水力學習題.pdf
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水力學習題 1 一、單項選擇題 1.某流體的運動粘度 v=3 10 -6 m 2 /s,密度ρ =800kg/m 3 ,其動力粘度μ為 ( ) A.3.75 10 -9 Pa s B.2.4 10 -3 Pa s C.2.4 10 5 Pa s D.2.4 10 9 Pa s 2.圖中相互之間可以列總流伯努利方程的斷面是 A.1-1 斷面和 2-2 斷面 B.2-2斷面和 3-3 斷面 C.1-1斷面和 3-3 斷面 D.3-3斷面和 4-4 斷面 3.如圖所示，孔板上各孔口的大小形狀相同，則各孔口的出流量是 ( ) A.Q A >Q B B.Q A =Q B C.Q A0 B.z+ γ p <0 C.z+ γ p =c D.以上都不是 8.邊界層分離只可能發(fā)生在有壓強梯度的區(qū)域，即 ( )的區(qū)域。 A. dx dp 0 C. dx dp =0 D.以上都不是 9.明渠水流由緩流過渡到急流時發(fā)生 ( )的水力現象。 A.水躍 B.水跌 C.連續(xù)過渡 D.都可能 10.進行石油輸送管路的水力模型試驗，要實現動力相似，應選的相似準則是 ( )。 A.雷諾準則 B.弗勞德準則 C.歐拉準則 D.以上都不是 二、填空題 1.流體質點加速度由 _______和 _______兩部分組成，恒定流動 _______加速度為零，均勻流 動 ______加速度為零。 2. 如圖，相同條件 (d 1 =d 2 ,h 1 =h 2 )的孔口與管嘴出流，問： (1)v 1 ______v 2 (用等號或不等號表示 ) (2)Q 1 _____Q 2 (用等號或不等號表示 ) 3.在常溫常壓范圍內，每增加一個標準大氣壓，水體積的相對縮小量約為百萬分之四十九， 試計算在此范圍內水的平均體積壓縮系數 K=________。 4.真實滲流的流速 ________滲流模型的流速，因為 _______________。 5. 井群的浸潤面高度 z 可根據 _______原理導出，即等于各單井浸潤面高度的疊加。井群的 總產水量 _______(等于、不等于 )單井計算出水量的總和。 6.有一直徑 d=25mm 的水管，流速 v=1.0m/s，水溫為 10℃時的運動粘度ν =1.31 10 -6 m 2 /s， 則管中流體的流態(tài)為 _______(填層流或紊流 )。 7. _______堰是主要用作測量流量的設備； _______堰則適用于水利工程中的大、中型溢流壩 中；而小橋孔過流可利用 _______堰流來計算。 8.明渠水流模型試驗，應采用 _______相似準則。若其長度比尺為 9，則模型流量應為原型流 量的 _______。 三、簡述題 1.如圖所示兩種液體盛在同一容器中，其中ρ 1 、 <表示 )。 5.長管并聯管段 1， 2，兩管段直徑 d 相等，長度 l 2 =3l 1 ，沿程阻力系數相等，兩管段流量比 2 1 Q Q =_______。 6.在明渠均勻流中，促使液體流動的力—— ________與阻止流動的力—— _______兩者達到 _______狀態(tài)。 7.如果所考慮的模型流動粘滯力占主要作用，則流動相似考慮 _______準則。如果模型比尺 為 1∶ 20，采用的模型中流體與原型中相同，模型中流速為 50m/s 時，則原型中流速為 _______m/s。 8.有一矩形無側收縮薄壁堰，已知堰寬 b=0.5m，堰上水頭 H=0.2m，流量系數為 0.42。當堰 流為自由出流時，通過薄壁堰的流量為 _______l/s。 三、簡答題 1.從能量分析觀點分析： (1)在 i=0 和 i0 的棱柱形長渠道中的流動總是趨向均勻流 ? 2.如何判別層流與紊流 ?為什么說在圓管層流中的沿程水頭損失與流速的一次方成正比 ? 四、作圖題 1.