西安理工水力学真题

'1、设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者Z间间隙充以某种液体（油），如图所示。立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。已知套管长度/=0.2m,重量G=1.96N,内径店0.05m,套管与立柱径向间隙厚度^=0.0016m,液体的粘度u=9.8Pa・s。试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。（2002）第1题图1、如图所示，液面上有一血积/t=0.12m2的平板，以炉0.5m/s的速度作水平等速直线运动,形成运动平板与静止平板间液体的层流运动。已知平板间的液体分为两层，它们的动力粘滞系数与厚度分别为：Pi=0.142N*s/m2,^1=1mm；”2=0.235N・s/n?,^2=l-4mmo若每层液体内速度沿铅垂方向呈直线分布，求：（1）定性绘制平板间液体的流速分布；（2）平板所受水平拉力。（空气阻力很小，可略去不计）。（2003,2006a）笫1题图1、（本题20分）如图所示，上下两个圆盘半径均为人，间隙为心其间充满动力粘度为口的油液。下盘不动，上盘绕屮心轴以每分钟n转旋转。若上、下盘间油液流速呈线性分布，求：（1）施加于上盘的阻力矩M的表达式；（2）R=0.25m,6=1mm,u=0.01Pa・s,n=1200转/分。M=?(2004a,2005a,2007b)117311R/上盘「1/1油液X下盘 1、(本题20分)质量为25kg、长为60cm、宽为60cm的平板，以0.3m/s匀速地沿一个边坡系数为2.4(ctg^=2.4)的斜面滑下，如图所示。板与斜面间的油层厚度5=lmm,油的密度为920kg/m3,求油的动力粘滞系数〃和运动粘滞系数少。(2004b)1、(本题20分)图示为一园锥体绕竖直中心轴等速旋转，锥体与固定的外锥体之间的隙缝S=lmm,其中充满M=0.1Pa・s的润滑油，已知锥体顶面半径R=0.3m,锥体高度H=0.5mo当旋转角速度3=16rad/s时，求所需的旋转力矩M(隙缝中油的速度按直线变化)。(2005b,2007a)2R1、如图所示，一木块在上层液体表面上以速度v运动。两液层的厚度6相同，粘度不同，动力粘度分别为卩］和U2。设液层间的流速按直线分布。试绘制平板间液体的流速分布图和切应力分布图，并求液层交界面上的流速Uo(2006b)2、一球形盛水容器，容器由两个半球面用螺栓连接而成，如图所示。已知球径d=4m,水深H=2m,试求作用于螺栓上的拉力(不计容器的自重)。(2002) 2、如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB,宽度lm,半径为lm。已知：A2=3mo求：(1)试绘制水作用于曲面AB±的压力体图及其铅垂投影面上的压强分布图;(2)水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。(2003)测压管第2题图2、(本题20分)某容器如图所示。M为1/4的圆柱曲面，半径7?=0.4m,其宽度(垂直于纸而)b=1.0m。容器内盛有密度pi=816kg/m3,p2=918kg/m3的两种不相混合的液体，深度/?=0.8mo要求：(1)绘制水作用于曲面AB上的压力体图及铅垂投影面上的压强分布图；(2)求水作用于曲而AB上的静水总压力的大小及方向。(2004a,b;)2、(本题20分)在倾角&=45。倾斜壁上有一个半径R=0.5m的半圆柱形曲血AB,曲面圆心O点至水面的高度H=2m,曲血宽度b=2m,如图所示。要求：(1)绘制水作用于曲面AB上的压力体图以及铅垂投影面上的压强分布图；(2)求水作用于曲面AB±的静水总压力的大小、方向及作用点的位置。(2005a,2007b) 2、(本题20分)圆柱曲面AB的一侧受两种液体的作用，如图。上层液体深度h】=1.5m,密度p!=867kg/m3o下层液体深度h2=lm,密度p2=1000kg/m曲面宽度b=2m。圆弧半径R=lm。要求：(1)绘岀曲面上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；(2)计算曲面静水总压力尸及其方向。(2005b,2007a)3、图示为圆弧曲面AB,已知半径/?=2m,宽度h=m,/尸4m,。(1)绘出曲面AB±水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；(2)计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。