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m2.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i1i2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（B）A．h1h2B.h1h2C.h1=h2D.无法确定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)2//(2gupz相等B只有位于同一流线上的点，总水头)2//(2gupz相等C沿流线总水头)2//(2gupz沿程减小D沿流线总水头)2//(2gupz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.2C.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smQ/553，底坡0004.0i，则其流量模数K=2750.2．水泵进口真空计的读数为2/5.24mKNpk，则该处的相对压强水头为2.5m3．矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量smq/13,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smC/1002/1，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，mh21，mh32，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。h1h2Rp02．（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。1mHL/2L3．（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角o30，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径md2.01，流速smV/11，形心点相对压强水头mp50/1水柱高，出水管直径md1.02，不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力xR和yR。Lxy1122水力学1答案：一、单项选择题（20分）1.C2.A3.C4.B5.C6.D7.B8.C9.A10.D二、填空题（16分）1.2750m3/s2.–2.5m3.0.32m4.自由出流5.矩形/或均匀分布6．0.007847.恒定流8.0.25m三、作图题0上V0下Vi1=ici2ici3ic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：)(5.24115.28.9KNAhPcx（2分）垂直方向静水总压力：)(71.21)4/1113(8.92KNVPz（2分）总静水总压力：KNPPPzx73.3271.215.242222（1分）与水平方向的夹角：oxztgPPtg5.415.2471.2111（1分）距底部B点的垂直距离：mReo663.05.41sin1sin（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mhf12/（4分）列水箱和出口断面能量方程得，gVgV2/2/2322（5.0）所以V=mg615.33/4（5分）slsmVAQ/4.28/0284.04/1.01.0615.33（1分）3．（12分）smVddV/4)/(12212，smAVQ/0314.0311（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：gVpzgVpz222222221111取121（3分）6.19430sin106.191500222po，得mp23.44/2水柱，即22/5.43323.448.9mKNp（2分）而21/490508.9mKNp，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xR和yR，（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：)(30sin112202211VVQRGApApx取121)(30sin122211VVQGApApRox1000/)14(0314.010005.0200785.05.4330314.0490KN9.109.014.393.15（3分）y方向的动量方程：030cos0GRyKNGRy73.1866.0230cos0（2分）水流对管壁的作用力与xR和yR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、14、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、0.255、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=λgvRl242，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，v=Q/A，则管道流动的雷诺数：)(Re20002523=10×0.0101×10×10×3.1410×20×4=νπ4=ν=Re4-3--6kdQvd∴管道水流为紊流。（2）∵管道流动的雷诺数νπ4=ν=RedQvd，故可知水温、流量不变，管径扩大3倍后的雷诺数)2000(Re841=2523×31=Re31=ν)π(34=RekdQ∴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）解：（1）以管嘴出口为基准面，对水面1和管嘴出口2123列能量方程，得：2gνξ+2gαν+0+0=0+0+h22由h=5m，ζ=0.2，α=1得2gν×2.0+2gν=h225=9.8×2ν×2.0+9.8×2ν22ν=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：0+0+z=2gαν+0+02由ν=9.04m/s，α=1得m17.4=9.8×204.9=2gν=z223、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：smddgk/0014.0=1—)02.0/05.0(8.9×2405.0×3.14=1—)/(24πd=5.24242121管路中通过的流量：smQ/0003.0=05.0×0014.0×98.0=△hμk=34、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）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：xsmvAvQ/0031.0=075.0×3.14×41×7.0=πd41×==3221111smvddv/625.2=7.0×)02.0/075.0(=×)/(=212212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mxAR2.1=1012==smAQv/17.1=1214==根据舍齐公式，沿程水头损失：mlRvnhf335.0=500×2.117.1×025.0==3/4223/422四、综合复习题1、选择题：（1）在水力学中，单位质量力是指（）答案：ca、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）