西安理工大学历年硕士水力学试题0211年高清版.docx

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西安理工大学历年硕士水力学试题0211年高清版

1、设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体（油），如图所示。

立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。

已知套管长度l=0.2m，重量G＝1.96N，径d=0.05m，套管与立柱径向间隙厚度δ＝0.0016m，液体的粘度μ=9.8Pa·s。

试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。

（2002）

第1题图

1、如图所示，液面上有一面积A=0.12m2的平板，以V=0.5m/s的速度作水平等速直线运动，形成运动平板与静止平板间液体的层流运动。

已知平板间的液体分为两层，它们的动力粘滞系数与厚度分别为：

μ1=0.142N·s/m2，δ1＝1mm；μ2=0.235N·s/m2，δ2＝1.4mm。

若每层液体速度沿铅垂方向呈直线分布，求：

（1）定性绘制平板间液体的流速分布；

（2）平板所受水平拉力。

（空气阻力很小，可略去不计）。

（2003,2006a）

第1题图

1、（本题20分）如图所示，上下两个圆盘半径均为R，间隙为δ，其间充满动力粘度为μ的油液。

下盘不动，上盘绕中心轴以每分钟n转旋转。

若上、下盘间油液流速呈线性分布，求：

（1）施加于上盘的阻力矩M的表达式；

（2）R＝0.25m，δ=1mm，μ=0.01Pa·s，n=1200转/分。

M=?

（2004a，2005a,2007b）

1、（本题20分）质量为25kg、长为60cm、宽为60cm的平板，以0.3m/s匀速地沿一个边坡系数为2.4（ctgα=2.4）的斜面滑下，如图所示。

板与斜面间的油层厚度δ＝1mm，油的密度为920kg/m3，求油的动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν。

（2004b）

1、（本题20分）图示为一园锥体绕竖直中心轴等速旋转，锥体与固定的外锥体之间的隙缝δ=1mm,其中充满μ=0.1Pa·s的润滑油，已知锥体顶面半径R＝0.3m，锥体高度H=0.5m。