繪出如圖球體的壓力體并標出力的方向。 2.試繪制圖示 AB 壁面上的相對壓強分布圖，并注明大小。 五、計算題 1.兩平行平板間距δ =0.5mm，其間充滿密度ρ =900kg/m 3 的液體，下平板固定，上平板在切 應力τ =2Pa 的作用下，以速度 u=0.25m/s 的速度平移，試求該液體的動力粘度μ及運動粘 度υ。 2.已知流速分布為 u=u m (y/r 0 ) 1/10 ， u m 為軸心最大流速， r 0 為圓管半徑， y 為距管壁的距離， 試求圓管斷面上的平均流速υ與最大流速之比。 3.由水箱經變直徑管道輸水， H=16m，直徑 d 1 =d 3 =70mm， d 2 =50mm，各管段長度見圖，沿 程阻力系數λ =0.03，突然縮小局部阻力系數ζ 縮 =0.5 ) A A 1( 2 1 ? (對應細管流速 )，其他局部阻 力系數自定，試求流量。 4.如圖所示為一近似矩形斷面的河道，在 1— 1、 2— 2 斷面間分成兩支，已知河長 l 1 =6000m,l 2 =2500m,底寬 b 1 =80m， b 2 =150m；水深 h 1 =2.2m， h 2 =4m，河床粗糙系數 n=0.03， 當總流量 Q=400m 3 /s 時， 斷面 1— 1 處的水面高程 1 ? =120m， 如近似地按均勻流計算， 試求： (1)2— 2 斷面處的水面高程 2 ? (2)流量 Q 1 和 Q 2 各為多少 ? 水力學習題 5 一、單項選擇題 1．如圖所示，一平板在油面上作水平運動。已知平板運動速度 V=1m/s，平板與固定邊界的 距離δ =5mm，油的動力粘度μ＝ 0.1Pa s，則作用在平板單位面積上的粘滯阻力為 （ ） A． 10Pa B． 15Pa C． 20Pa D． 25Pa 2． 一封閉容器， 水表面上氣體壓強的真空度 p v =10kPa， 水深 2m 處的相對壓強為 （ ） A．－ 10kPa B． 9.6kPa C． 19.6kPa D． 29.6kPa 3．用歐拉法描述流體質點沿 x 方向的加速度為（ ） A． t u x ? ? B． t u x ? ? ＋ u x x u x ? ? C． u x x u x ? ? +u y y u x ? ? +u z z u x ? ? D． t u x ? ? + u x x u x ? ? +u y y u x ? ? +u z z u x ? ? 4．圓管層流中，沿程水頭損失與速度的（ ） A． 0.5 次方成正比 B． 1.0 次方成正比 C． 1.75 次方成正比 D． 2.0 次方成正比 5．紊流附加切應力 2 τ 等于（ ） A． ′′ yx uuρ B．－ ′′ yx uuρ C． ′′ yx uu D． ′′ ? yx uu 6．如圖所示，有兩個長度和斷面尺寸相同的支管并 聯， 如果在支管 2 中加一個調節(jié)閥，則水頭損失 （ ） A． 21 ww hh > B． 21 ww hh < C． 21 ww hh = D． 閥j1w hh = 7．明渠均勻流可形成于（ ） A．底坡大于零的長直渠道 B．棱柱形平坡渠道 C．非棱柱形順坡渠道 D．流量不變的逆坡渠道 8．若水力最優(yōu)矩形斷面的水深為 1.2 米，其寬度為（ ） A． 0.6m B． 1.2m C． 1.8m D． 2.4m 9．寬頂堰淹沒溢流的充分條件是（ ） A． 0′?> phH D． 0 8.0 Hph >′? （ H 0 ——堰上水頭， p′——下游堰坎高， h——下游水深） 10．弗勞德數的物理意義為（ ） A．慣性力與重力之比 B．慣性力與粘滯力之比 C．壓力與慣性力之比 D．粘滯力與重力之比 二、填空題 11．均質的不可壓縮流體是密度 ____________流體。 12．煤氣管上某點的壓強為 100mm 水柱，相當于 ____________N/m 2 。 13．在漸變流過流斷面上，動壓強分布規(guī)律的表達式為 ____________。 