水力学考研试题.docx

'文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.1、水流经过一渐缩圆管道，若已知直径比di/d2=2,其雷诺数之比Rei/Re2=1:2o2、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程上升°3、有两条梯形断面渠道，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡>i2,则其均匀流水深/心和九2的关系为—hoiVhQ2°4、有一溢流堰，堰顶厚度为2m,堰上水头为2m,则该堰流属于实用堰流。5、液体的粘性系数随温度的增加而减公_气体的粘性系数随温度的增加而增大。6、有一水泵装置，其吸水管中某点的绝对压强水头为6加水柱高，当地大气压为一个工程大气压，其相应的相对压强值和真空压强值分别等于-4m、4m水柱咼。7、在有压管流的管壁上开一个小孔，如果没有液体从小孔流出，且向孔内吸气，这说明小孔内的相对压强小于零。如在小孔处安装一个测压管，则管中液面将低于小孔的位置。1、在密闭容器上装有U型水银压差计，其中1、2、3点位于同一水平面上（如图8所示），其压强关系为（C）。A、Px>p2>P3:B、=/?2=p3；C、PA、能相交，也能相切;B、仅能相交，但不能相切:C.仅能相切，但不能相交；D、既不能相交，也不能相切。4、速度u、密度。和压强"的无量纲集合是：(D)oA、巴;B.叫C、叫D.厶。upppw5、有一圆管层流，实测管轴上流速为0.4/H/5,则断面平均流速为：（C）。7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.A、0.4/77/5:B、0.32m/s:C>0.2m/s；D、0.m/sQ6、边界层内的流动特点之一是：（B）。A、粘性力比惯性力重要；B、粘性力与惯性力量级相等；C、压强变化可忽略；D、流动速度比外部势流小。7、均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是（A）oA、互相平行的直线；B、互相平行的曲线；C、互不平行的直线；D、互不平行的曲线。8、在均质各向同性土壤中，渗流系数k：（D还与温度有关）。A、在各点处数值不同；B、是个常量；C、数值随方向变化：D、以上三种答案都不对。9、直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强：（A）。A、不受来自上游水库反射波的影响；B、受来自上游水库反射波的影响;C、受阀门反射波的影响；D、不受管道长度的影响。10、谢才系数C与沿程阻力系数兄的关系为：（D）oJ土成诳比。A、C与兄成正比；B、C与丄成正比；C、C与才成正比；D.2在书上P6~8,18、根据牛顿内摩擦定律，说明内摩擦力与哪些因素有关？（1）“写上公式（04）”（2）影响因素为：与流速梯度成正比，还与液体的性质有关。答：牛顿内摩擦定律公式丫=nxdu/dy,其中：n为随液体种类不同而异的比例系数，称为动力粘度，简称粘度。du/dy为两液层间流速增加与其距离的比值，称为流速梯度。牛顿内摩擦定律表述为：作为层流运动的液体，相邻液层间单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，同时与液体的性质有关。液体的性质对摩擦力的影响，通过粘度n來反应，粘性大的液体n值大，粘性小的液体*1值小，爪位Pa・S,同一种液体中n值随温度和压力而片。7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.19、简单阐述流线与迹线的区别，并请写出它们分别用于哪种研究流体运动的方法？在书上P6647,答：（1）迹线：某一液体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点所连成的线称为迹线。即迹线就是液体质点运动时所走过的轨迹线。流线与迹线不同，它是某一瞬间时在流场中绘出的一条曲线，在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。所以流线表示出了瞬间的流动方向。（2）迹线：拉格朗日法（以研究个别液体质点的运动为基础・通过对每个液体质点运动规律的研究來获取整个液体运动的规律性，又叫质点系法）流线：欧拉法（以考察不同液体质点通过固定的空间点运动请况來「解整个流动空间内的运动悄况，即若眼于研冗体种运动要素的分布场，又叫流场法）20、写出伯努利方程，并说明方程中各各项的物理意义和水头名称。在书上P73-74,P79~80,式（2.18），相信自己能够完成答：理想液体微小流束伯努利方程：Z+p/pg+U2/2g=C（不可压缩理想液体恒定流微小流束伯努利方程：Zi+Pi/Pg+Ui2/2g=Z2+P2/Pg+u22/2g）其中，液体在某一处的几何高度Z代表总流过水断面上单位重量液体的平均位能，称为位置水头；p/Pg代表过水断面上单位重量液体的平均压能，称为压强水头，它反映了过水断面上各点平均动水压强所对应的压强高度，（z+p/Pg）称为测压管水头；U2/2g代表过水断面上单位重量液体的所具有的平均动能，称为流速水头。做位重址液体的所具有的总机械能（即位能、压能、动能的总和）称为总水头。实际液体中还有水头损失hWoH=z+p/pg+av2/2g+hw21、由层流变化到紊流过程中，可以分为哪五个阻力区？在各个阻力区中，沿程损失系数2与哪些因素有关？书上P143~144答：（1）层流区：当Rc<2000时，沿程阻力系数兄与雷诺数Re成反比，关系为直线2二64/Rc,与相对光滑度IW△无关：（2）层流进入湍流的过渡区：当2000VRCV4000时，无仅与Re有关，与相对光滑度口仏无关；（3）水力光滑管区:（R04000时，液态进入湍流。当Rc7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.较小时，粘性底层较厚，可以淹没△）2=f（Re）,与绝对粗糙度△无关；7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.（4）从光滑管过渡到粗糙管的过渡区：（Rc增大，粘性底层相对减薄，以致不能完全淹没△）A=f（ro/A,Re）；（5）粗糙管区（阻力平方区）：（Rc增大，粘性底层变薄，沿程阻力主要由小漩涡迄成.