《水力学》练习题16.docx
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《水力学》练习题16
水力学习题1
、单项选择题
1.某流体的运动粘度V=3X10-6m2/s,密度P=800kg/m3,其动力粘度□为(
-9-3
A.3.75x10Pa•sB.2.4x10Pa•s
59
C.2.4X10Pa-sD.2.4x10Pa•s
2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是
A.1-1断面和
B.2-2断面和
C.1-1断面和
D.3-3断面和
3.如图所示,孔板上各孔口的大小形状相同,则各孔口的出流量是
A.Qa>Qb
B.Qa=Qb
C.Qa D. 不能确定 10.速度v、长度 1、运动粘度 V的无量纲组合是( ) .2 2. 22 vl VI Vl Vl A.- B. C. D.— V V V V 二、填空题(不写解答过程,将正确的答案写在每小题的空格内。 错填或不填均分无。 ) 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的—成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随——变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Rec为__。 14•水由孔口直接流入另一水体中,称为出流。 15.在相同的作用水头作用下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 16.渠道中的水深h大于临界水深he时,水流流态为——。 17•水跃函数相等的两个不同水深称为___—。 18•自由出流宽顶堰堰上水流流态为。 19.达西定律适用于渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验,一般选用准则设计模型。 三、名词解释题 21.粘性 22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡 四、简答题(本大题共4小题,每小题5分,共20分) 26.试述液体静力学的基本方程及其各项的物理意义。 27.如图所示,一倒置U形管,上部为油,其密度poii=800kg/m3,用来测定水管中的A点流 速ua,若读数厶h=200mm,求该点流速卩a。 28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态? 29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲 线的变化趋势。 五、计算题 30.如图所示,一矩形平板闸门AB,宽b=2m,与水平面夹角a=30°, 其自重G=19.6kN,并铰接于A点。 水面通过A点,水深h=2.1m,试求打开闸门的最大铅直拉力T。 31.如图所示,文丘里流量计管道直径d1=200mm,喉管直径 32. d2=100mm,水银差压计读数y=20mm,水银密度pm=13.6x103kg/m3,忽略管中水头损失,试求管道输水流量Q。 32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。 已知渠道长 糙系数n=0.025,通过的流量Q=6m3/s, 少宽 l=500m,底 试求沿程水头损失。 33.水塔经图示管道系统供水。 已知供水流量 各段管长h=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径d1=d4=200mm(比阻 26 a1=a4=9.029s/m),d2=d3=150mm(比阻 26 a2=a3=41.85s/m),试求: (1)各并联管段的流量Q2,Q; (2)水塔水面高度H° 3 Q=0.1m/s, 水力学习题2 一、单项选择题 1•一密闭容器内下部为水,上部为空气,液面下为98KPa,则容器内液面的绝对压强为( A.2m B.1m C.8m D.-2m 2•理想流体是一种( )的假想流体。 