西安建筑科技大学811水力学真题、典型题解析

' 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第１讲２００５年真题（一）一、单项选择（每小题２分，共３０分）１．不可压缩流体的特征是（）Ａ．粘度是常数Ｂ．密度是常数Ｃ．无粘性Ｄ．符合ＰＩ’＝ＲＴ２．流体运动粘度的单位是（）２２Ａ．ｍ／ｓＢ．Ｐａ·ｓＣ．Ｎ／ｍＤ．Ｎ·ｓ３．密闭容器内水面上的气体真空度为１０ＫＰａ，水深２ｍ处得相对压强为（）Ａ．－１０ｋｐａＢ．９．６ｋｐａＣ．１９．６ｋｐａＤ．２９．６ｋｐａ４．液体中的潜体所受浮力的大小（）Ａ．与潜体密度成正比Ｂ．与液体密度成正比Ｃ．与潜体的淹没深度成正比Ｄ．与液体表面的压强成反比５．一元流动是（）Ａ．均匀流Ｂ．速度分布按直线变化Ｃ．运动参数只与一个空间坐标有关Ｄ．限于直线流动６．底宽ｂ＝２ｍ，水深ｈ＝１ｍ的矩形断面渠道，水力半径为（）Ａ．０．５ｍＢ．１．０ｍＣ．１．５ｍＤ．２．０ｍ７．圆管流中，沿程水头损失与速度的（）Ａ．０．５次方成正比Ｂ．１０次方成正比Ｃ．１７５次方成正比Ｄ．２．０次方成正比８．明渠水流模型实验，长度比尺为４，原型流量应为模型流量的（）Ａ．４倍Ｂ．８倍Ｃ．１６倍Ｄ．３２倍９．费劳德数的物理意义是（）Ａ．惯性力与重力之比Ｂ．惯性力与粘滞力之比Ｃ．惯性力与压力之比Ｄ．粘滞力与重力之比１０．水力最优矩形断面渠道的水深为１．２ｍ，其宽度为（）Ａ．０．６ｍＢ．１．２ｍＣ．１．８ｍＤ．２．４ｍ１１．水跃是明渠水流由（）Ａ．急流向急流过度的水力现象Ｂ．缓流向缓流过度的水力现象Ｃ．急流向缓流过度的水力现象Ｄ．缓流向急流过度的水力现象１２．自由式宽顶堰的堰顶水深比临界水深（）—１— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５Ａ．大Ｂ．小Ｃ．相等Ｄ．不确定１３．渗透系数的单位是（）２２Ａ．ｍＢ．ｍ／ｓＣ．ｍ／ｓＤ．ｍ／ｓ１４．渗流模型与实际渗流相比较（）Ａ．流量相同Ｂ．流速相同Ｃ．各点压强不同Ｄ．渗流阻力不同１５．圆管紊流运动的断面流速分布为（）Ａ．线性分布Ｂ．抛物线分布Ｃ．均匀分布Ｄ．对数曲线分布二、名词解释题（每小题２分，共１０分）１６连续介质１７过流断面１８边界层１９长管２０水跃三、简答题（每小题７分，共３５分）２２２１平面流动的流速势函数φ＝ｘ－ｙ＋ｘ，求流函数ψ２２举例说明分析液体相对平衡问题的一般方法。２３明渠渐变流的水面曲线为ａ１型，分析其断面必能和弗劳德数的变化情况。—２— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第２讲２００５年真题（二）２４．推证静水中颗粒的沉降速度在Ｒｅ＜１时的计算公式为１２ｕ＝ｄ（ρｍ－ρ）ｇ１８μμ为水的动力粘度，ρ，ρｍ为水和颗粒密度，ｄ为粒径，ｇ为重力加速度２５．敞口水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径ｄ＝５ｃｍ，水面恒定，孔口中心到水面的高度Ｈ＝４．０ｍ，已知孔口的流速系数φ＝０．９８，收缩系数ε＝０．