粘性底层的粘滞阻力可忽略不计）兄与相对光滑度m/A有关，与Re无关。22、请分别写出管路串联与管路并联的计算准则。书上P175779如果想答好点，可以写上公式（4.15）~（4.16）,（4.21）~（4.22）（1）串联：整个管道的水头损失应等于各管段水头损失之和；在各管段的连接点水流应符合连续原理。H=hfi+hf2+hf3=Qi断面平均流速"渠底切应力％。23、解：(1)dQ=ndA/Ki2XL1+Q22/K22XL2+Q32/K32XLjQi=Q2+qi,Q2=Q3+q2（2）并联：一般按长管计算；各支管的水头损失相等，即通过每一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等，但流量不等时通过各并联支管水流的总机械能损失不等；各支管的流量与总流量间应满足连续方程。hfi=hf2=hf3=hf,hn=Qi2/Ki2XLi,hf2=Q22/K22XLi,hfj=Q32/K?2XLj,Q=Q1+Q2+Q323、动力粘度为“的液体，在宽度为b的矩形断面明渠中做层流运动。水深为力，-,2-均为常数）。求：（10分）:訥bh—罟勺M速度分布为"=叫1-学，如图23所示。式中5为表而流速7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.2Q严弘2断面平均流速u=—==-w0Abh3°ducyr0y=/t=P忑y=/i=Wo%2庐24、不同管径的两管道的连接处出现截面突然扩大。管道1的直径dx=0.2/n,管道2的直径厶=0・伽。为了测量管道2的沿程阻力系数＞1以及截面突然扩大■的局部阻力系数纟，在突扩处前面接一个测压管，在其它地方再装两个测压管，如图24所示。已知:人=1.2m,12=3.0/?/,测压管水柱高度hx=SOnunh2=162mm,h3=152mm,水流量Q=0.06m3/s,求几和24、解：在乙的管段内，没有局部水头损失，只有沿程水头损失，因此7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.山于°=2=—22^—=0.8488/71/50.8493,将此数据代入上式得仏lx3.14x0.3242=0.027220.0231在人的管段内，既有沿程水头损失乂有局部水头损失，列出断面1和2的伯努利方程:也+出=邑+出PS2gpg2g7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.显然P=Pa+Pgh"P2=Pa+pgh2,因此2r4一込2g7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.Q__0.06儿lx3.14x0.22§=1.72251.6951=.9m/s,代入其它数据，仃=0.06728m0.067487word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.25、速度场u=（4y-6x）ti+（6y-9x）tj,试求:（1）t=2s时，在点（2,4）的加速度；（2）判断是恒定流还是非恒定流；（3）判断是均匀流还是非均匀流。25、解:（1）由质点导数公式duvdiidurdiidur—=—+Mr—+IL.—+W.—-dtdtdxdydz.=(4y—6x)+(4y-6x)r(-6r)+(6y一9x)t(4t)将t=29x=2,y=4代入得：ax=4m/s2,同理a、=6m/s2(ay=duy/dt=9Uy/at+Ux•auy/ax+uy•auy/ay+uz•suy/az)(2)由于当地加速度学=芈i+j=(4y-6x)/+(6x-9a)J壬0ototot所以，流动为非恒定流（3）山于迁移加速度onduvonv(“.▽)"=g—+匕齐"+g—+nv—)J=0所以，流动是均匀流。26、已知明渠恒定均匀流断面为梯形断面，底宽为方，顶宽为B（B>b）,渠道水深为边坡系数为加。求该断面为水力最优断面时的宽深比0。26、解：根据所给条件,山儿何关系得渠道断面面积为:A=(b+mh)h(1)因为B=b+2mh7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.由此得:x=b+2hll+nr渠道湿周为：将（2）式代入得：(3)x=—-nih+2/（1+h若求最佳水力断面，则应对（3）式求极小值。z/-yA/I9丽=2疋>。，说明有极小值存在，对（3）式求亦；「Z—=0f:—=-£■-〃?+2Jl+=07word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.dhdhlr将(1)式代入，得：7word版本可编辑•欢迎下载支持. 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.因为B=b/h整理后f"f:0+2m-+=0I；I此解得宽深比“为：0=2（Jl+〃『-m）27、如图27所示，用一根虹吸管ACB将水从水池送至用户，管道直径d=O.T管段AC的水头损失h^c=2A2m,管段CB的水头损失=3.5l/no已知：管道出口与水池液面之间的高差h=6.2m,虹吸管最高处的C断面与水池液面之间的高差H=4.85/7/。试求虹吸管的输水流量0及C断面的真空压强仪-pa。27、解：对于水池液面以及管道出口断面列能量方程，得：7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.u=j2gxO.57=V2x9.8x0.57=3.344/"$3.34205=手八书L3.344“0263宀。.0262对于水池液面和虹吸管C断面列能量方程。则有:PSPg2g7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.H和为已知，u已算Hh代入数据得:比=7.5伽（真空水柱高度）7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.7word版本可编辑•欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑:•欢迎下载支持.几一几=7.54x1000x9・8=・0・74xl(TP"7word版本可编辑•欢迎下载支持.'