14．只要比較總流中兩個漸變流過流斷面上單位重量流體的 ____________大小，就能判斷出 流動方向。 15．質點的遷移加速度為零的流動稱為 ____________。 16．某輸送燃油的管道，直徑 d=100mm,流速 v=0.51m/s，燃油 的運動 粘度 v=15010 -6 m 2 /s,其管中流態(tài)為 ____________。 17．如圖所示，半滿管流的水力半徑 R＝ ____________。 18．管道內水流 ____________突然變化是引發(fā)水擊的條件。 19．無壓圓管均勻流中，充滿度α =0.81 時， ____________最大。 20．在渠道形狀、尺寸和流量一定的條件下，臨界水深是 ____________最小的水深。 三、名詞解釋題 21．理想流體 22．流線 23．過流斷面 24．長管 25．堰流 四、簡答題 26．簡述總流伯努利方程各項及方程的物理意義。 27．試畫出曲面 AB 和 CD 的壓力體，并分別標明這兩個曲面液體總壓力豎向分力的方向。 28．試定性畫出圖示等直徑管路的總水頭線和測壓管水頭線。 29．某矩形斷面排水溝，采用漿砌塊石襯砌，粗糙系數 n=0.025，底寬 1.6m，全長 150m， 進出口底板高差為 30cm，計算水深為 1.0m 時輸送的流量和斷面平均流速。 五、計算題 30．杯式水銀壓力計如圖。若杯上接大氣時，測壓管中的液面在 0—— 0 處。已知杯的直徑 d 1 =60mm，測壓管直徑 d 2 =6mm，測壓時，測壓管中液面下降 h=300mm，求此時杯上的 壓強 p。 （水銀的密度為 13600kg/m 3 ，圖中 P a 為大氣壓） 31．一水平放置的突然擴大水管，直徑由 d 1 =50mm 擴大到 d 2 =100mm，比壓計下部為 33 /106.1 mkg m =ρ 的四氯化碳，當 Q＝ 16m 3 /h 時，比壓計讀數Δ h＝ 173mm，求突然擴 大的局部阻力系數。 32．如圖所示射流沖擊彎曲葉片。已知射流流量為 Q，流速為 v 0 ，葉片彎曲角為β，不計 水頭損失，不計重力作用，試求水流對葉片的作用力。 33．水箱側壁開一圓形薄壁孔口，直徑 d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度 H=4.0m。 已知孔口的流速系數φ =0.98，收縮系數ε =0.62，求孔口出流收縮斷面的流速 v c 、流量 Q 和水頭損失 h j 。 水力學習題 6 一、單項選擇題 1.圖示容器內盛有兩種不同的液體，密度分別為 1 ρ ， 2 ρ ，則有 ( )。 A. g p z g p z 1 B B 1 A A ρ += ρ + B. g p z g p z 2 C C 1 A A ρ += ρ + C. g p z g p z 2 D D 1 B B ρ += ρ + D. g p z g p z 2 C C 1 B B ρ += ρ + 2.氣體與液體的粘度隨著溫度的升高分別 ( )。 A.減小、減小 B.減小、增大 C.增大、增大 D.增大、減小 3.如圖所示，垂直放置的矩形平面的一側受到液體的作用。假設該平面由兩根分別在頂端和 底端的繩子牽引不動 (繩子和平面垂直 )，則頂端和底端所受張力之比為 ( )。 A. 1/4 B. 1/3 C. 1/2 D. 1 4.繞流阻力系數取決于 ( )。 A.雷諾數、物體的形狀及其尺寸大小 B.雷諾數、物體的形狀及表面的粗糙情況 C.弗勞德數、物體的形狀及其尺寸大小 D.弗勞德數、物體的形狀及表面的粗糙情況 5.圓管層流的動能修正系數 α與圓管紊流的動能修正系數 α′相比，有 ( )。 A. α >α′ B. α =α′ C. α Q b B. Q a =Q b C. Q a
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