水力学基础试题九(含答案)

试卷9

一 、填空题：（每空1分，共10分）

1．输水管道的流量和水温一定，当管径减小时，水流雷诺数

随之 。

2.对于紊流有Fr 1、 h h k 、i i k 、h Es

∂∂ 0。

3.满足 条件的堰流是薄壁堰；满足 条件的堰流是实用堰；满足

条件的堰流是宽顶堰。

4明渠均匀流的总水头线、水面线及底坡三者 。

5.一梯形过水断面按水力最佳断面设计，其水深为2m ，边坡系数为1.5，则其底宽为 m 。

二、判断题：（每题2分，共10分） 1因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（ ）

2只有当相对压强小于零时，才能座及到真空度的概念。（ ）

3在紊流粗糙区中，对于同一种材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。（ ）

4缓流时断面单位能量随水深的增大而增加，急流时断面单位能量随水深的增大而减少。（ ）

5在实际工作中，直接水击是我们应尽力避免的，因为此时阀门处的压强未能达到最大值。( )

三、说明题（3小题，共20分）

1. （本题6分）说明图中所示管段AB 中的水流在阀门C 开

启的过程中属于恒定流或非恒定流，均 匀流或非均匀流。（6分）

C

2．（本题7分）应用水面曲线微分方程来分析下图中b 区水面线的形状。

(

)

1

)

(

1

2

2

Fr

k

k

i

ds

dh

-

-

=

k

i

i<

<

3. 绘制出尼库拉兹的分区实验图，并指出每一区的沿程阻力系数的影响因素。

四、绘图题（4小题，共25分）

1. （本题5）绘出图中的总水头线和测压管水头线：（5）

2. （本题6）绘图各受压面上的压强分布图：（6）

3．（本题7）绘出图中的压力体：（7）

4. （本题7

k

k

五、计算题（4小题，共35分） 1. （本题6分）一极薄平板在动力粘滞系数分别为μ1和μ2两种油层的界面上以ｕ＝0.6m/s 的速度运动

，如图所示。设μ1＝2μ2，薄平板与两侧壁面之间的流速按线性分布，距离δ均为3 cm 。两油层在平板

上产生的总切应力τ＝25N ／m 2。求μ1和μ2。（τ＝T ／A ）(A 为接触面的面积)

２．（本题１０分）某干渠进口为一底孔引水洞，引水洞进口处设矩形平面闸门，其高度ａ=2.5m,宽度

b=2.0m 。闸门前水深H ＝7.0m ，闸门倾斜角度为600。如图所示。求作用开闸门上的静水总压力的大小 和作用点。

H

3. （本题10分）水流由直径d A为20cm的渐缩弯管A流入直径d B为15cm的B 管，管轴中心线在同一水平

面内，A管与B管之间的夹角为600，已知通过的流量Q为0.1m3/s，A端中心处相对压强P A为120kPa，若

不计水头损失，求水流对弯管的作用力。

4.（本题9分）有一由水塔供水的输水管道（见下图)，全管道包括三段：AB，BC及CD；中间BC段为沿程均

匀泄流管道，每米长度上连续分泄的流量q为100cm3／s；在管道接头B点要求分泄流量q1为15 000 crn3／s；

CD段末端的流量Q3为10 000 cm3／s。各段的长度及直径分别为：L1为300 m，d1为200 mm；L2为200m，d2

为150 mm；L3为100 m，d3为100 mm。管道都是铸铁管，n为0．0125。求需要的水头H。

试卷9答案

一、填空题：（每空1分，共10分）

1.增大

2.＞＜＞＜

3.

67

.0

<

H

δ

，

5.2

67

.0<

<

H

δ

，

10

5.2<

<

H

δ

二、判断题：（每题2分，共10分）

1.错

2.对

3.对

三、简答题：

1.属于恒定非均匀流，（2分）因为其中的水力要素不随时间发生变化，（2分）而沿程发生变化。（2分）

2. h＜h0, 所以K＜K0, 分子＜0,又因为和h>h K, Fr<1,分母>0,dh/ds ＜0,水深沿程减少,水面为降水曲线.（3分）

渠道上游以均匀流水渠h0为界限,当h趋近h0时, K趋近K0时,Fr趋近定值时, dh/ds趋近0,上游以N—N为渐近线.（2分）

由于水平线为降水曲线, 因此当渠道的下游水深h趋于hk时, ,Fr趋于1, dh/ds趋于-∞,下游垂直于K-K线。（2分）

四、绘图题：

1．

3．

4

．

五、计算题（4小题，共40分） 1．

分）

（ ＝＝ 分） （365

212532503.06

.0)2(2122221μμμμμδηδηητ==+=+==∑u u dy du i i

2．

h C =H- a/2* sin600=5.92m (3分) A=ab=5.0m 2 P=rh c A=290.08KN （3分） y D =y C +Ic/ y C A=6.83+2.6/6.83×5=6.91m （2分） h Ｄ＝y D sin600＝5.99 （2分）

4.

(3 20.12H (3 /10000/21000/45000)

(3K Q K Q K Q H 33323123132

3

2322

2

2212

1

21分）＝将上述值代入第一式：

分）分 ＝

三段管段为串联管道：

m s cm Q s

cm Q s cm q ql Q Q l l l ===++=+

+