A.动力粘度□为0 C.速度u为一常数 3•断面平均流速 A.v=u 6m,粗 H -AA 趣33示: 言图 4.2米处的测压管高度为2.2m,设当地压强 )水柱。 du亠 为0 dy D.流体没有剪切变形 B.速度梯度 v与断面上每一点的实际流速u的关系是( B.v )° 4•在并联管路问题中,有( A.流经每一管路的水头损失相加得总水头损失 B.流经所有管路的流量相同 C.并联的任一管路的水头损失相同 D.当总流量已知时,可直接解得各管的流量 5•水力最优的矩形断面渠道,底宽 b和水深h之比3h=-为( h A.0.5B.1C.2 6.明渠渠首断面的过水断面面积为 的流速为()° A.0.5m/sB.1m/sC.2m/s 7.在渐变流过流断面上,动压强分布满足 pp A.z+>0B.z+<0 JJ 2 10m, D.2.5 2 渠尾面积为15m。 若渠首的流速为3m/s,则渠尾 D.2.5m/s)规律。 C宀 D.以上都不是 8•边界层分离只可能发生在有压强梯度的区域, dpdp A.<0B.>0 dxdx 9.明渠水流由缓流过渡到急流时发生 A.水跃B.水跌 10.进行石油输送管路的水力模型试验, 即( dp C.=0 dx )的水力现象。 )的区域。 D.以上都不是 ( C.连续过渡D.都可能 要实现动力相似,应选的相似准则是 A.雷诺准则 、填空题 B.弗劳德准则 C.欧拉准则 D.以上都不是 1•流体质点加速度由—和 两部分组成,恒定流动—加速度为零,均匀流动加速度为零。 2.如图,相同条件(d1=d2,h1=h2)的孔口与管嘴出流,问: (1)V1V2(用等号或不等号表示); (2)Q! Q2(用等号或不等号表示); 3•在常温常压范围内,每增加一个标准大气压,水体积的相对缩小量约为百万分之四十九, 试计算在此范围内水的平均体积压缩系数K=。 4•真实渗流的流速渗流模型的流速,因为。 5.井群的浸润面高度z可根据理导出,即等于各单井浸润面高度的叠加。 井群的总产水量(等于、不等于)单井计算出水量的总和。 6.有一直径d=25mm的水管,流速v=1.0m/s,水温为10C时的运动粘度v=1.31x10-6m2/s, 则管中流体的流态为_____(填层流或紊流)。 7.堰是主要用作测量流量的设备;堰则适用于水利工程中的大、中 型溢流坝中;而小桥孔过流可利用堰流来计算。 8.明渠水流模型试验,应采用相似准则。 若其长度比尺为9,则模型流量应为 原型流量的__。 三、简述题 1.如图所示两种液体盛在同一容器中,其中p1 试分析下面两个水静力学方程式 P作用下平衡(如h。 h=1m,压力表读数 四、作图 绘出(a),(b)两种情况下,管道进口前、后一段距离内的总水头线和测压管水头线示意图。 (a)v0=0(b)v0工0 五、计算题 1. (1)如图(a)中的直径D=150mm,重量G=10N的活塞浸入水中,并在压力图示)。 若P=6N,试求与活塞底等高之点M处的压强Pm及测压管高度 (b) (2)如图(b)中的敞口水箱侧壁装有压力表,表的中心至水箱底的高度 为39.2kPa,求水箱中的水深H。 2•设水流由水箱经水平串联管路流入大气,如图所示。 已知AB管段直径di=0.25m,沿程损 222 失hfAB=0.4V^,BC管段直径d2=0.15m,已知损失htBc=0.5,进口局部损失hji=0.5V^- 2g2g2g 2 突然收缩局部损失hj2=0.32仝,试求管内流量Q。 2g 3 3.有一浆砌块石矩形断面渠道,已知: 流量Q=10m/s,底宽 坡i=0.003。 当渠中水流为均匀流时,试分别用干扰微波流速法、弗劳德数、临界水深判别渠中的水流流态。 4.设在现场用注水法测定潜水含水层土壤的渗透系数透水层,如图所示,注入流量 H=3.5m,影响半径R=150m, k值,已知钻孔直径d=30cm,直达不 3 Q=400cm/s,井中水深h0=5m,未注水前天然含水层厚度 求渗透系数k值。 T_.- A.与雷诺数Re有关B.与管壁相对粗糙ks/d有关 C与Re和kSd有关D.与Re和管长I有关 6•均匀流动方程式to=pgRJ() A.仅适用于层流B.仅适用于紊流 C.层流和紊流都不适用D.