25、层流断面流速分布规律符合(3)
(1)对数分布;
(2)直线分布;
(3)抛物线分布;(4)椭圆分布。
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数
(1)
(1)急流和缓流;
(2)均匀流和非均匀流;
(3)层流和紊流;(4)恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度δ比绝对粗糙高度∆大得多的壁面称为
(1)
(1)光滑面
(2)过渡粗糙面(3)粗糙面(4)以上答案均不对
三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。
2、明渠的断面和流量不变时,水跃的跃前水深越大,则跃后水深越小。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4.测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。
5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为长管和短管。
6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、计算明渠均匀流的公式是
。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为
(1)直接水击和
(2)间接水击。
10、底流式消力池中产生的水跃,要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中,几何比尺为64,则流速比尺为8。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性,外因是边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到缓流的局部水力现象;当流量一定,跃前水深增大时,则跃后水深是减小。
16、三种液体盛有容器中,如图所示的四条水平面,其中为等压面的是B—B
四、问答题
1..什么是液体的可压缩性?
什么情况下需要考虑液体的可压缩性?
解:
可压缩性是:
当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。
液体可压缩性一般情况下可以不必考虑,但是当外界压强变化较大,如发生水击现象时必须予以考虑。
2.有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?
为什么?
解:
这种说法是错误的,均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言,即运动要素沿流程不变,而恒定流是相对于时间而言,即运动要素不随时间而变。
两者判别标准不同。
3.什么是相对压强和绝对压强?
4。
写出水力半径R的表达式。
5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。
6、明渠的底坡可以分为哪些类型?
7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态?
8、根据边界条件的不同,水头损失可以分为哪两类?
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。
10明渠均匀流产生的条件是什么?
五、作图题(在题图上绘出正确答案)
1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。
(各渠段均充分长,各段糙率相同)(5分)
2、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。
(各渠段均充分长,各段糙率相同,末端有一跌坎)(5分)
4、定性绘出图示曲面ABC上水平方向的分力
和铅垂方向压力体。
(5分)
5、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线向。
6、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称。
(各渠段均充分长,各段糙率相同)
六、根据题目要求解答下列各题
1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆),A点以上的水深H=1.2m,闸门宽B=4m,圆弧形闸门半径R=1m,水面均为大气压强。
确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。
解:
水平分力Px=pc×Ax=74.48kN
铅垂分力Py=γ×V=85.65kN,
静水总压力P2=Px2+Py2,
P=113.50kN,
tan=Py/Px=1.15∴ =49°
合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管,管径d=0.8m,长l=50m,两个30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水头损失系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。
若上下游流速水头忽略不计,求通过倒虹吸管的流量Q。
解:
按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的计算断面建立能量方程
计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数
将参数代入上式计算,可以求解得到
即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s。
3、
某水平管路直径d1=7.5cm,末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图),喷嘴出口直径d2=2.0cm。
用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN/m2,管路内流速v1=0.706m/s。
求水流对喷嘴的水平作用力F(可取动量校正系数为1)
解:
列喷嘴进口断面11和喷嘴出口断面22的连续方程:
得喷嘴流量和出口流速为:
对于喷嘴建立x方向的动量方程
N
水流对喷嘴冲击力:
F与R,等值反向。
4、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b=1.5m,槽长L=120m。
进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。
解:
i=(Z1-Z2)/L=0.001
m2
m
m
v=C(Ri)0.5=1.46m/s
Q=vA=3.72m3/s。
5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014),底宽b=1.5m,槽长L=116.5m。
进口处槽底高程Z1=52.06m,当通过设计流量Q=7.65m3/s时,槽中均匀流水深h0=1.7m,试求渡槽底坡和出口槽底高程Z2?
6、图示水箱一侧有一向上开口的短管,箱内水位恒定,水通过管嘴向上喷射。
若管嘴出口至水箱水面的高度h=5m,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍,取动能校正系数α=1。
求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。
7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置,已知水深H=2m,板宽B=3m。
8、图示一跨河倒虹吸管,正方形断面,边长b=0.8m,长l=50m,两个30。
折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水头损失系数λ=0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s。
若上下游的行进流速水头忽略不计,求上下游水位差H。
9、有一水电站引水钢管,管道长度L=2000m,管中水流的流速v=2m/s,管道水击波波速C=1172m/s。
由于管道末端阀门在2秒内完全关闭,产生水击。
试判断水击类型;并求管中水击压强水头ΔH。
10、
测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如
题图所示。
已知试验段AB长10m,管径d=0.05m,弯
管曲率半径R=d,管段沿程水力摩擦系数λ=0.0264,实
测AB两端测压管水头差△h=0.63cm,100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3,试求弯管局部水头损失系数。
11、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b=1.5m,槽长L=120m。
进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。
12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m,已知单宽流量q=14.72m2/s,当坝下游水深ht=4.7m时,1)求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2
2)坝下游发生何种形式的水跃?
是否需要修建消能工?
解:
1)计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态,
m
因为收缩断面水深hc=1.1mhk为急流,下游水深ht=4.7m>hk为缓流,
所以溢流坝下游必定发生水跃。
2)计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc2
hc2=
=
=5.81m
因为hc2>ht,该水跃为远驱水跃。
3)溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池。
13、矩形断面渠道中有一平板闸门,渠宽b=3m。
闸前水深H=4m,闸下收缩断面水深hc=0.8m,
已知渠道流量Q=18m3/s。
取动能和动量校正系数
均为1。
求水流作用于闸门上的作用力。
14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计,
已测得压强
=0.5m,
=-0.2m,水管的横
断面积A1=0.002m2,A2=0.001m2,不计水头损失,求通过文丘里流量计的流量Q为多少?