当旋转角速度ω=16rad/s时，求所需的旋转力矩M（隙缝中油的速度按直线变化）。

（2005b,2007a）

1、如图所示，一木块在上层液体表面上以速度v运动。

两液层的厚度δ一样，粘度不同，动力粘度分别为μ1和μ2。

设液层间的流速按直线分布。

试绘制平板间液体的流速分布图和切应力分布图，并求液层交界面上的流速u。

（2006b）

2、一球形盛水容器，容器由两个半球面用螺栓连接而成，如图所示。

已知球径d=4m，水深H=2m，试求作用于螺栓上的拉力（不计容器的自重）。

（2002）

第2题图

2、如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB，宽度1m，半径为1m。

已知：

h1=2m，h2=3m。

求：

（1）试绘制水作用于曲面AB上的压力体图与其铅垂投影面上的压强分布图；

（2）水作用于曲面AB上的静水总压力的大小与方向。

（2003）

第2题图

2、（本题20分）某容器如图所示。

AB为1/4的圆柱曲面，半径R＝0.4m，其宽度（垂直于纸面）b=1.0m。

容器盛有密度ρ1=816kg/m3，ρ2=918kg/m3的两种不相混合的液体，深度h=0.8m。

要求：

（1）绘制水作用于曲面AB上的压力体图与铅垂投影面上的压强分布图；

（2）求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小与方向。

（2004a,b;）

2、（本题20分）在倾角

=45︒倾斜壁上有一个半径R=0.5m的半圆柱形曲面AB，曲面圆心O点至水面的高度H=2m，曲面宽度b=2m，如图所示。

要求：

（1）绘制水作用于曲面AB上的压力体图以与铅垂投影面上的压强分布图；

（2）求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小、方向与作用点的位置。

（2005a,2007b）

2、（本题20分）圆柱曲面AB的一侧受两种液体的作用，如图。

上层液体深度h1=1.5m，密度ρ1=867kg/m3。

下层液体深度h2=1m，密度ρ2＝1000kg/m3。

曲面宽度b=2m。

圆弧半径R=1m。

要求：

（1）绘出曲面上水平分力的压强分布图与垂直分力的压力体图；

（2）计算曲面静水总压力P与其方向。

（2005b,2007a）

3、图示为圆弧曲面AB，已知半径R=2m，宽度b=1m，h=4m，。

（1）绘出曲面AB上水平分力的压强分布图与垂直分力的压力体图；

（2）计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。

（2006a）

3、图示为盛水容器，其中AB为3/4圆柱曲面，半径R=0.6m，圆心O点以上的水深H=1.2m。

垂直于纸面的长度L=3m。

（1）绘出曲面AB上水平分力的压强分布图与垂直分力的压力体图；

（2）计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。

（2006b）

3、一洒水车，如图所示，以0.98m/s2的等加速度向前行驶。

设以水面中心点为原点，建立xOz坐标系，试求自由表面与水平面的夹角θ。

又自由表面压强p0=98kPa，车壁某点A的坐标为x=-1.5m，z=-1.0m，试求A点的压强。

（2002）

3、在作等角速度旋转的物体上，装有一U型管式角速度测定仪，如图所示。

测得U型管液面高差Δz=0.272m，两支管旋转半径分别为R1=7.5cm，R2=37.5cm。

求该物体的旋转角速度ω。

（2003）

第3题图

3、（本题20分）一水箱以水平加速度a=3m/s2运动，水箱尺寸如图所示。

水箱静止时盛水深度为1.5m。

当水箱加速运动时，求：

（1）水面与水平面所成夹角θ；

（2）底面最大压强pmax；（3）底面最小压强pmin。

（2004a,b）

3、（本题20分）如图所示为一长方形水车，长3m，宽1.5m，高1.8m，试求：

（1）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，将有多少水量溢出？

（2）为了使水不溢出，最大允许加速度多大？

（3）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，水车底板所受的静水总压力为多大？

（2005a,b,2007a,b）

2、有一圆柱形容器，顶部设一通气管，如图所示。

已知圆柱半径R=0.5m，圆柱形容器顶部通气管中的水面与容器顶盖齐平。

容器以等角速度ω=2π/s绕铅垂中心轴旋转。

试推导该容器液体压强p的计算公式，并求容器顶盖上所受的总压力P。

（2006a,b）

4、设水流从水箱经过水平串联管路流出，管路末端为收缩的圆锥形喷嘴，在第二段管道中有一半开的闸阀，如图所示。

已知流量Q=0.025m3/s，d1=0.15m，l1=25m，d2=0.125m，l2=10m，d3=0.1m；沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：

ζ1=0.5（进口），λ1=0.0366，ζ2=0.15（突然缩小）,λ2=0.039,ζ3=2.0（阀门）,ζ4=0.15（喷嘴）。

试求水箱中所需水头H，并定性绘出测压管水头线和总水头线。

（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计；所给局部阻力系数都是对局部损失后的平均流速而言）。

（2002,2005b,2007a）

第4题图

4、图示为虹吸管。

已知上下游水位差z=4m，管道总长L=20m，管径d=100mm。

沿程水头损失系数λ=0.026。

进口局部水头损失系数为ζ1=0.8；两转弯处局部水头损失系数均为ζ2=0.15;阀门局部水头损失系数为ζ3=0.2；出口局部水头损失系数ζ4=1。

求虹吸管的流量Q，并定性绘出虹吸管的总水头线和测压管水头线。

（2003）

第4题图

4、（本题25分）某输水管如图所示。

已知管径d1=200mm，d2=100mm；管长L1=20m，L2=10m；沿程水头损失系数λ1=0.02，λ2=0.03。

各局部水头损失系数为：

进口ζ1=0.5，转弯（A、B两处共计）ζ2=0.6，收缩ζ3=0.4（对应于大管流速），阀门ζ4=2.06。

管道水头H=20m。

试求：

（1）求通过输水管的流量Q；

（2）定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。

（2004a,b）

4、（本题25分）水泵将水抽至水塔，如图所示，已知水泵功率P=18.37kw，抽水流量Q=100L/s，吸水管长度l1=8m，压水管长度l2=50m，管径D=300mm，沿程水头损失系数λ=0.025。