(2006a)3、图示为盛水容器，其中AB为3/4圆柱曲面，半径R=0.6m,圆心O点以上的水深H=1.2mo垂直于纸面的长度L=3mo(1)绘出曲面AB上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；⑵计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。(2006b)3、一洒水车，如图所示，以0.98m/s2的等加速度向前行驶。设以水面屮心点为原点，建立xOz坐标系，试求白由表面与水平面的夹角0。又自由表面压强/?o=98kPa,车壁某点A的坐标为z=-1.0m,试求A点的压强。(2002) 3、在作等角速度旋转的物体上，装有一U型管式角速度测定仪，如图所示。测得U型管液面高差Az=0.272m,两支管旋转半径分别为/?i=7.5cm,7?2=37.5cmo求该物体的旋转角速度(2003)1L旬第3题图1.5m1.5m一*—1.5m3、(本题20分)一水箱以水平加速度^=3m/s2运动，水箱尺寸如图所示。水箱静止吋盛水深度为1.5mo当水箱加速运动吋，求：(1)水面耳水平面所成夹角8；(2)底血最大压强〃max；(3)底面最小压强Pmino(2004a,b)3、(本题20分)如图所示为一长方形水车，长3口宽1.5号高1.8m,试求：(1)当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，将有多少水量溢出？(2)为了使水不溢出，最大允许加速度多大？(3)当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，水车底板所受的静水总压力为多大？(2005a,b,2007a,b)3m 2、有一圆柱形容器，顶部设一通气管，如图所示。已知圆柱半径R=0.5m,圆柱形容器顶部通气管中的水面与容器顶盖齐平。容器以等角速度斫2ti/s绕铅垂小心轴旋转。试推导该容器内液体压强〃的计算公式，并求容器顶盖上所受的总压力P.（2006a,b）4、设水流从水箱经过水平串联管路流出，管路末端为收缩的圆锥形喷嘴，在第二段管道中有一半开的闸阀，如图所示。己知流量0=O.O25m3/s,Ji=0.15m,h=25m,rf2=0.125m,/2=10m,d3=0.1m；沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：J=0.5（进口），入1二0.0366,15（突然缩小）,X2=0.039,*2.0（阀门），匚4二0.15（喷嘴）。试求水箱中所需水头H,并定性绘11!测压管水头线和总水头线。（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计；所给局部阻力系数都是对局部损失后的平均流速而言）。（2002,2005b,2007a）▽HJl1~阀门~7〃2丿2喷嘴第4题图4、图示为虹吸管。已知上下游水位差z=4m,管道总长L=20m,管径d=0mm0沿程水头损失系数X=0.0260进口局部水头损失系数为C1=0.8；两转弯处局部水头损失系数均为2=0.15;阀门局部水头损失系数为C3=0.2；出口局部水头损失系数5=1。求虹吸管的流量0,并定性绘出虹吸管的总水头线和测压管水头线。（2003） 4n(本题25分)某输水管如图所示。已知首径Ji=200mm,t/2=100mm；官长厶i=20m,厶2=10m；沿程水头损失系数X,=0.02,X2=0.03o各局部水头损失系数为：进口T】=0.5,转弯(A、B两处共计)J=0.6,收缩匚3=0.4(对应于大管流速)，阀门2.06。管道水头H=20m.试求：(1)求通过输水管的流量0；(2)定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。(2004a,b)Vo=O.LidiXi亠j_B入24、(本题25分)水泵将水抽至水塔，如图所示，已知水泵功率P=18.37kw,抽水流fiQ=100L/s,吸水管长度/,=8m,压水管长度/2=50m,管径P=300mm,沿程水头损失系数入=0.025。水泵允许真空值/?v=6m水柱。水泵总效率n=75%.局部水头损失系数：进口匚产6；转弯5=0.4；出口5=1。求：⑴水泵提水高度z；(2)水泵最大安装高度Zs。(2005a,2007b)-777777777T7T7T777777VZ4、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。已知管道直径d=300mm,管道全长L=90m,沿程水头损失系数入=0.03,局部水头损失系数：进口^=0.5,转弯乙3=0.3,出口S=L0。