸边有杂草 糙率系数 n 0 025 底坡 I 0 002 断面为梯 形 边坡系数 m 1 0 按水力最优断面设计 通过流量 Q 0 8m3 s 试确定其断面尺 寸 解 1 按水力最优断面条件计算宽深比 2 计算相关水力要素 过流断面积 水力半径 代入流量基本公式解出 水深 3 求出底宽 答案 mb79 0 h65 2 有两段矩形断面渠道相连 通过流量 Q 2 8m3 s 底宽 b 2m 混凝土衬护 n 0 015 i1 0 012 i2 0 0008 这两段渠道是否为水跃衔接 若是水跃衔接 是何种形 式水跃 并定性绘图表示 解 1 计算临届水深 临界底坡 判断两矩形断面渠道是急流还是缓流 确 定是否为水跃衔接 答案 是 2 计算 或查附录 C 求正常水深 021 h 把 01视为跃前水深 求跃后 水深 h与 0比较 答案 远驱式水跃 第 8 章 一 选择题 略 1 实用断面堰常常设计成真空堰 其目的是 a 减小水流对坝面的冲刷 b 提高过流能力 c 减小空化空蚀 d 节省建筑材料 2 小桥过流与 具有相同的水力特征 a 薄壁堰流 b 宽顶堰流 c 实用断面堰流 d 闸孔出流 3 宽顶堰形成淹没出流的充分条件是 a 0 sh b 0 sh c 08 Hhs d 0 1hs 4 下述堰的分类哪个正确 a H 0 67 薄壁堰 b 0 67 H 10 0 宽顶堰 c 0 67 H 2 5 薄壁堰 二 判断题 略 1 只要宽顶堰下游水深超过堰顶 就为淹没出流 2 小桥过流的淹没出流条件 kth 3 1与宽顶堰的淹没出流条件 08 Hhs 不同 3 对于闸孔出流 当闸门开度 e与上游水深 H之比 75 0 e时 闸孔出流转化 为堰流 4 对于薄壁堰 在堰宽 b 堰高 P 和堰上水头 H 相同的情况下 完全堰的过流能力 比侧收堰的过流能力大 三 简答题 1 简述堰的三种类型及其共同的水力特征 答 堰分为三种类型 1 薄壁堰 判别标准 67 0 2 实用断面堰 判别标准 5 2H 3 宽顶堰 判别标准 15 2 共同的水力特征为上游水位壅高过堰时水面跌落 2 堰流基本公式中 m 等系数与哪些因素有关 答 流量系数 与行近流速的大小 表面张力有关 侧收缩系数与堰宽与渠宽的比值 Bb 有关 3 宽顶堰淹没出流形成的充分必要条件是什么 答 必要条件 0 sh 充要条件是 sh 0 8H 0 四 计算题 1 一圆角进口无侧收缩宽顶堰 堰高 P1 2 5m P 2 2 0m 堰上水头为 0 40m 通过 的流量为 4m3 s 求宽顶堰的宽度 在不产生淹没出流的情况下 下游水深最大为多少 解 1 通过计算 H 1 的值 选取流量系数公式 计算流量系数 2 求宽顶堰的宽度 mb95 3 不产生淹没出流 下游水深 ht32 2 有一河道 用碎石单层铺砌加固河床 通过的流量 20 Qm3 s 允许流速5 v m s 桥下游水深 3 1thm 若 0 9 1 允许桥前 壅水深度 0 2 m 设计小桥孔径 b 解 1 求桥下临界水深 K 判别是自由出流 还是淹没出流 自由出流 2 计算桥孔初始值 取 B 6 0m 3 复算求桥下临界水深 h 判别是自由出流 还是淹没出流 仍为自由出 流 4 计算桥前壅水深度 H 1 81m 3m 假设各井抽水量相同 求总的抽水量 解 此题为井群的水力计算 可直接用公式求解 答案 Q0 0984 m3 s 第 10 章 一 选择题 略 1 重力相似模型中 流速比尺等于几何比尺的 次方 A 2 B 1 5 C 1 D 0 5 2 重力相似模型中 流量比尺等于几何比尺的 次方 A 2 5 B 2 C 1 5 D 1 3 重力相似模型中 时间比尺等于几何比尺的 次方 A 2 B 1 5 C 1 D 0 5 二 判断题 略 1 凡是正确反映客观规律的物理方程式 必然是一个齐次量纲式 2 力学相似的必要条件是几何相似 运动相似 动力相似 三 简答题 1 为什么在阻力平方区 雷诺准则自动满足 答 从理论上讲 如同沿程损失一样 在阻力平方区 沿程阻力系数与雷诺数无关 当雷诺数充分大时 粘性可忽略不计 所以 在阻力平方区 雷诺准则自动满足 2 简述弗劳德准数的物理意义 答 弗劳德准数为常数 是指原型的弗劳德准数与模型的弗劳德准数相等 原型与 模型量液流相似 四 计算题 1 有一单孔 WES 剖面混凝土溢流坝 已知坝高 mp10 坝上设计水头mHp5 流量系数 502 溢流孔净宽 bp8 在长度比尺 2l 的模型上 进行试验 要求计算 1 设计模型流量 2 如在模型坝趾测的收缩断面表面流速 sucm46 计算原型相应流速 cpu 解 首先计算原型流量 流量比尺 速度比尺 按原型与模型换算关系计算 答案 流量 sQm 21 0 3 流速 v95