水泵允许真空值hv=6m水柱。

水泵总效率η=75%。

局部水头损失系数：

进口ζ1=6；转弯ζ2=0.4；出口ζ3=1。

求：

（1）水泵提水高度z；

（2）水泵最大安装高度zs。

（2005a,2007b）

4、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。

已知管道直径d=300mm，管道全长L=90m，沿程水头损失系数λ=0.03，局部水头损失系数：

进口ζ1=0.5，转弯ζ2=ζ3=0.3，出口ζ4=1.0。

出口中心在下游水面以下深度h2=2.3m。

在距出口l=30m处有一水银测压计，其液面高差Δh=0.5m，较低的水银液面至管轴的高度h=1.5m。

试确定：

（1）测压计所在断面形心点的压强水头；

（2）通过管道的流量Q；（3）两水池的水位差Z；（4）定性绘出测压管水头线和总水头线。

（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计）（2006a）

4、等直径有压管道如图所示。

管径d=0.2m，管长l1=l2=12m，水头H=10m，hs=1m。

沿程水头损失系数λ=0.023。

局部水头损失系数：

进口ζ1=0.7，转弯ζ2=0.29。

取动能校正系数为1.0。

求：

（1）通过管道的流量Q；

（2）管道B断面处的相对压强pB；（3）定性绘出测压管水头线和总水头线。

（2006b）

5、设水由水箱经管嘴射出，如图所示。

已知水头为H（恒定不变），管嘴截面积为A，水箱水面面积很大。

若不计能量损失，试求水作用于水箱的水平分力R。

（2002）

第5题图

5、图示一压力管道的渐变段。

水流由直径dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径dB为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面，A管与B管轴线之间的夹角θ为60o，如图所示。

已知通过的流量为Q=0.1m3/s，渐变段A端断面中心处相对压强pA=120kN/m2，若不计能量损失，试求水流对弯管AB的作用力。

（2003）

第5题图

5、（本题25分）射流以V=19.8m/s的速度从直径d=10cm的喷嘴中射出，打击在对称的角度为1350的圆形曲线叶片上，叶片距喷嘴很近。

（1）若叶片固定，求射流对叶片的冲击力；

（2）若叶片以速度u=12m/s和喷嘴出口处水流同方向运动求射流对叶片的冲击力。

（不计阻力和水重，取动量校正系数为1.0）（2004a,b）

5、（本题25分）图示为水平放置的喷嘴，出口直径d=10cm，管道直径D=40cm，喷射流量Q=0.4m3/s，水流喷入大气中，不计喷嘴的水头损失。

取动能校正系数与动量校正系数均为1.0，求：

（1）螺栓所在断面上的动水压强水头；

（2）水流作用于螺栓群上的水平总拉力。

（2005a）

5、（本题25分）图示为一短管出流，水头H=9m，直径D=100mm，管长L=10m，管轴线水平，进口水头损失系数ζ=0.5，沿程水头损失系数λ=0.02。

管道末端为一喷嘴，其出口直径d=50mm，水流喷射在一固定的垂直平板上。

忽略喷嘴的局部水头损失和平板的摩阻力。

射流在同一水平面上，不计射流自重。

试求：

（1）管嘴出口的流速和流量；

（2）水流对平板的冲击力。

（2005b）

5、水平管道末端接一倾斜向上弯形喷嘴（轴线在同一铅直平），转角α=45o，断面1-1、2-2直径分别为d1=200mm和d2=100mm，两断面中心高差Δz=0.2m。