出口屮心在下游水面以下深度h2=2.3mo在距出口/=30m处有一水银测压计，其液面高差Ah=0.5m,较低的水银液面至管轴的高度h=1.5m。试确定:(1)测压计所在断血形心点的压强水头；(2)通过管道的流量Q；(3)两水池的水位差乙(4)定性绘出测压管水头线和总水头线。(水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计)(2006a) 4、等直径有压管道如图所示。管径d=0.2m,管长/[=人=12m,水头//=10m,/?s=lm。沿程水头损失系数X=0.023o局部水头损失系数：进口t1=0.7,转弯C2=0.29o取动能校正系数为1.0。求：(1)通过管道的流量Q；(2)管道B断面处的相对压强(3)定性绘出测压管水头线和总水头线。(2006b)R5、设水由水箱经管嘴射出，如图所示。已知水头为H(恒定不变)，管嘴截面积为A,水箱水面面积很大。若不计能量损失，试求水作用于水箱的水平分力R。(2002)第5题图5、图示一压力管道的渐变段。水流由直径办为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面内，A管与B管轴线之间的夹角〃为60°,如图所示。己知通过的流量为"0.1n?/s,渐变段A端断面中心处相对压强pA=120kN/m2,若不计能量损失，试求水流对弯管AB的作用力。(2003)笫5题图 5、（本题25分）射流以V=19.8m/s的速度从直径t/=10cm的喷嘴中射出，打击在对称的角度为135°的圆形曲线叶片上，叶片距喷嘴很近。（1）若叶片固定，求射流对叶片的冲击力；⑵若叶片以速度u=12m/s和喷嘴出口处水流同方向运动求射流对叶片的冲击力。（不计阻力和水重，取动量校正系数为1.0）（2004a,b）5、（本题25分）图示为水平放置的喷嘴，出口直径店10cm,管道直径0=40cm,喷射流量Q=0.4n?/s,水流喷入大气中，不计喷嘴的水头损失。取动能校正系数及动量校正系数均为1.0,求：（1）螺栓所在断面上的动水压强水头；（2）水流作用于螺栓群上的水平总拉力。（2005a）螺栓5、（本题25分）图示为一短管出流，水头H=9m,直径Z）=100mm,管长厶=10m,管轴线水平，进口水头损失系数©=0.5,沿程水头损失系数入=0.02。管道末端为一喷嘴，其出口直径d=50mm,水流喷射在一固定的垂直平板上。忽略喷嘴的局部水头损失和平板的摩阻力。射流在同一水平面上，不计射流白重。试求：（1）管嘴出口的流速和流量；（2）水流对平板的冲击力。（2005b）固定平板5、水平管道末端接一倾斜向上弯形喷嘴（轴线在同一铅直平内），转角。=45°,断面1・1、2-2直径分別为4=200mm和4=100mm,两断面中心高差Az=0・2m。出口断面平均流速v2=10m/s（喷入大气），全喷嘴水头损失/7W1_2=0.5v22/2g,断面1・1至2-2间水体重W=196.0No试求：（1）断面1-1中心处的压强；（2）水流作用于喷嘴的力的大小和方向。（2006a） 5、图示为一管段渐变段，管轴与水平面夹角a=30°。渐变段长度L=m,渐变段屮水体重量G=2kN。进口断面面积/[=0.0314nA流速《=1m/s,压强水头p/丫=50mmHQ。出口断面面积禺**。渐变段水头损失为/zw=2v22/2go（吃为出口断面流速）。试求：（1）渐变段出口断面中心处的压强血；（2）固定渐变段镇墩所受的作用力大小及其方向。（2006b）5、（本题20分）射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的长方形均质等厚度的板上，如图所示，已知板长60cm,平板上缘悬挂在较上（較的摩擦力不计），当射流冲击到平板的图示位置后，平板偏转30°,以后平板不再偏转。设喷嘴直径d=25mm,喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断血平均流速v=2.76m/s,喷嘴的局部水头损失系数5=0.3,射流自重不计。求平板的质量m为多少？（2007a,b）6、实验观察与理论分析指出，恒定有压管流的压强损失与管长/、直径d、管壁粗糙度4、运动粘滞系数八密度Q、流速V等因素有关。试用兀定理求出计算压强损失的公式。（2002,2005a）6、实验研究表明，恒定有压均匀管流屮，管道壁面的剪切应力◎与断面平均流速7、水力半径人、液体密度Q、液体的动力粘滞系数“、及管壁表面的粗糙凸起高度力有关。试用兀定理求出管道壁面剪切应力丁。的计算公式，并由此推出计算沿程水头损失的基本公式——达西（Darcy）公式。（2003,2006a,2006b）6、（本题20分）实验观察与理论分析指出，管道壁面上的切应力丫0与断面平均流速V、管道直径d、液体密度Q、液体的动力粘滞系数卩、管壁粗糙度力等因素有关。