６２，求孔口自由出流收缩断面的流度νｃ，流量Ｑ和水头损失ｈｍ四、计算题（每小题１５分，共７５分）２６．嵌入支座内的一段输水管，其直径由ｄ１为１．５ｍ变化到ｄ２为１ｍ，当支座前的压强ｐ１＝４个工３程大气压，流量Ｑ为１．８ｍ／ｓ时，试确定在渐变段支座所受的轴向力Ｒ．不计水头损失。２７．离心泵吸水管直径ｄ＝１００ｍｍ，长度ｌ＝８．６ｍ，沿程阻力系数λ＝０．０４２，局部阻力系数ξ＝３６５，安装高度ｈｓ＝６ｍ，当流量Ｑ＝０．０１ｍ／ｓ时，验算水泵能否正常工作，已知允许真空高度［ｈｖ］＝８ｍ２８．两水库以直径为ｄ、长为ｌ的管路相通，当水头为Ｈ时，管中流量为Ｑ，今在管路中点处分两个支管，支管直径为ｄ，在水头Ｈ不变的情况下，管中流量为Ｑ′，求两种情况下的流量比Ｑ′／Ｑ２９．圆弧闸门ＡＢ，宽ｂ＝６ｍ，圆心角φ＝３０°，半径Ｒ＝２．５ｍ，闸门转轴Ｏ与水面齐平，求闸门所受静水总压力的大小，方向，作用点。３３０．梯形断面排水沟，底坡ｉ＝０．００５，边坡系数ｍ＝１．５，粗糙系数ｎ＝０．０２５，若流量Ｑ＝３．５ｍ／ｓ，请按水力最优条件设计断面尺寸ｂ，ｈ，判断该明渠水流的流态并计算断面比能。—３— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第３讲２００６年真题（一）一、单项选择（每小题２分，共２０分）１．牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是（）Ａ．动力粘度和速度Ｂ．动力粘度和压强Ｃ．动力粘度和速度梯度Ｄ．动力粘度和作用面积２．当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为（）Ａ．１／２００００Ｂ．１／１００００Ｃ．１／４０００Ｄ．１／２０００３．密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深３ｍ，静水总压力的作用点到水面的距离ｙ应是（）Ａ．ｙ＜１．５ｍＢ．ｙ＝１．５ｍＣ．１．５ｍ＜ｙ＜２ｍＤ．ｙ＝２ｍ４．流线与迹线重合的条件是（）Ａ．不可压缩流动Ｂ．恒定流动Ｃ．理想流体流动Ｄ．渐变流动５．位变加速度为零的流动是（）Ａ．恒定流Ｂ．非恒定流Ｃ．均匀流Ｄ．非均匀流６．连续性方程表示（）Ａ．能量守恒Ｂ．动量守恒Ｃ．质量守恒Ｄ．动量矩守恒７．产生紊流附加切应力的原因是（）Ａ．分子内聚力Ｂ．分子运动产生的动量交换Ｃ．重力Ｄ．质点掺混引起的动量交换８．明渠均匀流为缓流时，则有（）Ａ．Ｖ＞ＶｋＢ．ｉ＞ｉｋＣ．Ｆｒ＞１Ｄ．ｈ＞ｈｋ９．宽顶堰要求（）δδＡ．＜０．６７Ｂ．０．６７＜＜２．５ＨＨδδＣ．２．５＜＜１０Ｄ．＞１０ＨＨ１０．实际渗流与渗流模型相比（）Ａ．流量相同，阻力相同Ｂ．流量相同，阻力不同Ｃ．流量不同，阻力相同Ｄ．流量不同，阻力不同二、名词解释题（每小题２分，共１０分）１６．相对压强—４— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析１７．当量粗糙度１８．管嘴出流１９．临界水深２０．基本量纲三、简答题（每小题８分，共４０分）１．简述温度对流体动力粘度的影响。