层流和紊流都适用 7•在正常工作条件下,在孔口处外接一个相同管轻的管嘴,作用水头相同时,管嘴出流量与 孔口出流相比() 12.潜体所受浮力大小与潜体在水平的深度。 13.在恒定流中,流线与迹线。 14.某水管的直径d=100mm,断面平均流速v=0.5m/s,水的运动粘度v=1.01x10'6m2/s,其管 中流态为。 15.圆管层流运动的沿程阻力系数入= 16.根据尼古拉兹实验,在紊流粗糙区沿程水头损失与断面平均流速的成正比。 17.在并联管道中,各并联管段的相等。 18.弗劳德数大于1的明渠水流的流动状态为。 19.裘皮依公式表示了渗流某一过流断面平均流速与水力坡度的关系。 20.雷诺数表征惯性力与之比。 三、名词解释 21.真空度 22.渐变流 23.当量直径 24.水击 25.断面单元能量 四、简答题 26. 水在倾斜管中流动,用U形水银测压计测定A点压强。 测压计所指 示的读数如图,求A点压强。 又问图中E、D点压强是否与A点压强相同? (水银的密度pHg为13600kg/m3) 27.试分析局部水头损失产生的主要原因。 28.为什么要将圆柱形外管嘴的管嘴长度I和直径d比之限定为丄=3~4? d 29.溢流坝采用长度尺比入1=50的模型进行试验。 如测得模型中坝脚处收缩断面流速 vm=2.2m/s,试求原型相应的流速vp。 (提示: 溢流坝泄流可考虑以重力作用为主选择相 似准则) 五、计算题 30.管道系统如图所示。 已知管长l=10m,直径d=100mm,沿程阻力系数入=0.025,管道进 口的局部阻力系数Z1=0.5,管道淹没出流的局部阻力系数Z2=1.0,如下游水箱水面至管 道出口中心的高度h=2m,试求: (1)管道系统所通过的流量Q; ⑵上游水箱水面至管道出口中心的高度H。 A.壅水、壅水B.壅水、降水C.降水、壅水D.降水、降水 9•圆管中的紊流运动,过水断面上的流速分布符合()。 A.均匀分布B.直线变化规律C.抛物线规律D.对数曲线规律 10.在()中,流线与迹线线重合。 A.层流B.非均匀流C.恒定流D.缓流 二、填空题 1•由分子之间的粘滞性所引起的损失称为;而由流动流体局部受阻如弯头等所 引起的损失称为__。 2•根据粘性底层厚度及管壁粗糙突起的厚度ks,紊流可分为光滑区、过渡区和粗糙区。 光滑 区的入仅与—有关,粗糙区的入与有关,而过渡区的入则与 有关。 3•孔口和管嘴出流的流速公式均为u二[2gH°。 对孔口 而言,u是断面的流速;对管嘴而言,u 是__断面的流速。 2 4. (1)大气出流⑵淹没出流Z出=1,二^=0 2g 上图所示的两种虹吸管流动,上下游水位差H,管径d, 管长I,管道布置及管材、管道进口条件均相同,仅出口条件不同。 则管道泄流量有: Q1Q2(填空用=、>、<表示)。 5•长管并联管段1,2,两管段直径d相等,长度12=311,沿程阻力系数相等,两管段流量比 Q1 Q2 6•在明渠均匀流中,促使液体流动的力——与阻止流动的力——两者达到 状态。 7•如果所考虑的模型流动粘滞力占主要作用,则流动相似考虑准则。 如果模型比尺 为1: 20,采用的模型中流体与原型中相同,模型中流速为50m/s时,则原型中流速为 m/s。 8•有一矩形无侧收缩薄壁堰,已知堰宽b=0.5m,堰上水头H=0.2m,流量系数为0.42。 当堰 流为自由出流时,通过薄壁堰的流量为l/s。 三、简答题 1•从能量分析观点分析: (1)在i=0和i<0的棱柱形渠道中为什么不能产生均匀流? (2)为什么 在i>0的棱柱形长渠道中的流动总是趋向均匀流? 2•如何判别层流与紊流? 为什么说在圆管层流中的沿程水头损失与流速的一次方成正比? 四、作图题 1•绘出如图球体的压力体并标出力的方向。 小。 五、计算题 3 1.两平行平板间距S=0.5mm,其间充满密度p=900kg/m的液体,下平板固定,上平板在切应力t=2Pa的作用下,以速度u=0.25m/s的速度平移,试求该液体的动力粘度□及运动粘 度u。 2.已知流速分布为u=Um(y/ro)1/10,Um为轴心最大流速,ro为圆管半径,y为距管壁的距离, 试求圆管断面上的平均流速u与最大流速之比。 3. 由水箱经变直径管道输水,H=16m,直径d1=d3=70mm,d2=50mm,各管段长度见图,沿 力系数自定,试求流量。 