试用"定理推导计算切应力J）的公式。（2004a,b）6、（本题20分）试用兀定理分析曲线型实用堰的单宽流量q的表达式。假设单宽流量q与堰上水头H、重力加速度g、流体密度Q、运动粘滞系数八及表面张力系数。有关。（2005b）7、雷诺实验装置由哪几部分组成？试绘出实验装置示意图，简述实验现象，并指出实验中 应注意的问题。（2002）7、试设计一实验装置，以便研究管道系统屮90°弯头的局部水头损失系数的大小。要求：（1）绘出实验装置示意图；（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。（2003,2006a,2006b）7、（本题20分）试设计一实验装置，以便研究管道系统中阀门的局部水头损失系数的大小。要求：（1）绘出实验装置示意图；（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。（2004a,b）7、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。要求：（1）绘出实验装置示意图；（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以及可能出现的研究结果。（2005a,b）6、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。要求：（1）绘出实验装置示意图；（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以及可能岀现的研究结果。（2007a,b） 西安理工大学2008年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸考试科目使用试题学科、专业(共题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。)(请将正确答案、必要的图示等写在答题纸上，不必抄题，但需标明题号。)一、是非题(正确的划“V”，错误的划“X”，每题2分，共10分)1、公式r=Xz(du/dy),适用于牛顿液体和非牛顿液体。2、在连续介质假设的条件下，可以不研究液体分子的运动。3、重力与离心惯性力同时作用时，相对静止液体中任一点的压强可用公式p=p^Yh计算。4、谢才公式U=C(RJ)]/2仅适用于阻力平方区紊流。5、小孔口。和圆柱形外管嘴b的直径及作用水头均相同，则孔口流量@小于管嘴流量0。二、单项选择题(每题2分，共20分)1、理想液体是()(1)没有切应力又不变形的液体；(2)没有切应力但可变形的一种假想液体；(3)有切应力而不变形的液体。(4)切应力与剪切变形率成直线关系的液体;2、有一管流，属于紊流粗糙区，若管径不变，欲增大粘滞底层厚度，则可以()⑴增大流速；(2)减小流量；(3)减小液体粘度；(4)升高液体温度。3、两根直径不等的管道，一根输油，一根输水，两管中流速也不同，油和水的下临界雷诺数分别为凡ci和7则它们的关系是(1)Red>氐2；(3)Reel=“c2；4、圆管均匀紊流的断面流速分布符合((1)直线分布；(2)对数分布；布。5、雷诺数的物理意义是()(1)重力与惯性力之比；(3)粘滞力与惯性力Z比；()⑵ReelV也2；(4)无法确定。)(3)正态分布；(4)抛物线分(2)重力与粘滞力Z比；(4)惯性力与粘滞力Z比。 6、图示为置于地面的五个容器，各容器底面积和水深均相等，若不计容器自重，则底部静水总压力等于地面所受的力的情况是（）（l）a;（2）b;（3）c;⑷d。7、图示为一并联长管道。已知管道1的流量0大于管道2的流量0，则单位时间内通过管道1和管道2的液体的总机械能损失Pg0向、1与Pgg/s的关系为（）（1）两者相等；（2）前者大于后者；（3）前者小于后者；（4）无法确定。8、用物理量为（）（压强差）、P（密度）、I（长度）、q*（流量）组成的无量纲数应（1）只与雷诺数有关；（3）只与绝对粗糙度有关；10、管流的负压区是指测压管水头线（（1）在基准面以下的部分；（3）在管轴线以下的部分；（2）只与相对粗糙度有关；（4）与相对粗糙度和雷诺数有关。）（2）在下游自由水面以下的部分；（4）在基准面以上的部分。pl29、紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数（）三计算题（共120分）1、（本题20分）设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体（油），如图所示。立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。