２．归纳总流能量方程的应用条件。２２３．已知某平面流场Ｕｘ＝２ｘｙ＋ｘ，Ｕｙ＝ｘ－ｙ－ｙ，此流动是否连续？是否有旋？４．简述渗流达西定律与裘皮衣公式的区别。３５．若球形尘粒的密度ρｍ＝２５００ｋｇ／ｍ，空气温度为２０℃，求可采用斯托克斯公式计算悬浮速度的最大粒径为多少？—５— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第４讲２００６年真题（二）四、计算题（每小题１６分，共８０分）１．溢水堰模型试验，模型设计长度比例为２０，今测得模型流量为Ｑｍ＝３００Ｌ／ｓ，水流推力为Ｐｍ＝３００Ｎ，求实际流动的流量Ｑｎ和推力Ｐｎ。２．管道系统如图所示，管长Ｌ１＝Ｌ２＝４０ｍ，直径ｄ１＝４０ｍｍ，ｄ２＝８０ｍｍ，两水箱水面高度差Ｈ＝２０ｍ，沿程阻力系数λ１＝０．０４λ２＝０．０３５，局部阻力系数ξ１＝０．５ξ２＝０．２，其他阻力系数自定，试求流量。３．矩形断面的水渠有一平面闸门，宽度Ｂ＝３．４ｍ，上下游水深分别为ｈ１＝２．５ｍ和ｈ２＝０．８ｍ，试求水流对平板的冲力３４．今欲开挖一梯形断面土渠，一直流量Ｑ＝１０ｍ／ｓ，边坡系数ｍ＝１．５，粗糙系数ｎ＝０．０２，为防止冲刷取最大允许流速为１ｍ／ｓ，求水力最优断面小尺寸和底坡ｉ。５．棱柱形渠道由急坡ｉ１变到缓坡ｉ２，且ｈ０２＞ｈ０１，各段均足够长，请绘出水面曲线示意图并标出类型。—６— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第５讲２００７年真题（一）一、名词解释（每小题６分，共２０分）１．连续介质２．流线３．长管４．水跃５．渗流模型二、简答题（每小题１０分，共５０分）１．温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？２．写出总流伯努利方程，解释各项及方程的物理意义。３．长度比尺为４０的船舶模型试验，测得船速为１．２ｍ／ｓ时模型收到的波浪阻力为０．０３Ｎ，试求原型船速和原型船舶所受到的波浪阻力。０．２５６４０．３１６４Ｋ４．利用圆管层流λ＝，水力光滑区λ＝和粗糙区λ＝这三个公式，论证在层流０．２５()ＲｅＲｅｄ１．７５２中ｈｆ＆ｖ，光滑区ｈｆ＆ｖ，粗糙区ｈｆ＆ｖ５．简述明渠均匀流发生的条件和特征。—７— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第６讲２００７年真题（二）三、计算题（每小题１６分，共８０分）２１．半径为ａ的小球在粘度很大的不可压缩牛顿流体中下落，证明其最终速度为ｖ＝２ａ（ρｓ－ρ）ｇ／９μ，ρ，μ是流体的密度和粘度，ρｓ是小球的密度２．水箱侧壁开一原型薄壁孔口，直径ｄ＝５ｃｍ，水面恒定，孔口中心到水面的高度Ｈ＝４ｍ，已知孔口的流速系数φ＝０．９８，收缩系数ε＝０．６２，求孔口出流收缩断面的流速Ｖｃ，流量Ｑ和水头损失ｈｍ．３３．梯形断面明渠，已知流量Ｑ＝２ｍ／ｓ，底坡ｉ＝０．００１６，边坡系数ｍ＝１．５，粗糙系数ｎ＝０．０２，若允许流速Ｖｍａｘ＝１．０ｍ／ｓ，求梯形断面的底宽ｂ和水深ｈ。３４．消防水管直径Ｄ＝０．１５ｍ，喷嘴出口直径ｄ＝０．