水利水电专水力学作业.doc

'水利水电专《水力学》作业学员请注意：每章必须用稿纸做：12月10日前和其它作业一起交电大，不交者考试成绩为0分。1、选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）a、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）在平衡液体中，质量力与等压面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2（4）水力学中的一维流动是指（）a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（）a、8；b、4；c、2；d、1。（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数l与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于a、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H=250m，则管道中原来的流速v0为a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m（8）在明渠中不可以发生的流动是（）a、恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。6/6 （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某处水深h=0.4m，则该处水流的流态为a、缓流；b、急流；c、临界流；（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（）成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方（12）渗流研究的对象是（）的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。2、判断题：（每小题2分）（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（）（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（）（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（）（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。（）（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（）（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（）（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（）（8）断面比能沿流程总是减小的。（）（9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（）（10）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。()3、填空题：（每小题2～4分）（1）牛顿内摩擦定律适用的条件是和。（2）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为_____________kN/m2，真空度为。6/6 （1）只受重力作用，静止液体中的等压面是________________。。（2）实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是________________，__________________。水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h____hk，弗汝德数Fr_____1。（填写<、=、>符号）（3）在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越____。。（4）根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_______和________。（5）在水击计算中阀门关闭的时间Ts<水击相长Tr的水击，称为__________水击，把Ts>Tr的水击称为__________水击。(9)a2型水面曲线是发生在______坡上的________流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程______（指增大、减小或不变）。(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的________次方成正比。（11）泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深hc’’________ht(ht为下游河道的水深，填写<、=、>符号)(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的流速为vm=o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=________m/s。4、问答题：（每小题3～4分）（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。（4）为什么舍齐公式只适用于阻力平方区？（5）流动相似的含义是什么？（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？5、作图题：（1）定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。(5分)v0=06/6 测压管水头线总水头线v0=0解：（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同)(5分)解：6、计算题：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为A=0.64m2，长l=50m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通过的流量Q?（10分）解：按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程(5分)计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数6/6 将参数代入上式计算，可以求解得到(5分)即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。（2）从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H=5.5m。由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。（15分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程(5分)求得喷嘴出口流速和流量为(1.5分)橡胶管道内的流速为(1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程N(6.5分)水流对喷嘴冲击力为即为手握喷嘴所需之力。(1分)（3）有一梯形渠道，底宽b=10m，水深h=3m，边坡为1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。(9分)6/6 解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积m2(1.5分)湿周m(1.5分)水力半径m(1分)舍齐系数(2分)通过的流量Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/s(3分)（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问：(12分)1）坝下游是否发生水跃？（4分）2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？（4分）3)是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。（4分）解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态，q=Q/B=265/18=14.72m3/smm因为收缩断面水深hc=1.1mhk为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc"hc"＝＝＝5.81m因为hc">ht，该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。估算消力池深d，取水跃淹没系数sj＝1.05则池深约为d=sjhc"-ht=1.0535.81–4.7=1.40m6/6'