三峡大学2010研究生入学考试试卷参考答案

几何关系：
h1 h2 h
h1 h 2 = 5.363 m 1 2 h 1 = 3.637 m 1 2 p C
h2
(2)设基准面为油槽底面，则油槽液面 0-0 的高程 z0 = 5 m；因为 z 跟计算点无关，所以 z10=5m，
z20 ( 1 gh1 2 gh2 ) / 2 g 2 1h / ( 1 2 ) = 7.274 m

解答：
du 依据牛顿内摩擦定律： dy Ff A du u A A= dy
621 N
3. 射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的正方形平板上， 平板等厚度，边长 l =30 cm，平板上缘悬挂在绞上(绞摩擦力不计)，当射 流冲击到平板中心上后，平板偏转 = 30o，以后平板不再偏转。设喷嘴直 径 d = 25.0 mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为 3.2 N/cm2，该断面平 喷嘴的局部水头损失系数 ξ 嘴= 0.3 ， 水的密度 ρ= 1000 均流速 v = 2.8 m/s， kg/m3, 当地重力加速度 g = 9.8 m/s2, 射流自重不计，求平板的质量为多 少？
p v2 v2 2 g 1 1 g 2g
0.000491 m2,
Q2 A2 v2 = 0.003648 m /s
3
解答：
1 = 7.43 m/s， d
嘴
2
d = 0.025 m, A2
d
4
2 2
流量 Q = V/t = 0.002744 m3/s，断面平均流速 v
mg
建立 1-1 至 2-2 断面的能量方程： z1
p1


1v12
2g
z2
p2


2 2 v2
2g
嘴
2 v2 2g
z1 z2 , p1 =32000 Pa ， v1 =2.800 m/s ， p2 = 0 Pa, 动 能 修 正 系 数
1 2 3 1
1 gh1 A 2 gh2 A
x
FR
4. 为了测定 AB 管段的沿程阻力系数 λ 值，可采用如图所示的装置。已知 AB 段的管长 l 为 10.0 m，管径 d 为 50.0 mm。今测得实验数据： （1）A，B 两测压管的水头差△h 为 0.80 m ； （2）经 t = 90 s 流入量水箱的水体积 V 为 0.247 m3。 试求该管段的沿程阻力系数 λ 值， 谢才系数 C 值， 并用曼宁公式求其粗糙 系数 n 值。
(C)实际液体的动水压强特性与理想液体不同； (D)质量力只有重力的液体，其等压面为水平面。 。 4．下列物理量中，单位可能为 N/m2 的物理量为（ B ） (A)运动粘滞系数（运动粘度） ； (B)体积模量； (C)流量模数； (D)单位质量力 5．恒定渐变渗流的流速分布为（ B ） (A)三角形直线分布 (B)矩形分布 (C)抛物形分布 (D)对数分布 6. 液体中某点的绝对压强为 100kN/m2，当地大气压为 98 kN/m2，则该 点的相对压强为 （ B ） 。 (B)2 kN/m2 (A)198kN/m2 (D)98 kN/m2 (C)100kN/m2 7. 在敞开于大气压下的盛水容器壁上安一测压管，则测压管内水面上 升的高度( C )容器内的自由液面。 (A)高于 (B)低于 (C)等于 (D)都有可能 8. 图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是（ C ）
三 峡 大 学 2010 年研究生入学考试试题参考答案
考试科目： *水 力 学
一、填空题(每空 1 分，共计 15 分) 1. 有没有考虑液体的粘滞性（摩擦效应） ，是 理想 液体和 实际 液体的最主要差别。 ，这一规律称为量纲的和 2. 物理方程中 各项的量纲应当相同 谐性，也称为量纲和谐原理。 3. 水力坡度是单位长度流程上的 总水头损失 。 1 次方成正比。 4. 层流时，沿程水头损失 hf 与断面平均流速的 和 5. 按力的作用特点，作用在液体上的力可区分为 表面力 质量力 。 6. 物理量的量纲分为基本量纲和导出量纲。 长度 、 时间 和 质 量 ，这三个量纲属于基本量纲。 7. 水泵进口真空计的读数为 pv= 35.5 kN/m2，则该处的相对压强水头为 -3.62 m。 8. 已知谢才系数 C = 150 m1/2/s，则沿程阻力系数 = 0.003484 。 条，而正坡地下河槽中渐变渗 9. 正坡明渠渐变水流的水面曲线共 8 流的浸润曲线共 2 条。 10. 两条梯形断面渠道，其边坡系数 m、底坡 i 及底宽 b 均相等，但粗糙 系数 n1 > n2，在通过相等流量时，其均匀流水深（即正常水深）的相 对大小为 h1 > h2。 二、选择题（每题 3 分，共计 45 分） 1．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 2．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 ( C ) (B) a2 (A) a1 (C) b1 (D) b2 3．下列论述错误的为( B ) (A)静止液体中任一点处各个方向的静水压强大小都相等； (B)静水压力只存在于液体和与之相接触的固体边壁之间；
(A)1-1 断面和 2-2 断面 (B)2-2 断面和 3-3 断面 (C)1-1 断面和 3-3 断面 (D)3-3 断面和 4-4 断面 9. 完全真空状态是指( B )。 (A)真空值=0 (B)绝对压强=0 (C)相对压强=0 (D)大气压强=0 10. 与牛顿内摩擦定律有关的因素是( B )。 (A)压强、速度和粘度 (B)流体的粘度、切应力和角变形率 (C)切应力、温度、粘度和速度 (D)压强、粘度和角变形 11．渗流的达西定律适用的条件，除渗透介质是均质各向同性外，还要 满足： （ D ） (A)恒定非均匀渐变流； (B)恒定非均匀层流 (C)恒定均匀紊流 (D)恒定均匀层流 12．两种矩形断面渠道，其过水面积 A，糙率 n，底坡 i 均相等，但是底 宽 b 及水深 h 不同，渠道一 b1×h1 = 4m×1m，渠道二 b2×h2 = 2m ×2m，比较渠道中通过的流量相对大小为（ B ） (B)Q1 = Q2 (C)Q1 < Q2 (D)无法确定 (A)Q1 > Q2 13. 如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是
A
0
r umax 2 2 r0 r 2 rdr 2 umax 00 rdr urmax 2 r02 0