０３ｍ，设计流量Ｑ＝０．０３ｍ／ｓ．喷嘴和管嘴用法兰盘链接并用螺栓固定。不计水头损失，求螺栓所受的总拉力。５．图示串联供水管路，各段管长ｌ１＝３５０ｍ，ｌ２＝３００ｍ，ｌ３＝２００ｍ；管径ｄ１＝３００ｍｍ，ｄ２＝２００ｍｍ，ｄ３＝１００ｍｍ；沿程阻力系数λ１＝０．０３，λ２＝０．０３５，λ３＝０．０４；节点流量ｑ１＝１００ｌ／ｓ，ｑ２＝６０ｌ／ｓ，ｑ３＝３０ｌ／ｓ；末端所需自由水头为２５ｍ，求水塔的供水高度Ｈ。—８— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第７讲２００８年真题（一）一、填空题（每小题２分，共２０分）１．理想流体是指。２．某变径管两端面的雷诺数之比为１／４，则管径之比。３．绝对压强是以没有气体分子存在的为急转起算的压强。４．流线上各质点的都与该流线相切。５．均匀流动中沿程水头损失与切应力呈关系。６．沿程直径不变，流量也不变的管道称为。７．孔口自由出流和淹没出流的计算公式相同，各项系数相同，但不同。８．均匀流是流体中质点的加速度为零的流动。９．石油输送管路的模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则是。１０．明渠水流模型试验，长度比尺为４，模型流速为２ｍ／ｓ，则原型中的流速为。二、简答题（每小题６分，共３０分）１１．文字描述牛顿内摩擦定律。１２．写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和适用条件。１３．简述明渠均匀流发生的条件和特征。１４．解释渗流模型，并写出均匀渗流和渐变渗流的基本计算公式。１５．举例说明量纲分析方法。—９— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第８讲２００８年真题（二）三、计算题（共６题，共１００分）２３１６．如图所示混凝土海堤，靠海一侧为抛物曲面ｚ＝０．２ｘ水深ｈ＝５ｍ，海水密度ρ＝１０２５ｋｇ／ｍ，试求作用在单位长度海堤上的静水总压力。１７．如图所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知ｚ＝０处的直径ｄ（０）＝０．５ｍ，通过的流量Ｑ＝３０．９ｍ／ｓ，不计黏性作用，为使管中各断面的压力相同，即ｐ（ｚ）＝ｐ（０），试求竖管的直径ｄ（ｚ）与ｚ的关系式。３１８．梯形断面渠道，边坡系数ｍ＝１．５，底坡ｉ＝０．０００５，粗糙系数ｎ＝０．０２５，设计流量Ｑ＝１．５ｍ／ｓ。按水里最优条件设计渠道断面的尺寸。３１９．水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径ｄＡ＝２００ｍｍ，ｄＢ＝１５０ｍｍ，流量Ｑ＝０．１ｍ／ｓ。断面２Ａ－Ａ的相对压强Ｐａ＝１８ＫＮ／ｍ，管中心线均在同一水平面上，求固定此管所需的力（不计水头损失）。２０．矩形断面棱柱形渠道底宽ｂ＝３ｍ，糙率ｎ＝０．０１３，底坡由ｉ１＝０．０１５突变为ｉ２＝０．００２５，因而３出现非均匀流段。已知流量Ｑ＝２７ｍ／ｓ，试分析非均匀流段的水面曲线型式。２１．