已知套管长度/=0.2m,重量G=1.96N,内径〃=0.05m,套管与立柱径向间隙厚度/=0.0016m,液体的粘度u=9.8Pa-So试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。 2、（本题20分）如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB,宽度lm,半径为lim已知：/n=2m,/?2=3mo求：（1）试绘制水作用于曲面AB上的压力体图及其铅垂投影面上的压强分布图；（2）水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。▽TPo第2题图3、（本题20分）一洒水车，如图所示，以0.98m/s2的等加速度向前行驶。设以水面中心点为原点，建立xOz坐标系，试求自由表面与水平面的夹角又自由表面压强po=98kPa,车壁某点A的坐标为x=-1.5m,z=-1.0m,试求A点的压强。4、（本题20分）等直径有压管道如图所示。管径〃=0.2m,管长/=/2=12m,水头H=Wm,/is=l沿程水头损失系数X=0.023o局部水头损失系数：血口©1=0.7,转弯乙2=0.29o取动能校正系数为1.0。求：（1）通过管道的流量0（2）管道B断面处的相对压强pB；（3）定性绘出测压管水头线和总水头线。Z八a第3题图R5、（本题20分）图示一压力管道的渐变段。水流由直径办为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径为15cm的B管，管轴屮心线在同一水平面内，A管与B管轴线之间的夹角〃为60°,如图所示。已知通过的流量为O=0.1m3/s,渐变段A端断面中心处相对压强^A=120kN/m2,若不计能量损失，试求水流对弯管AB的作用力。 第5题图6、（本题10分）在以原点为圆心，半径rW2m的区域内，流速场可表示为222uv=xm/s,uv=ym/s,m/s,求：（1）各坐标方向的加速度分量；（2）空I"可点x=lm,y=lm,z=ln）处的加速度；（3）判断此流速场是否满足连续性方程。7、（本题10分）试用兀定理分析曲线型实用堰的单宽流量q的表达式。假设单宽流量q与堰上水头H、重力加速度g、流体密度Q、运动粘滞系数八及表而张力系数。有关。 西安理工大学2009年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸A考试科目水力学基础使用试题学科、专业水利工程、环境工程、农业水上工程等(共四大题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。)一、判断题(每小题2分，共12分)1、若层流流速分布如图所示,则其切应力沿y方向为均匀分布。()题一、1图题一、2题图2、图中沿斜面上A点的静水压强为pn，则A点水平和铅直方向的静水压强分别为Px=〃ncosa和Py=Pnsina<>()3、在渐变流动中，流程屮各过水断面上任何一点的(z+p/Pg)值都相等。()4、在同样的边界条件下，紊流过水断而上的流速分布比层流要均匀。()5、输水圆管由直径为d和d2的两段管路串联而成，且f/1>〃2,流量为血时相应雷诺数为Re和血2,则心1>心2。()6、流场中某点的速度不随时间变化，则该点的加速度必为零。()二、选择题(每小题2分，共18分)1、牛顿内摩擦定律适用的条件是()(1)理想液体，层流运动；(2)牛顿液体，均匀流；(1)牛顿液体，层流运动；(4)理想液体，恒定流。2、容器中盛有两种不同重度的静止液体，如图所示，作用在容器AB壁面上的静水压强分布图应为() (l)a(2)b(3)c(4)d 第2页共4页2题图题二、3、图示为二根输水管段长度厶、直径d、高差尢z、流量二水银压差计中的读数加与力2的关系为糙率〃均相等,4、5、6、(3)hl=h2(4)不定rAZEl题二、3题图恒定均匀流沿程水头损失系数X与糙率n有如下关系R%(2)九="力g("斗R/3(3)X8隔R/6管流的负压区是指测压管水头线(1)在基准面以下的部分；(3)在管轴线以下的部分；((2)在下游自由水面以下的部分;(4)在基准面以上的部分。图示A、B两管的管径及糙率均相同，且水位差hi=h2o若要使流量qvA=qvB，则两管的长度la与lb的关系为()(4)无法确定。(2仏a〈厶B；^vAqvB题二.6题图 7、不满足不可压缩液体连续性的流动是（）（1）ux=4x,uv=-4y,uz=0（2）ux-4y,uv=-4x,uz=0（3）ux-4,uv--4,uz=0（4）ux-4,uy--3x,uz=08、用N”（压强差）、。