华工 水力学模拟试卷及答案

华工水力学模拟试卷及答案诚信应考,考试作弊将带来严重后果！华南理工大学期末考试《水力学》试卷A注意事项：1.考前请将密封线内各项信息填写清楚；2.所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；3．考试形式：闭卷；一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.流体的运动粘度的单位是()A.s/m2B.m2/sC.N.s/m2D.N.m2/s2.如题2图所示有一倾斜放置的平面闸门，当上下游水位都上升1m时（虚线位置），作用于闸门上的静水总压力()A．变大B．变小C．不变D．无法确定题2图3.如题3图所示一静止容器内盛两种不相混合液体（密度分别为ρ1，ρ2，并且ρ1<ρ2），容器两侧安装有两个测压管，容器和测压管液面高度分别为?1、?2、?3，三个高度的关系为)A.?1=?2=?3B.?1>?2>?3C.?1=?2>?3D.?1=?2<?3《水力学》试卷第4.如题4图所示水流通过渐缩管流出，若容器水位保持不变，则管内水流属A．恒定均匀流B．非恒定均匀流C．恒定非均匀流\nD．非恒定非均匀流5.关于水流流向的正确说法是)A.水一定是从压强大处往压强小处流B.水一定是从流速大处往流速小处流C.水一定是从机械能大处往机械能小处流D.水一定是从测压管水头高处往测压管水头低处流6.在圆管紊流中，过水断面流速分布符合()A．均匀规律B．直线变化规律C．抛物线规律D．对数曲线规律7.实际液体处于紊流状态，其流层间的剪应力为()A．0B.黏性剪应力τ1C.附加剪应力（或雷诺应力）τ2D.τ1+τ28.如题8图所示，输油管路中安装有一文丘里流量计，已知水银压差计中水银柱高差为hp，则(z1+p1p（）)-(z2+2)为ρ油gρ油gA.ρ水银ρρρhpB.(1-水银)hpC.(水银-1)hpD.(1+水银)hpρ油ρ油ρ油ρ油《水力学》试卷共14页\n题8图9.欲使水力最优梯形断面渠道的水深和底宽相等，则渠道的边坡系数m应为()A.113B.C.D.142410.如题10图所示，一压力水箱恒定水深H=1.5m，液面相对压强p0=40kPa，箱底外接一直径d=30mm的管嘴，管嘴长l=0.1m，其流量Q为()A.3.14×10-3m3/sB.3.25×10-3m3/sC.6.06×10-3m3/sD.6.12×10-3m3/s题10图二、判断题（对者打√，错者打×。本大题共10小题，每小题2分，共20分）11.速度越大，液体的内摩擦力越大。()12.测压管水头线沿程可升、可降、也可不变。()pαv213.伯努利方程中z+表示过流断面上单位质量流体的平均机械能。+ρg2g()\n14.紊流光滑区的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。()15.谢才公式既适用于无压明渠流，也适用于有压管流。()16.当管径和流量一定时，黏度越小，越容易从层流转变为紊流。()17.各并联支管（长管）的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。()18.对于静止液体如不考虑表面张力，则表面力只有压力。（）《水力学》试卷共14页19.棱柱形明渠中形成M3型水面曲线时，其de<0。()dh20.一切非均匀流均为紊流。（）三、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21.有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强等于3mH2O，当地大气压为一个工程大气压，其相应的绝对压强值为kPa。22.流体平衡微分方程表明，在静止流体中各点单位质量流体所受质量力与23.如题23图所示，输水管道中设有阀门，管路直径d=50mm，流量\nQ=3.74?10-3m3/s，水银压差计读值?h=0.12m，沿程水头损失忽略不计，则阀门的局部阻力系数ζ为____________。题23图题24图24.如题24图所示应用皮托管测量A点流速，若两测压管液柱差为h，则A点流速为uA=______________。25.弗劳德数表征惯性力与__________之比。四、作图题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）26.如题26图所示短管路，d2<d3<d1，d3管道中有一阀门，试定性绘制总水头线和测压管水头线。《水力学》试卷共14页题26图27.如题27图所示棱柱形渠道，各渠段充分长，渠道首端为一闸孔出流，闸下收缩断面水深h<hc，试绘出其水面曲线，并标出水面曲线的名称。题27图五、计算题（本大题共4小题，共40分）28.如题28图所示，压力水箱宽b=4m，其左上角装有一圆柱体金属压力表，其读数为19.6kPa，箱中盛满水。圆柱面的半径r=1m，试：（1）绘出作用于圆柱面ABC上的水平压强分布图和压力体图，并标明其静水总压力的水平分力和铅垂分力的方向。\n（2）求作用于圆柱面ABC上静水总压力的大小与方向。（12分）《水力学》试卷共14页题28图29.如题29图所示，管路中一段水平放置的弯管，直径d1=200mm，d2=150mm，弯角θ=30。管中1-1断面的平均流速v1=4m/s，其形心处的绝对压强p1=2个工程大气压。若不计管流的水头损失，求水流对弯管的作用力Rx和Ry（坐标轴如图所示）。（10分）《水力学》试卷共14页题29图30.如题30图所示一虹吸管输水管道，虹吸管的长度、管径、沿程阻力系数分别为：l1=10m，l2=5m，l3=15m，d=0.2m，λ=0.04，进口的局部损失系数ζ1为0.6，折管处的局部损失系数ζ2为0.2。当虹吸管的最大安装高度hs=4.5m，上游水面与管道出口中心点高差为z=4m时，试计算：（1）虹吸管的输水流量为多少？