图示两水池Ａ，Ｂ水位差ｚ＝３ｍ，其间连接一铸铁管，长度ｌ＝６０ｍ，管径ｄ＝２００ｍｍ，沿程阻力系数λ＝０．０２６，弯头局部阻力系数ξ＝０．１３２，阀门局部阻力系数ξ＝２．０６，求此管中的流量Ｑ。—１０— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第９讲２００９年真题（一）一、填空题（每小题２分，共２０分）１．质量力强度的国际单位是。２．简单剪切流动中，黏性切应力符合牛顿内摩擦定律，即τ＝。３．连续性方程是原理的流体力学表达式。４．圆管均匀流过流断面上切应力呈分布。５．边界层分离只可能发生在的区域。６．发生直接水击的条件是阀门关闭时间一个相长。７．渠道的设计流速应大于不淤允许流速和小于。８．宽顶堰淹没溢流的堰上水深临界水深。９．若矩形断面渠道的临界水深为２ｍ，则断面单位能量的极小值为。１０．渗流流量与过流断面面积、成正比，并与土壤的透水性能有关。二、名词解释题（每小题４分，共２０分）１１．相对压强１２．层流１３．黏性底层１４．临界底坡１５．量纲三、简答题（每小题６分，共３０分）１６．一圆筒静止时盛水深度Ｈ＝０．２２５ｍ，筒深度为０．３ｍ，内径Ｄ＝０．１ｍ，若把圆筒绕中心轴作等角速度旋转，求不使水溢出的最大角速度。３１７．高压电缆线直径为１．２ｃｍ，两相邻电缆塔的距离为６０ｍ，风速为２５ｍ／ｓ，空气密度为１．３ｋｇ／ｍ，长圆柱体的阻力系数ＣＤ＝１．２。试求风作用在电缆线上的力。３２１８．平面势流的速度势＝ｘ－３ｘｙ，求相应的流函数。１９．防浪堤模型试验，长度比尺为４０，测得浪压力为１３０Ｎ，求作用在原型防浪堤上的浪压力。２０．图示为一边长ａ＝１０ｃｍ的正方形管，长ｌ＝１００ｃｍ，连通两贮水容器，管中填充均质各向同性的细砂与粗砂，上层细砂的渗透系数ｋ１＝０．００２ｃｍ／ｓ，下层粗砂的渗透系数ｋ２＝０．０５ｃｍ／ｓ，两容器中水深Ｈ１＝１００ｃｍ，Ｈ２＝５０ｃｍ。求管中的渗透流量。—１１— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第９讲２００９年真题（二）四、计算题（每小题１６分，共８０分）２１．如图所示，有一直径ｄ＝１２ｃｍ的圆柱体，其质量ｍ＝５ｋｇ，在力Ｆ＝１００Ｎ的作用下，当淹没深度ｈ＝０．５ｍ时，处于静止状态，求测压管中水柱的高度Ｈ。２２．单宽流量为Ｑ０之水平平面射流，冲击与其成θ角的光滑平板。液体密度为ρ，来流单面高度为ｄ，求流量分配Ｑ１及Ｑ２，以及射流对单宽平板的冲击力Ｆ。不计重力作用和空气摩擦阻力２３．根据均匀流动基本方程和层流阻力规律，推证圆管层流的断面流速分布表达式及沿程阻力系数计算公式。２４．某水池壁厚２０ｃｍ，两侧壁上各有一直径ｄ＝６０ｍｍ的圆孔，水池来水量Ｑ＝３０ｌ／ｓ，通过该两孔流出。为调节两孔的处流量，池内设有隔板，隔板上开一与池壁孔径相等的圆孔。求池内水位恒定情况下，池壁两孔的出流量各为多少。２５．一直某梯形断面渠道，渠床土质为细砂，细砂糙率为ｎ＝０．０２５，允许流速Ｖｍａｘ＝０．３２ｍ／ｓ，渠道３底坡ｉ＝０．００５，边坡系数ｍ＝１．５，要通过流量为Ｑ＝３．５ｍ／ｓ，比较确定设计此土渠断面尺寸的可行方案。