（密度）、/（长度）、久（流量）组成的无量纲数应为（）pI2pl9、圆管层流断面的切应力是（1）壁面处切应力为零，管轴处切应力最大;（3）管轴处为零，随半径按线性增大；三、绘图题（5分）定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线,⑵(4)沿断面不变；为抛物线分布。并标明符号（管径〃为常数）。讥=0四、计算题（本大题共6小题，计门5分）1、（20分）如图所示，上下两个圆盘半径均为间隙为6,其间充满动力粘度为卩的油液。若下盘不动，上盘以每分钟n转旋转。（上、下盘间流速呈线性分布）求：（1）施加于上盘的阻力矩M的表达式；（2）7?=O.25m,8=1mm,p=0.01Pas,n=1200转/分。M=?<沪1丄115-3R/上盘」-J—__/J1••//."//■//,f//•V/•//•>"//-///乙7"/]iQ___°tff油液1下盘777777777777777777777777777777777777计算题四、1题图计算题四、2题图2>（20分）一曲面的形状为3/4个圆柱面，半径7?=0.8m,宽度（垂直于纸血）为1m。 圆心位于液面以下/?=2.58in,如图所示。容器中盛有密度为pi=816kg/m3的液体，其深度/?1=0.98m,其下为密度p2=1000kg/m3的液体。（1）绘制曲而的水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。（2）求作用于曲面的静水总压力的大小和方向。 3、（20分）在作等角速度旋转的物体上，装有一U形管式角速度测定器，如图示。测得U形管水而差Az=0.272m,二支管旋转半径分别为7?1=7.5cm,/?2=37.5cm。求该物体的旋转角速度3。4、（20分）水流由直径JA=20cm的A管径一「渐缩的弯管流入直径dQ=5cm的B管,管轴屮心线在同一水平面内，A管与B管之间的夹角0=60。，已知通过的流量gv=0.1m"/s,/端中心处相对压强/?A=120kPa,若不计水头损失，求水流对弯管的作用力。5.（15分）图示一管路系统，各管糙率相同，水流最终流入大气。每段管长均为/=5m,管径店6cm,进口局部水头损失系数5=0.5,出口局部水头是系数（淹没串联）C2=10o当水头H=12m吋，流量gv=15〃s。求管道的沿程水头损失系数入及两水箱水位差z。（取动能校正系数为1）▽1d1d计算题四、5题图6、（20分）圆球在实际液体中作匀速直线运动所受的阻力F与液体密度〃、动力粘滞系数“，圆球与流体的相对速度力圆球的直径〃有关，试用〃定理求阻力F的一般函数关系式。 西安理工大学迦也年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸B考试科目水力学基础使用试题学科、专业水利工程、环境工程、农业水土工程等（共四大题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。）一、判断题（每小题2分，共12分）1、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。（）题一、3图2、图示为一矩形平板左侧挡水。当M3绕其形心轴O转动一个角度后，面板所受的静水总压力大小不变。1A//AB0题一、2图3、液流在等直径的有压弯管中流动，如图示。液流由1—1过水断面流向2—2过水断面，其动量保持不变。（）4、图示一长度为厶的水平管道。今欲将管道加长/厶第一种方式是水平接长/厶第二种方式是垂直向下接长/厶，若不计局部水头损失，则两种方式接长后，管道通过的流量久应相等。（）题一、4图5、流场中某点的速度不随时间变化，则该点的加速度必为零。（）6 、在同样的边界条件下，层流过水断面上的流速分布比紊流要均匀。（）二、选择题（每小题2分，共18分）I、图示为两种液体盛于同一容器中，其重度n(力1+/?2)；(2)z<(h1+力2)；()(3)z=(A1+/?2)；(4)无法确定。2、3、hlZf&hJ—17HUHIIHHUHHIiHHUIH11n题二、2图图示管道小两根测压管的水面高差A//代表局部水头损失的是(1)图A；⑵图B；理想液体是(1)粘性大的液体;(3)没有粘性的液体；题二.1图⑶图C；(4)以上答案都不对。服从牛顿内摩擦定律的液体;具有粘性的不可压缩液体。管流的负压区是指测压管水头线(1)在基准面以下的部分；(3)在管轴线以下的部分；如图所示，两水库水位差山H,其间以两根管路相连通。已知直径d=2dv管长L及沿程水头损失系数£均相等。若按长管计算，则两管的流量之比为()554、5、6>((2)在下游自由水而以下的部分;(4)在基准而以上的部分。(l)gvl々v2=l；谢才系数的曼F公式C二丄/?