（2）虹吸管中的最大真空压强为多少？（10分）《水力学》试卷共14页题30图31.梯形断面壤土渠道均匀流，通过流量Q=10.5m3/s，底宽b=8.9m，边坡系数m=1.5，正常水深h0=1.25m，粗糙系数n=0.025，求底坡i\n，并判断渠道底坡是陡坡还是缓坡？流态是急流还是缓流？（8分）《水力学》试卷共14页一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.B2.A3.C4.C5.C6.D7.D8.C9.C10.D二、判断题（对者打√，错者打×。本大题共10小题，每小题2分，共20分）11.×12.√13.×14.√15.√16.√17.×18.√19.√20.×三、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21.68.622.表面力23.8.1624.2gh25.重力四、作图题（本大题共2小题，每小题5分，共10分）26．解：《水力学》试卷共14页27.解：\nC2五、计算题（本大题共4小题，共40分）28.解：（1）水平压强分布图2分，压力体图2分。（2）首先求水平分力PxC点压强pC=9.8?(2+1.5)=34.3kPa（1分）《水力学》试卷共14页Px=ρghcA=9.8?(2+0.75)?1.5?4=161.7kN（2分）1或Px=Sb=?(19.6+34.3)?1.5?4=161.7kN2如图所示，压力体的底面积Ω为（2分）FOESOABDC12012=?πr=?3.14?12=1.047m233601SOAGF=?(2+2+0.5)?1?=1.9485m222Ω=SOABDC+SOAGF=1.047+1.9485=2.9955m2111或SABD=πr2-S?AOD=?3.14?12-?r?r?cos30=0.523-0.433=0.09m2662111rSDCE=πr2-S?ODE=?3.14?12-??r?cos30=0.523-0.216=0.307m26622SDEFG=EF?DE=(2+r)?r?cos30=(2+1)?1?3=2.598m22\nΩ=SABD+SDCE+SDEFG=0.09+0.307+2.598=2.995m2则压力体的体积V=Ω?b=2.9955?4=11.982m3=11.7424垂直分力Pz=ρgV=9.8?11.982kN（1分）总压力P=Px2+Pz2=.72+117.4242=39935.29=199.838kN（1分）总压力与水平方向的夹角为（1分）《水力学》试卷共14页tanθ=Pz117.424==0.726Px161.7Pz=36Pxθ=1129.解：Q=πd12v1=?3.14?0.22?4=0.126m3/s（1分）441Q=Q1=Q2=πd22v2?v2=7.111m/s（1分）4因弯管水平放置，且不计水头损失，以管轴线所在的xy平面作为基准面，列出断面1-1到2-2间水流的能量方程为：pαvpαvz1+1+11=z2+2+22（1分）ρg2gρg2gp27.1112420+10+（1分）=0++2gρg2gp2=80.717kPaP2=p2A2=80.717?223.14?0.152=1.426kN（1分）43.14?0.22=3.077kN（1分）p1=98kPaP1=p1A1=98?4''设弯管对水流的作用力Rx和Ry，分别写出x与y\n方向上总流的动量方程为：oρQ(β2v2cos3-0βv=p)A1-1pA11oρQ(β2v2sin3-0o'co-sR3x0（1分）o'si+nR30y22=0)-p0A22取β1=β2=1，将上述数据代入动量方程中得：'Rx=3.077-1.426?3-0.126?(7.111?-4)22=3.077-1.235-0.272=1.57kN（←）（1分）11'Ry=1.426?+0.126?7.111?=0.713+0.448=1.161kN（↑）（1分）22''水流对弯管的作用力Rx和Ry分别与Rx和Ry大小相等，方向相反。（1分）30.解：（1）以下游水面为基准面，1-1断面和4-4断面之间的能量方程为：pαvpαvz1+1+11=z4+4+44+hw1-4（1分）ρg2gρg2g《水力学》试卷共14页22v230v2（2分）4+0+0=0+0++(0.6+0.2?2+0.04?)2g0.22gv2v2v2即4=+7=82g2g2g解得v=3.13m/s\n（1分）11Q=πd2v=?3.14?0.22?3.13=0.098m3/s（1分）44（2）虹吸管最大真空值一般出现在3-3断面处，以上游水面为基准面，忽略上游水池过水断面的流速水头，1-1断面和3-3断面之间的能量方程可以写为：pαvpαvz1+1+11=z3+3+33+hw1-3（1分）ρg2gρg2gp3v215v2（2分）0+0+0=4.5+++(0.6+0.2?2+0.04?)ρg2g0.22gp3153.132（1分）=-4.5-(1+0.6+0.2?2+0.04?)?=-4.5-5?0.5=-7.0mρg0.22?9.8真空压强22pv=7.0m（1分）ρg31.解：A=(b+mh)h=(8.9+1.5?1.25)?1.25=13.47m2（1分）χ=b+2h+m2=8.9+2?1.25?+1.52=13.41m（1分）R=C=Aχ=13.47=1.004m13.4111/61R=?1.0041/6=40.03m0.5/s（1分）n0.025i=(v=Q10.5)2=()2=0.00038（1分）\nACR13.47?40.03?.004Q10.5==0.78m/s（1分）A13.47B=b+2mh=8.9+2?1.5?1.25=12.65m《水力学》试卷共14页Fr=vgAB=0.78=0.241<1（2分）13.479.8?12.65缓流，因为均匀流时流态为缓流，所以底坡为缓坡。（1分）《水力学》试卷共14页