15、管道直径d=10mm,通过流量Q=20cm3/s,运动粘度ν=0.0101cm2/s。
问管中水流流态属层流还是紊流?
若将直径改为d=30mm,水温、流量不变,问管中水流属何种流态?
16、有一水电站引水钢管,管道长度L=2000m,管中水流的流速v=2m/s,管道水击波波速C=1172m/s。
由于管道末端阀门在2秒内完全关闭,产生水击。
试判断水击类型;并求管中水击压强水头ΔH。
17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝,溢流堰宽b=10m,在设计水头
Hd=2.50m时的流量系数为md=0.502,堰高P1=16m。
问:
(1)不考虑侧收缩和淹没影响,求通过堰型溢流的流量Q。
(2)若坝下收缩断面处水深hc=0.8m,当坝下游水深ht=3.5m时,坝下游是否发生水跃?
如发生水跃,属于何种形式的水跃?
是否需要修建消能工?
18、有一矩形断面渠道底宽b=1.5m,底坡i=0.0004,糙率n=0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求通过的流量Q。
19、图示一水平放置的弯管,直径D=0.2m,转角α=90°,1-1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2,2-2断面与大气连通,管中流量为Q=0.1m3/s,求水流通过弯管时对管壁的作用力。
(取动能校正系数和动量修正系数均为1)
20、
A
求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。
已知水深H=4m,板宽B=2m。
21、有一浆砌块石的矩形断面渠道,糙率n=0.025,宽b=6m,当Q=14.0m3/s时,渠中均匀水深h=2m,试判断渠道中的明渠水流流态。
22、某矩形断面渠道,通过的流量为Q=30m3/s,底宽为b=5m,水深为h=1m,判断渠内水流是急流还是缓流?
如果是急流,试计算发生水跃的跃后水深是多少。
23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门,已知平板闸门的宽度b=6m,闸前水深为H=4m,闸孔流量系数μ=0.45,闸门开度e=0.5m,闸底板与渠底齐平。
(1)不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。
(2)若闸下收缩水深hc=0.4m,下游水深ht=2.5m,判断闸下水跃衔接的形式,并确定是否需要修建消力池?
。
hc
24、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m,
门重G=9800N,α=60°,h1=1m,h2=1.73m。
试求:
下游有水时启门力T,
25、有一水平放置的管道(如图)。
管径d1=10cm,d2=5cm。
管中流量Qv=10L/s。
断面1处测管高度H=2m。
不计管道收缩段的水头损失。
取动能与动量校正系数均为1。
求水流作用于收缩段管壁上的力。
26、有一浆砌块石的矩形断面渠道,糙率n=0.025,宽b=5m,当Q=15.0m3/s时,渠中均匀水深h=2m,试判断渠道中的明渠水流流态。
27、有一单孔水闸,平板闸门孔宽=3.0m,闸门开度e=0.5m,闸前水深H=6.0m,闸孔流量系数μ=0.556,闸底板与渠底齐平。
不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。
28、水温10。
C时水流的运动粘滞系数为ν=0.0131cm2/s,水管的直径为10cm,管中流速为100cm/s,试判别水流流态。
29、有一矩形断面渠道均匀流,底宽b=10m,水深h=3m,糙率n=0.014,底坡i=0.001。
如流动在紊流粗糙区,求谢才系数C和流量Q,并判别是急流还是缓流。
30、有一虹吸管(如图)。
已知管径d=10cm,h1=1.5m,h2=3m,不计水头损失,取动能校正系数α=1。
求断面c-c中心处的压强pc。
32、有一单孔水闸,平板闸门孔宽b=3.0m,闸门开度e=0.5m,闸前水深H=6.0m,闸孔流量系数μ=0.556,闸底板与渠底齐平。
不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。
33、某单孔WES型实用堰,孔净宽=18.0m,上游堰高P=35m,堰顶水头H=3.2m,已知实用堰的流量系数m=0.502,不考虑侧收缩系数影响。
堰下游收缩断面的水深hc=0.5m,收缩断面的宽为54m,下游水位低于堰顶,下游水深ht=3.5m。
(1)求通过实用堰的流量Q
(2)确定堰下游水跃衔接形式,说明堰下游是否需要修建消能设施?
(3)如采用底流式消能,消能池中的水跃应达到什么要求?
34、图示直径为20mm,长450m的管道自水库取水并泄入大气中,出口比水库水面低13m,已知沿程水头损失系数λ=0.04,进口局部水头损失系数ζ=0.5,求泄流量Q。
(按短管计算)
35、图示左边为一封闭容器,盛有密度ρ1=ρ2=1000kg/m3的水,深度h1=3m。
容器侧壁装有一测压管,H=0.5m。
右边为敞口盛水容器,水深h2=2.2m。
求中间隔板A、B、C三点的压强。
(10分)
36、已知如图所示的文丘里管,管路中通过流量Q=10l/s,d1=5cm,p1=78.4Pa,如果使
断面产生真空压强为6.37kPa,问d2应为多少?
(不计水头损失)(10分)
37、有一矩形断面渠道,底宽b=1.5m,底坡i=0.0004,糙率n=0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求通过的流量Q,并判别是急流还是缓流。
38、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。
已知渠宽b=18m,流量Q=265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m当坝下游水深ht=4.7m时,问:
(1)、坝下游发生何种形式的水跃?
(2)、是否需要修建消能工?