%n(1)仅适用于明渠均匀流；(2)适用于所有层流、紊流、明渠流和管流的均匀流;(3)仅适用于紊流均匀流；(4)仅适用于粗糙区紊流均匀流。 7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化（）（1）光滑区T粗糙区T过渡粗糙区;（3）粗糙区T过渡粗糙区T光滑区;（2）过渡粗糙区T粗糙区T光滑区;（4）光滑区T过渡粗糙区T粗糙区。8、9、不满足不可压缩液体连续性的流动是（1）ux-4x,uv=-4yfu7=0;（3）ux=4,uv=-4,uz=0:下列各参数屮的无量纲数是()(2)ux=4”Hy=_4匕uz=0;(4)ux=4,知=_3兀,uz=0o()6⑷叹2//1/卜叫（△p□压强差，％口流量，1口长度，。口密度）三、绘图题（5分）定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。vM0dii:1d3"心「d2>di>d3四、计算题（本大题共6小题，计门5分）1、（20分）图示为一面积力=1200cm（20分）图示为一由两个四分之一圆弧组成的S型闸门，圆弧半径均为R=2m,闸门宽度/尸4m,闸门可绕轴O开启。试问要在门顶施加多大的水平力F才能使闸门开启？（20分）图示为一直径D=2m的圆柱形容器，容器内盛有不相混合的两种液体。的平板在液面上以v=0.5m/s的速度作水平移动，使平板下的液体作层流运动。液体分两层，它们的动力粘度与厚度分别为〃=0.142Pa・s,/?]=lmm；〃2=0・235Pas/?2=1.4mm。两液层内的流速均按直线分布。试计算题四、2题图绘制平板间液体的流速分布图和切应力分布图，并求平板上所受的内摩擦力F.h!—rh2卩2计算题四、1题图777m777777777777777777777777777. 已知pi=816kg/m‘，/?1=20m,p2=1000kg/m^,力2=30m。容器以每分钟30转的等角速度3绕铅直轴旋转。求容器底部的最大和最小压强。\1-!广卜D——-计算题四、3题图V24、（20分）水平管道末端接一倾斜向上弯形喷嘴（轴线在同一铅直平内），转角0=45。,断面1・1、2・2直径分别为^1=200mm和^2=100mm,两断面中心高差Nz=0.2m。出口断面平均流速吃=10.00m/s（喷入大气），全喷嘴水头损失/7Wi_2=0.5v22/2g，断面至2-2间水体重W=196.0No求水流作用于喷嘴的力的大小和方向。计算题四、6题图■-0v=0v=Hg5、（15分）一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。已知管道直径67=300mm,管道全长£=90m,沿程水头损失系数0=0.03.,局部水头损失系数：进口匚=0.5,转弯孑0.3,出口中1.0。出口中心在下游水面以下深度A2=2.3mo在距出口/=30m处有一水银测压计，其液面高差21/7=0.5m，较低的水银液面至管轴的高度/7=1.5m.试确定：（1）通过高度的流量（2）两水池的水位差Z。计算题四、5题图6、（20分）试用〃定理导出如图所示的理想液体溢流堰过流情况下的单宽流量表达式q=f（p/H）血H%,式中/（//,刃为函数表达式，H、°分别为堰上游水头及堰高，g为重力加速度。 (2011a，b)1、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。（）2、在同样的边界条件下，层流过水断面上的流速分布比紊流要均匀。（）3、液流在等直径的有压弯管中流动，如图示。液流Ftl1-1过水断面流向2-2a水断面,其动量保持不变。（）4、图示一长度为厶的水平管道。今欲将管道加长/厶，第一种方式是水平接长/厶第二种方式是垂直向下接长/厶，若不计局部水头损失，则两种方式接长后，管道通过的流量qv应相等。（）AL题一、4图5、液体的粘滞性只有在流动时才表现出来。1、若层流流速分布如图所示,则其切应力沿y方向为均匀分布。题一、2题图则/点水平和铅直方向的静水压强分别为“题一、1图2、图中沿斜而上A点的静水压强为Pn,=/?ncosa和py=0nsina。（）3、流线与迹线是两个不同的概念，所以在何情况下流线与迹线不会重合。（）4、在同样的边界条件下，紊流过水断面上的流速分布比层流要均匀。（）5、输水圆管由直径为d和6/2的两段管路串联而成，且d>d2,流量为q*时相应雷诺数为Re和心2，则R0>心2。（） ()(4)无法确定1、图示为两种液体盛于同一容器中，其重度P1(Al+/?2)；(2)z<(力1+力2)；4、管流的负压区是指测压管水头线(2)在下游自由水而以下的部分;(4)在基准而以上的部分。