水力学综合测试题5-答案.doc

'综合测试题五一、名词解释（12分，每题3分）1.临界水深：处于临界流运动状态，即Fr=1时的水面淹没深度。2.过流断面：在流束上作出的与流线正交的横断面是过流断面。3.量纲和谐原理：凡正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲必须是一致的，即只有方程两边的量纲相同，方程才能成立。4．有压长管：局部损失、速度水头均可忽略（或按沿程损失的一定比例计入）的有压管流。二、填空题（20分，每空2分）1.35000pa；2.6m/s；3.质点的运动要素是否随时间变化，质点的运动要素是否沿程变化；4.紊流光滑区，紊流过渡区，紊流粗糙区；5.作用水头H0≤9m，管嘴长度l=（3～4）d；6.d/4；三、选择题（10分，每题1分）1.B2.C3.C4.D5.D6.C7.C8.A9.A10.B四、作图题（8分，每题4分）1.定性绘出如图4-1中ABC面的压力体图。2.定性绘出如图4-2中的管道abcd段上以管道轴线为基准面的总水头线和测压管水头线。图4-1图4-2五、计算题（50分，其中第1、4题每题10分，第2、3题每题15分）1.如图5-1所示，一铅直矩形闸门，已知h1=1m，h2=2m，宽b=1.5m，求作用于AB闸门上的总压力及其作用点。图5-1解：       （5分）  （5分）2.如图5-2所示流速由v1变为v2的突然扩大管中，如果中间加一中等粗细管段使形成两次突然扩大，略去局部阻力的相互干扰，即用叠加方法。试求：（1）中间管中流速为何值时，总的局部水头损失最小；（2）计算总的局部水头损失，并与一次扩大时相比较。图5-2解（1）两次突然扩大时的局部水头损失为（3分）中间管中流速为v，使其总的局部水头损失最小时（3分）即得（3分）（2）总的局部损失为（3分）因为一次突然扩大时的局部水头失，所以两次突然扩大时总的局部水头损失为一次突然扩大时的二分之一。（3分）3.如图5-3所示有一高度为50mm，速度v为18m/s的单宽射流水股，冲击在边长为1.2m的光滑平板上，射流沿平板表面分成两股。已知板与水流方向的夹角为30度,平板末端为铰点.若忽略水流、空气和平板的摩阻，且流动在同一水平面上，求： （1）流量分配Q1和Q2； （2）设射流冲击点位于平板形心，若平板自重可忽略，A端应施加多大的垂直力P，才能保持平板的平衡，图5-4。 图5-3解：1.选0-0,1-1,2-2断面间水体为控制体，如图所示取x,y直角坐标。设平板作用在水股上的力为R（在y方向，无平板反力，忽略摩阻），沿y轴方向写动量方程为             （1）（3分）   写0-0,1-1断面的伯努利方程（沿流线）：          （2分）同理： 又β1=β2=β=1，则（1）式为：     ∴ Qcos30°=Q1－Q2  (2)图5-4   由连续性方程：Q=Q1+Q2   (3)（2分）   联立（2）、（3）两式          Q2=Q－Q1=0.067Q                （2分） 2.沿x轴方向写动量方程式，如图a：图a     （2分）      （1分）   水对平板在x方向的冲击力F为8100N，方向与R的方向相反。现对B点取矩：∑MB=0    即：（2分）      ∴P=4050N（1分）4.有一新的给水管道，管径d=400mm，管长l=100m，糙率n=0.011，沿程水头损失hf=0.4m，水流属于紊流粗糙区，问通过的流量为多少？解：管道过水断面面积   （2分）   水力半径   （2分）   利用曼宁公式计算C值，则      （3分）   所以流量   （3分）'