4.如图所示为一近似矩形断面的河道,在1—1、 间分成两支,已知河长l1=6000m,l2=2500m,底宽b2=150m;水深h1=2.2m,h2=4m,河床粗糙系数 2—2断面 ■w A £、旳,<3 J F —一----——1— b1=80m, 6ni4mlainy 3 n=0.03,当总流量Q=400m/s时,断面1 —1处的水面高程—=120m,如近似地按均匀流计算,试求: (1) 2—2断面处的水面高程 (2)流量Q1和Q2各为多少? 水力学习题5 一、单项选择题 1•如图所示,一平板在油面上作水平运动。 已知平板运动 题1图 速度V=1m/s,平板与固定边界的距离S=5mm,油的动力粘度卩=0.1Pa•s,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为() A•10PaB.15Pa C.20PaD.25Pa 2•一封闭容器,水表面上气体压强的真空度pv=10kPa, 水深2m处的相对压强为() B.9.6kPa A.-10kPa D. C.19.6kPa 29.6kPa 3•用欧拉法描述流体质点沿 x方向的加速度为( ;: U B. lx .: t +Ux C.Ux旦+Uy竺+Uz县 : x;y: z UX氈+Uy±+Uz县: : X: : y: : Z 4.圆管层流中,沿程水头损失与速度的( 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•紊流附加切应力7等于() F A.;UxUy r B.—PuxUy C.UxUy D.-UxUy 6.如图所示,有两个长度和断面尺寸相同的支管并联,如杲在支管2中加一个调节阀,则水头损失( A.h w1>hw2 B.hw1-hw2 ― 题昨图 C.hw1二hw2 D.hw1=hj阀 7.明渠均匀流可形成于( A.底坡大于零的长直渠道 C.非棱柱形顺坡渠道 &若水力最优矩形断面的水深为 A.0.6mB.1.2m 9.宽顶堰淹没溢流的充分条件是(_p•=0 ) B.棱柱形平坡渠道 D.流量不变的逆坡渠道 1.2米,其宽度为( C.1.8m 2.4m A.h-p^: : : 0B. (H0――堰上水头, ) )C.0.8H0Ah—p、0 下游堰坎高,h――下游水深) 0.8H0 10.弗劳德数的物理意义为( A.惯性力与重力之比 C.压力与惯性力之比 二、填空题 11.均质的不可压缩流体是密度 ) B.惯性力与粘滞力之比 D.粘滞力与重力之比 流体。 12.煤气管上某点的压强为100mm水柱,相当于_ 13.在渐变流过流断面上,动压强分布规律的表达式为 14.只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的流动方向。 15.质点的迁移加速度为零的流动称为。 16.某输送燃油的管道,直径d=100mm,流速v=0.51m/s,燃油的运动粘度 v=150X10-6m2/s,其管中流态为_ 如图所示,半满管流的水力半径管道内水流 N/m2。 大小,就能判断出 17. 18. 无压圆管均匀流中,充满度a=0.81 在渠道形状、尺寸和流量一定的条件下,水深。 三、名词解释题 19. 20. R=。 突然变化是引发水击的条件。 时,最大。 临界水深是 题竹图 最小的 22.流线 23•过流断面 24.长管 25.堰流 四、简答题 26.简述总流伯努利方程各项及方程的物理意义。 27.试画出曲面AB和CD的压力体,并分别标明这两个曲面液体总压力竖向分力的方向。 28.试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。 29. 某矩形断面排水沟,采用浆砌块石衬砌,粗糙系数n=0.025,底宽1.6m,全长150m,进出口底板高差为30cm,计算水深为1.0m时输送的流量和断面平均流速。 0——0处。 已知杯的直径 30.杯式水银压力计如图。 若杯上接大气时,测压管中的液面在 d1=60mm,测压管直径d2=6mm,测压时,测压管中液面下降 3 h=300mm,求此时杯上的压强p。 (水银的密度为13600kg/m,图中Pa为大气压) 31.