水力学1

水力学试题 一、 填空（每题1分，共15分） 1、 谢才系数C与沿程阻力系数λ之间的关系式为（λ=8g/c2）。 2、 雷诺试验提示了液体存在（层流）和（紊流）两种流态，并可用（雷诺数）来判别液流的流态。 3、 堰流的流量计算华公式为（Q=mb H03/2），闸孔出流的流量计算公式为（Q=δsμ0be ）。 4、 明渠水流有三种流态，即（缓流）、（临界流）与（急流）。一般用（弗劳德）数进行判别。 5、 水利中，为了在泄洪建筑物下游形成淹没程度不大的水跃，常采用的两种加大下游水深的工程措施为（①降低护坦高程；②在护坦末端建造消能墙；③）既降低护坦高程又建造消能墙的综合方式）。 6、 当Re=1时，水流为（层）流；当Fr=1j时，水流为（临界流）。 7、 某点的真空度为4米水注，问其相对压强为（ 39.2 ）KN/m3。(计算公式为：p=rh=ρgh=9.8×1.0×103×(-4)=-39.2 KN/m3。) 二、 判断题：对的打（√）错的打（×）。 1、 牛顿内摩擦定律不仅适用于牛顿液体，也适用于非牛顿液体（×）。 2、 水流流动过程中，只要有涡休产生，就会形成紊流（×）。 3、 水流的流动是处于水力光滑管状态还是处于水力粗糙管状态，完全取决于固体边界表面本身是光滑的还是粗糙的。（×） 4、 在管道的水力计算中，我们常按管道的长短将管道分为长管或短管来计算。（×） 5、 在缓坡渠道目上下不能形成急流，只能形成缓流。（×）。 三、 作图（10分） 1、 画出下列图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图。 B    (a)                                        h1    h2 2、 定性绘制下列管路中的总水头线与测压管线。 图a 1、                          作图a 2、          四、 在渠道侧壁上，开有圆形放水孔，放水孔直径d为0.5m，孔顶至水面的深度h为2m，试求放水孔闸门上的水压力及作用点位置（圆形平面绕圆形轴线的惯性矩为IC=лd4/64）。 解：闸口上的静水总压力为： P=rhc·A =r·(h+d/2)·лd2/4 =9.8×(2+0.5/2)×3.14×0.52/4 =4.33(KN) 作用点位置 LD=LC+IC/LC ·A其中LC=hc 故 LD=LC+IC/LC ·A = hC+IC/hC ·A = hC+лd2/4/hC ·A =2.25+3.14×0.54/64/2.25×0.196 =2.257( m) 五、 在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银压差计测出水管与喉部压差为△h为20cm,已知水管直径d1为15cm,喉道直径d2为10cm,当不计水头损失时，求通过流量Q。 解：利用公式Q=μk 来计算，其中μ取（0.95-0.98）之间，我们取0.96，k=лd21/4· 故Q=μk =0.96×лd21/4· × =0.96×3.14×0.152/4× × =0.96×3.14×0.152/4× × =0.0131（m3/s） 答：通过的流量Q为0.0131 m3/s。 六、 如图所示为一水电站压力水管的渐变段，直径D1为1.5m，渐变段起点压强p1为400KN/m2(相对压强)，流量Q为1.8 m3/s，不计水头损失，求渐变段镇墩上所受的轴向推力为多少？ 解：v1=Q/A1=Q/л/4×d12=1.8/3.14/4×1.52=1.019 m/s V2=Q/A2=Q/л/4×d22=1.8/3.14/4×1.02=2.293 m/s z1+p1/r+v12/2g=z2+p2/r+v22/2g 0+400/9.8+ v12/2*9.8=0+p2/9.8+ v22/2*9.8 400/9.8+1.0192/19.6= p2/9.8+2.2932/19.6 p2=397.89(KN) 答：渐变段镇墩上所受的轴向推力为397.89 KN。 七、 某电站引水渠，在粘土中开凿，未加护面，渠线略有弯曲，在使用过程中，岸坡已滋生杂草（n=0.03）.今测得下列数据：断面为梯形，边坡系数m为1.5，底宽b为34m，底坡i为1/6500，渠底至堤顶高差为3.2m（如图）。渠道在保证超高为0.5m的条件下，除电站引用流量Q1=67m3/s外，尚能供给工业用水若干？ 解：当超高Δh时，渠中水深h=H-Δh=3.2-0.5=2.7( m) 此时可求出断面的水力要素A、X、R、C的值； 面积：A=（b+mh）h=(34+1.5*2.7)*2.7=102.735（m2） 湿周：X=b+2h =34+2*2.7* =43.73(m) 水力半径：R= =102.735/43.73=2.35(m) 谢才系数：C= R = *2.35 =38.43(m1/2/s) 故通过的流量为：Q2=AC =102.735*38.43* =75.07(m3/s) 则Q=Q2-Q1=75.07-67=8.07(m3/s). 答：还能给工业用水提供8.07(m3/s)的水。 八、 试画出如图所示的两段断面尺寸及粗糙系数相同的长直棱柱体明渠，由于底坡变化所引起渠中非均匀流水面变化形式。已知上下游渠道底坡均为陡坡，且i1ik                                                              c                    N2 i1ik 九、设大气压强Pa=98kpa(如图)，水银重度r=133KN/m3,y=20cm,h=10cm,求A点的绝对压强和相对压强，并分别用应力单位、水柱高度二种计量单位表示之。 解：利用等压面原理可得： 相对压强：PA= r′h- rwy=133*0.1-9.8*0.2=11.34 （kpa） 绝对压强：Pabs=Pa+PA=98+11.34=109.34（kpa） 真空度：hv= Pa-Pabs/ rw=98-109.34/9.8=-1.16(m)水柱