—１２— 西安建筑科技大学《８１１水力学》真题、典型题解析第１１讲典型题（一）计算题部分第一章２３２３１．压强为３５００ｋＮ／ｍ时水的体积为１．００ｍ，当压强增加到２４０００ｋＮ／ｍ，时体积为０．９９ｍ，求压２强增加到７０００ｋＮ／ｍ时水的体积是多少？３２．两平行板间距δ＝０．６ｍｍ，其间充满密度ρｍ＝８５０ｋｇ／ｍ的油，当板固定不动，上板以速度ｕ＝２０．２７ｍ／ｓ，速度移动时，作用在上板的切应力τ＝２．２Ｎ／ｍ，求油的黏性系数。第二章流体静力学１．对于压强叫高的密闭容器，可以采用复式水银测压计，测压管中各液面高程为：!１＝１．５ｍ，!２＝０．２ｍ，!３＝１．２ｍ，!４＝０．４ｍ，!５＝２．１ｍ，求液面压强ｐ２．宽为１ｍ，长为ＡＢ的矩形闸门，倾角为４５度，左侧水深ｈ１＝３ｍ，右侧水深ｈ２＝２ｍ，求作用于闸门上的水静压力及其作用点。３．在储水容器垂直壁的下面，有一１／４圆面形部件ＡＢ，该部件长度ｌ＝０．８ｍ，半径Ｒ＝０．４ｍ，水深Ｈ＝１．２ｍ，试求水作用在部件上的总压力。２４．一洒水车以等加速度ａ＝０．９８ｍ／ｓ在平地行驶，水车静止时，Ｂ点的位置为ｘ１＝－１．５ｍ，水深ｈ＝１ｍ，求运动后该店的水静压强。第三章流体运动学基础１．已知ｕｘ＝２ｔ＋２ｘ＋２ｙ，ｕｙ＝ｔ－ｙ＋ｚ，ｕｚ＝ｔ＋ｘ－ｚ，求流场中ｘ＝２，ｙ＝２，ｚ＝１的点在ｔ＝３时的加速度。２．有一流体流动的速度为ｕｘ＝ｔ＋ｘ，ｕｙ＝ｔ－ｙ，ｕｚ＝０，求ｔ＝０，过点Ｍ（－１，－１），的流线和迹线。—１３— 考试点（ｗｗｗ．ｋａｏｓｈｉｄｉａｎ．ｃｏｍ）名师精品课程电话：４００－６８８５－３６５第１２讲典型题（二）第四章流体动力学１．已知速度场ｕｘ＝－ｋｙ，ｕｙ＝－ｋｘ，ｕｚ＝０，式中ｋ为常数，判断该流动是否存在？２２３２．一平面流场的速度分布为ｕ＝３ｘｙｉ－２ｘｙｊ。（１）该流动是否存在流函数？如存在，求出流函数；（２）该流动是否存在速度势函数？如存在，求出速度势函数３．从水塔引出的水管末端连接喷水枪，整个系统的水头损失为３ｍ，高差Ｈ＝１０ｍ，求水枪的最大喷水高度。４．水平放置的变径弯管中，水流流量Ｑ＝１００ｌ／ｓ，管径ｄ１＝３００ｍｍ，ｄ２＝２００ｍｍ，进口断面压强ｐ１２＝１７．６Ｎ／ｃｍ转角为６０度，求水流对弯管的作用力。５．两水箱之间的水管内恒定水流如图所示，水位Ｈ１＝５ｍ，Ｈ２＝３ｍ，管径ｄ１＝１５０ｍｍ，ｄ２＝２５０ｍｍ，两端管长ｌ１＝３０ｍ，ｌ２＝５０ｍ沿程阻力系数λ１＝０．０３，λ２＝０．０２５，求管中流量。第五章相似理论与量纲分析１．已知某船体长１２２ｍ，航行速度１５ｍ／ｓ，现用船模在水池中实验船模长３．０５ｍ，求船模应以多打速度运动才能保证与原型相似。若测得船模运动阻力为２０Ｎ，实物船所受阻力等于多少？－６２２．有一直径ｄ＝２０ｃｍ的输油管道，输送运动黏性系数为ν油＝４０×１０ｍ／ｓ的油，其流量Ｑ＝－６２１０ｌ／ｓ，若在模型中采用直径为５ｃｍ的圆管，求模型中用运动黏性系数ν水＝１７×１０ｍ／ｓ的水做实验时的流量。３．假设流量Ｑ与管径Ｄ，喉管直径ｄ，流体密度ρ，压强差Δｐ及流体的动力粘性系数μ有关，试用π定理分析文丘里管的流量表达式。—１４—'