一水平放置的突然扩大水管,直径由d1=50mm扩大到 d2=100mm,比压计下部为: ? m=1.6103kg/m3的四氯化 碳,当Q=16m3/h时,比压计读数△h=173mm,求突然扩大的局部阻力系数。 32.如图所示射流冲击弯曲叶片。 已知射流流量为Q,流速 为Vo,叶片弯曲角为3,不计水头损失,不计重力作用,试求水流对叶片的作用力。 33•水箱侧壁开一圆形薄壁孔口,直径d=5cm,水面恒定,孔口中 心到水面的高度H=4.0m。 已知孔口的流速系数$=0.98,收缩系数£=0.62,求孔口出流收缩断面的流速Vc、流量Q和水头损失 水力学习题6 一、单项选择题 1•图示容器内盛有两种不同的液体,密度分别为 D.增大、减小 D.不一定 D.以上均不对 2.气体与液体的粘度随着温度的升高分别()° A.减小、减小B.减小、增大C.增大、增大 3.如图所示,垂直放置的矩形平面的一侧受到液体的作用。 假设该平面由两根分别在顶端和底端的绳子牵引不动(绳 子和平面垂直),则顶端和底端所受张力之比为()° A.1/4B.1/3C.1/2D.1 4.绕流阻力系数取决于()° A.雷诺数、物体的形状及其尺寸大小 B.雷诺数、物体的形状及表面的粗糙情况 C.弗劳德数、物体的形状及其尺寸大小 D.弗劳德数、物体的形状及表面的粗糙情况 5.圆管层流的动能修正系数: 与圆管紊流的动能修正系数 : -■相比,有()° A.、£>用'B.=_: iC.、: < 6.—般情况下,流线不能相交,但在()处除外。 A.驻点B.奇点C.驻点与奇点 7.如图所示,(a)图为自由出流,(b)图为淹没出流,若在两种出流情况下作用水头H,管长I、 管径d及沿程阻力系数均相同。 则两管中的流量()° A.Qa>QbB.Qa=QbC.Qa V7 1 H J (a) (bj 8.有一矩形断面渠道,底坡、糙率和过水面积均已给定,在下列三种断面尺寸方案中: (1)bi=4.5m,hi=1.0m; (2)b2=2.25m,h2=2m;(3)b3=3m,h3=1.5m。 设计方案()的过流 能力最大。 9. 宽顶堰堰流在淹没溢流的条件下,堰上水流为()。 10.自流完整井的出水量与()成正比。 A.渗透系数B.井的半径 C.自流含水层的总水头 D.影响半径 二、填空题 1.某平面流动的流速分布方程为面y=7.5cm处的粘性切应力 2 u=2y-y(m/s),流体的动力粘度 T=Pa。 3 卩=0.8x10-Pa-s,则距壁 2.正常水深h0是渠道水流的水深,在梯形渠道中,它与因素有关。 3.水管内径d=150mm,在1小时内排水10m,则管内流量Q=及断面平均流速u 4. 梯形断面渠道,当边坡倾角为60度,且属水力最优断面时, 此时的水力半径R与水深h的关系是,底宽与水 深的关系是。 5.渐变流过水断面上的压强按静水压强分布,但两者仍存在着差 异,其不同点在于。 6.(2分)雷诺数的物理意义是与之比。 7. 1.0m/s时,原型船速为 一个几何比尺为1: 50的船舶模型,当模型船速为 三、简答题 1.试简述明渠均匀流的水力特征。 2.试简述防止水击危害的措施。 3.试简述工程中有压管路的水力计算主要有哪几种问题。 (管长L为定值)。 四、作图题 试定性分析图中棱柱形长渠道中产生的水面曲线。 假设流量、粗糙系数沿程不变。 2•设导叶将水平射流作180°的转弯后仍水平射出,如图所示。 若已知最大可能的支撑力为 F,射流直径为d,能量损失不计,试求最大射流速度V1。 3.管道系统如图所示,管长l1=b=40m,直径d1=40mm,d2=80mm,两水箱水面高差H=20m,沿程阻力系 数m=0.04,,2=0.035,局部阻力系统进口=0.5,弯=0.2, 其他阻力系数自定,试求流量。 4.如图所示为一边长a=20cm的正方形管,长l=200cm,连通两贮水容器,管中填充均质、各向同性的细砂与粗砂。 已知细砂的 H1=80cm,H2=40cm。 渗透系数k1=0.002cm/s,粗砂的渗透系数k2=0.05cm/s,两容器中水深 凹亠12^ X7- 求两种填充方式的渗流量各为多少
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