《水力学060708年试卷及答案说课讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学060708年试卷及答案说课讲解（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水力学 06, 07. 08年试卷及答案2007 年一，名词解释：1. 连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的介 质。2. 流线：某一确定时刻t,在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻 t 的流线。3. 长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道。4. 水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。5. 渗流模型： 在保持渗流区原有边界条件和渗透流量不变的条件
2、下，把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流流动。二，解答题1. 温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？ 答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体则相反，粘滞系数增大。这是因为液体的粘性 主要由分 子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的 主要原因则是气 体内部分子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升 高时，气体分子运动的 速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将 增大。2. 写出总流伯努利方程，解释各项及方程的物理意义。答：总流伯努利方程为： Z11 匚 AZ2 2 -
3、A2h其中：Z表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均位置势能P 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均压强势能。V2 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均动能。2g0表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均机械能损失，称为总流水头损失PHp Z 代表总流过流断面上单位重量流体的平均势能H Z -八代表一棚能3. 长度比尺为 40 的传播模型实验，测得船速为1.2m/s时模型受到的波浪阻力为0.03N,试求原型船速和原型船舶所受到的波浪阻力（以重力作用为答：根据牛顿一般相似原理：力的比例尺:FppFm m2 2，VP P PlVmm
4、 m弗罗特数法则 Fr也兰-gLp gLm由以上两式得FPm4P最终得Fp=4l3 pl3Pmmm3Fm=40 0.03 1920 N4.利用圆管层流64 一、一 水力光滑区Re0.3164 和粗糙区(-K) 025这三个公式，论证在层流中 hfv,光滑区 hf1 75v1,粗糙区RehfvL答：因为 hf(1)由题圆管层流64 近 Re ，所以64vL则：hf64 _ vLd 2gv av其中a八4L-d-2-g-当流体管长，管径一定时 a 为定量，所以层流中hf v0.3164(2)在水力光滑区所以250&L640.25则:hf0.3164 0.25 v1.75(L)0.25d 2g，即0
5、Re1 .7hfbv1.75 其中0.3164 0.25(L)o.25d 2g当流体，管长，管径一定时b 为定量，所以光滑区hfV ,1.75(K)025,带入公式整理hfd(3)在粗糙区K L0V5i d1.225g2cv得，其中K0-25Ldi25 2g当流体，管长，管径一定时c为定量，所以粗糙区hf5.简述明渠均匀流发生的条件和特征。答：明渠均匀流发生的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状，尺寸，壁面粗糙系数都不变的 长直顺坡渠道中。明渠均匀流的流线是相互平行的直线，因此具有以下特征：(1) 过水断面的形状，尺寸及水深沿程不变。(2) 过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变。
6、总水头线、水面线及J,水面线坡度(测压(3)渠底线相互平行。所以，总水头线坡度(水力坡度)管水头线坡度)Jp和渠道底坡i彼此相等，即J= Jp=io、计算题1半径为a的小球在粘度很大的不可压缩牛顿流体中下落，证明其速2a2(s流体的密度和粘度，s是小球的密度。证明：由题小球在粘度很大的不可压缩牛顿流体中下落,对小球受力分析即圆球的雷诺数Re绕流阻力不可忽略则小球受到沿流动方向的阻力CDAV2c为流体密度流体对小球的浮力4重力G a 3当小球处于悬浮状态时的速度为最终速度，即Dsgs为小球密度整理得：V)ga4带入得一由于Re1，所以CD24Re12_ 口代入上式整理得：va2a2(s)g得证2
7、.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=4m。已知孔口的流速系数0.98，收缩系数62,孔口出流手上断面的流速Vc、流量Q和水头损失hm。解；设Ac为收缩断面面积，A为出口断面面积，Ad2 2(一)2 0.002m2由题:vC2gH 0.98.2 9.8 4m/s 8.68m/sQ ACVC, ACA 0.0012m22则 Q ACVC0.01m /3s.以水箱中自由表面为基准面，对自由表面0-0的点和收缩断面形心C-C的点写伯努利方程式:P。OOV2OZCPC2 Cv C2ghl其中： O= C =1VO0, Z0 ZC0PC.一， . vC则整理得：h
8、l0.156m2g即解得 孔口出流收缩断面的流速vc8.68m/s，流量 Q0.01m3/s，水头损失hl0.156m3,解：由题以允许流速VmaxXOm/s为设计流速由谢才公式：v CjRi ,C -R6 i=O.OO16 n则：水力半径 R （电竺.i3)20.35m Q明渠断面面积A 2m2又 A (b mh)h, Rb 2h,1列方程组得解得:(1) b1 4.27m, h10.41m (2)b22.58m, h22.3m 舍去故此梯形断面的底面底宽b 4.27m，水深0.41m3 .4. 消防水管直径D=0.15M,喷嘴出口直径d=0.03m,设计流量Q=0-003m / s。喷嘴和
9、管路用法兰连接并用螺栓固顶。不计水头损失，求螺栓所受的总拉力，解：以消防水管中轴水平面为基准面，取法兰处断面T1-1和喷嘴出口处断面2-2为研究断面，设总拉力为由连续性方程QA1V1A2V2A1(-d) 20.018m ,2A2(%2。關口2Q则 V1 1.67m/s , V24286m/sA2a2P2PZ111V1 Z22h1 1222Q( 02V2 01V1)其中：01Z1则：P12 2g)916.97KPauu 岩又：F P1A Nn解得:N=15.25 KN 因为T=N =15.25KN即螺栓所受的总拉力为15.25KN对1-1和2-2写伯努利方程，动量方程5图示串联供水管路，各段管长
10、l1350m,l2为水流在喷头处所受阻 力。Z2 ,P2,h| 0（不计水头损失）300m,l3 200m;管径d1300mm,d2 200mm,d3 100mm；沿程阻力系数1 03,2 0.035,3 0.04 ;节点流量q -|001 / s, q2601 / s,q330l/s ；末端所需自由水头为25m，求水塔的供水高度H解:Q1由题：水塔咼度s1q1 ，h 2H HiH2s2q2 ，h 31901/s, QH3HmS3Q32 q2 q3901/s, Q3 q3 30l /s由于管长很长，可视为长管，则:8 i亠357.76s2/m5 52Ad gS28Ed2g 2716.71S2/
11、m5S3823f35d3g 66236.07s2/m5所2 一一以；H1S1Q1 2 12.92mH2s2q222mH3S3Q；59.6mH HiH2H3Hm=i20m即水塔的供水高度H=120m2006 年一、单项选择题1 -5 CACBC 6-10CDDCB1. 牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是：A动力粘度和速度B动力粘度和压强C动力粘度和速度梯度D动力粘度和作用面积2. 当水的压强增大一个大气压时，水的密度增大大约为A1/20000 B1/10000 C1/4000 D 1/20003. 密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深3M,静水总压力的作用点到水面距离y应是：A y1.5m B y=1.5m C 1.5my2m D y=2m4. 流线于迹线重合的条件是：A不可压缩流体B恒定流动C理想流体流动D渐变流动5 位变加速度为零的流动是A恒定流B非恒定流C均匀流D非均匀流6.连续性方程表示：A 能量守恒 B 动量守恒 C 质量守恒 D