r0
0
r 3dr

2
umax r02
自流管和吸水管的流量、直径相等，因而流速相等。 对蓄水池水面 0-0 和吸水井水面 1-1，应用伯努利方程，有：
= 0.000916 m3/s v = 0.225 m/s 6. 水泵自吸水井抽水，吸水井与蓄水池用自流管相接，其水位均不变， 如图所示。水泵安装高度 zs= 4.5 m；自流管长 l= 20 m，直径 d= 150 mm； 水泵吸水管长 l1= 12 m，直径 d1= 150 mm；自流管与吸水管的沿程阻力系 数= 0.03 ；自流管进口滤网的局部水头损失系数1= 2.0 ；水泵吸水管进 吸水管 90o 弯头的局部水头损失系数 口底阀的局部水头损失系数2= 9.0 ； 3= 0.3 ；若水泵进口真空值不超过 6 m 水柱。问：水泵的最大允许流量 是多少？在这种流量下，蓄水池与吸水井的水位差△z 将是多少？
水流对平板的作用力大小相等，方向相反。对平板进行力矩平衡的分析：
，其分布函数为 u 5. 圆管中流速为轴对称分布（如图）
l l mg sin F cos 2 2 l m 2 F cos ( g l sin ) =5.532 kg 2
2u max rdr
0
r0
u max r02

r0
0
r 3 dr

2
v2 =1.5 2g
u max r02
v = 1.521 m/s Q= v
v
0.000212 Q 0.075(m / s ) A 3.14 0.032
r0
d12
4
= 0.0269 m3/s
Q dQ udA
解答：
A
B
解答：
3. 如图所示，一串联管连接 A，B 两水池，恒定流动，串联管道由两段不 同直径的单一管道组成，以虚线为界，d1< d2；试绘制管道的测压管水头 线和总水头线，如有必要，请补充绘制的说明，并指出： （1） 在哪些地方存在负压？ （2） 最大真空值在何处？ （3） 相对压强为零的断面在何处？(本题 7 分)
为距管轴中心为 r 处流速。若已知 r0= 3.6 cm，umax= 0.45 m/s，求通过水 管流量 Q 及断面平均流速 v。
对吸水井水面 1-1 和水泵进口断面 2-2 应用伯努利方程，吸水井水流流速 很小，可以忽略，因此有： z1
(
pa p l v2 v2 z2 2 ( 1 2 3 ) g g d1 2g 2g
解答：
2. 如图所示，两段陡坡相接，后面一段陡坡比前一段陡坡还要陡些。绘 制从 a 点出发的渐变流水面曲线形式，并标明水面曲线的种类。(6 分)
总水头线（实线）和测压管水头线（虚线）如上图中所绘。 （1） 在虚线（测压管水头线）上方的管段出现负压。 （2） 最大真空值出现在管段最高处的虚线位置， 即不同单一管段的分界 处。 （3） 虚线与管道轴线相交处的相对压强为零。 四、计算题(每题 12 分，共计 72 分) 1. 如图所示有一 1.8 × 0.3 m 的平板在油面上作水平运动，已知运动速度 u= 1.0 m/s，平板与固定边界的距离 δ = 1.0 mm，油的动力粘滞系数为 μ = 1.15 Pa s ，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。
解答：
p p2 l1 v2 2 3) z1 z2 a g 2g d1
Q dQ udA
A
r0
0
u max 2 r0 r 2 2rdr r02


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12.7 3.14 0.15 0.032 2.12 10 4 (m 3 / s ) 2
= 0.0401
J hf l
= 0.08； R
d = 0.0125 m 4
或者 C
C C
8g

= 44.22 m1/2/s
v = 44.21 m1/2/s RJ
0 Q2 v2 cos FR
2 FR A2 v2 cos =23.474 N
1 1/6 1 R n R1/6 = 0.011 n C u max 2 r0 r 2 ，u r02
=
Q = 1.398 m/s d2 4
再对断面 A 和 B 应用伯努利方程，有： h f
l v2 =△h= 0.80 m d 2g
建立如图所示的坐标系： 选择 x 方向垂直于平板， 平板对水体的作用力为 FR， 应用动量方程确定该力： 列 x 方向动量方程： 1 , =30o ;
2. 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。轻油密度 ρ1= 600.2 kg/m3，重油 密度 ρ2 = 880. 5 kg/m3，桶内液体总深度 h= 9.0 m 当两种油重量相等时， 求： （1）两种油的深度 h1 及 h2 各为多少？ （2）两测压管内油面将上升至什么高度？
解答：
解答：设油槽底面积为 A，且两油重量相等，则有：
( B
)
(B) QA = QB (C) QA < QB (D)不能确定 (A) QA > QB 14. 同一管道中，当水的流速不变，温度上升时，则雷诺数( A )。 (A)增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不一定 转化为 ，从而通过测压计测定流体运 15. 毕托管是将流体 动速度的仪器。( B ) (A)压能，动能 (B)动能，压能 (C)位能，动能 (D)位能，压能 三、作图题（共 18 分） 1. 试画出曲面 AB 的压力体，并标明曲面上液体总压力的竖向分力的方 向。(5 分)