(1)在基准面以下的部分；(1)在管轴线以下的部分；5、如图所示，两水库水位差为其间以两根管路相连通。已知直径d=2dr管长L及沿程水头损失系数0均相等。若按长管计算，则两管的流量之比为()(1)7vi^v2=1;⑵％］/久2=血；⑶=2艺⑷q、』q、2=22,5°6、平衡液体中的等压面必为(1)水平面;(2)斜平面;(3)旋转抛物血；(4)与质量力相正交的血。7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化()(1)光滑区T粗糙区T过渡粗糙区；(2)过渡粗糙区T粗糙区T光滑区；(3)粗糙区T过渡粗糙区T光滑区；(4)光滑区T过渡粗糙区T粗糙区。8、粘滞底层厚度8比绝对粗糙度△小得多的壁面称为()(1)光滑面；(2)过渡粗糙面；(3)粗糙面；(4)以上答案均不对。 9、下列各参数中的无量纲数是(△〃：压强差，仏：流量，1:长度,⑴1、圆管层流断面的切应力是(1)壁面处切应力为零，管轴处切应力最大；(3)管轴处为零，随半径按线性增大；(2)沿断面不变；(4)为抛物线分布。2、A和图示为两种液体盛于同一容器川，其密度分别为P】和P2在容器侧壁装设两根测压管B,则A.B水而高度Za和Zb的关系为：⑴Za>Zr；⑶Za=Zb；⑵zARe2；(4)无法确定。()(2)在下游自由水面以下的部分；(4)在基准面以上的部分。⑵Rei厶B；(4)无法确圧。(2)厶a〈厶B；A题二、6图qvB V0=O7、流体静力学基本方程z+p/皆常数，也适用于：()(1)不可压缩流体均匀流场；(2)静止的可压缩流体；(3)不可压缩流体均匀流同一过水断面；(4)以上情况都不适用。8、粘滞底层厚度8比绝对粗糙度△小得多的壁面称为()(1)光滑面；(3)粗糙面;(2)过渡粗糙面；(4)以上答案均不对。1、绘出图中(下左)AB曲而(3/4圆柱而)上水平方向的压强分布图和垂直分力的压力d2>d!>d32.定性绘出图示(上右图)管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。1、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。1、一平板在平底槽中的静水面上以等速度U运动，使槽中的水近似地作二元均匀层流运动。试证明槽中水流速度沿水深按直线规律分布。2设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂.介1=0轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体(油)，如图所示。立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，(间隙中的液体运动速度呈直线分布)。已知套管长度/=0.2m,重量G=1.96N,内径d=0.05m,套管与立柱径向间隙厚度^=0.0016m,液体的粘度u=9.8Pa-So试求圆柱形套管下移速度V(空气阻力很小，可略去不计)。 闸门3如图所示.一利用静水压力自动开启的矩形翻板闸门。当上游水深超过工作水深H时，闸门即自动绕转轴向顺时针方向倾倒，如不计闸门重量和摩擦力的影响，试求转轴的位置高度a。4、一个直径为d2的圆柱，放置在直径为山的槽上。如图。圆柱的长度与槽长相等为1当液体把圆柱刚好顶起，求上下两水面差AH单位长度。水的密度为P、柱的重量为W,等于多少。5、已知不可圧缩流场的平面流动为ux=4xy2-2直径分别为〃i=200mm和“2=10。mm,两断面中心高差/z=0.2m。出口断面平均流速*2=10.00m/s（喷入大气），全喷嘴水头损失Awl-2=0.5v22/2g，断面1-1至2-2间水体重W=196.0No求水流作用于喷嘴的力的大小和方向。11、底宽与水深均为a的矩形明渠和某边长为a的正方形管，其沿程阻力系数相同水力坡降也相同，试比较其流量。12、（本题20分）试证明圆管的沿程水头损失系数X与糙率n的关系为A=（薦冲$13、图示为一糙率n=0.013的简单管道，直径d=200mm,管长L=1000m,输送流量Q=40L/so现欲将其流量增至Q=60L/s,而管道的工作水头H和管道总长L不变，则必需改为串联形式，若改变的一段串联管道直径d!=300mm，其糙率n=0.013,求其长度h。（按长管计算）14、如图示一矩形长直明渠，已知底宽B=lm,水深h=0.5m,水的粘滞系数v=10-6m2/s,流量Q=21/s,单三^位渠长的沿程水头损失0.00010试求：（1）请证明2=翌。其中g为重力加速度、CC2为谢才系数。（2）计算水流雷诺数，并判别流态；并说明此时那种阻力作用较大（粘滞阻力、紊动阻力）（3）计算渠底的切应力可；（4）计算距离渠底0.5h处的切应力T；（5）计算沿程阻力系数九；'