出口断面平均流速v2=10m/s（喷入大气），全喷嘴水头损失hw1-2=0.5v22/2g，断面1-1至2-2间水体重W=196.0N。

试求：

（1）断面1-1中心处的压强；

（2）水流作用于喷嘴的力的大小和方向。

（2006a）

5、图示为一管段渐变段，管轴与水平面夹角α=30o。

渐变段长度L=10m，渐变段中水体重量G=2kN。

进口断面面积A1=0.0314m2，流速v1=1m/s，压强水头p1/γ=50mmH2O。

出口断面面积A2=A1/4。

渐变段水头损失为hw=2v22/2g。

（v2为出口断面流速）。

试求：

（1）渐变段出口断面中心处的压强p2；

（2）固定渐变段镇墩所受的作用力大小与其方向。

（2006b）

5、（本题20分）射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的长方形均质等厚度的板上，如图所示，已知板长60cm，平板上缘悬挂在铰上（铰的摩擦力不计），当射流冲击到平板的图示位置后，平板偏转30°，以后平板不再偏转。

设喷嘴直径d＝25mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断面平均流速v=2.76m/s，喷嘴的局部水头损失系数ξ嘴＝0.3，射流自重不计。

求平板的质量m为多少？

（2007a,b）

6、实验观察与理论分析指出，恒定有压管流的压强损失Δp与管长l、直径d、管壁粗糙度Δ、运动粘滞系数ν、密度ρ、流速V等因素有关。

试用π定理求出计算压强损失Δp的公式。

（2002,2005a）

6、实验研究表明，恒定有压均匀管流中，管道壁面的剪切应力τ0与断面平均流速V、水力半径R、液体密度ρ、液体的动力粘滞系数μ、与管壁表面的粗糙凸起高度Δ有关。

试用π定理求出管道壁面剪切应力τ0的计算公式，并由此推出计算沿程水头损失的基本公式——达西（Darcy）公式。

（2003,2006a,2006b）

6、（本题20分）实验观察与理论分析指出，管道壁面上的切应力τ0与断面平均流速V、管道直径d、液体密度ρ、液体的动力粘滞系数μ、管壁粗糙度Δ等因素有关。

试用π定理推导计算切应力τ0的公式。

（2004a,b）

6、（本题20分）试用π定理分析曲线型实用堰的单宽流量q的表达式。

假设单宽流量q与堰上水头H、重力加速度g、流体密度ρ、运动粘滞系数ν、与表面力系数σ有关。

（2005b）

7、雷诺实验装置由哪几部分组成？

试绘出实验装置示意图，简述实验现象，并指出实验中应注意的问题。

（2002）

7、试设计一实验装置，以便研究管道系统中900弯头的局部水头损失系数的大小。

要求：

（1）绘出实验装置示意图；

（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。

（2003,2006a,2006b）

7、（本题20分）试设计一实验装置，以便研究管道系统中阀门的局部水头损失系数的大小。

要求：

（1）绘出实验装置示意图；

（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。

（2004a,b）

7、（本题20分）有一长度为L径为D的直管道，该管道已经使用多年。

试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。

要求：

（1）绘出实验装置示意图；

（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以与可能出现的研究结果。

（2005a,b）

6、（本题20分）有一长度为L径为D的直管道，该管道已经使用多年。

试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。

要求：

（1）绘出实验装置示意图；

（2）说明实验装置各组成部分的作用；（3）简述试验方法、实验原理以与可能出现的研究结果。

（2007a,b）

西安理工大学

2008年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸

考试科目水力学

使用试题学科、专业水利、环境等专业

（共题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。

）

（请将正确答案、必要的图示等写在答题纸上，不必抄题，但需标明题号。

）

一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”，每题2分,共10分）

1、公式

=

（du/dy），适用于牛顿液体和非牛顿液体。

2、在连续介质假设的条件下，可以不研究液体分子的运动。

3、重力与离心惯性力同时作用时，相对静止液体中任一点的压强可用公式p=p0+γh计算。

4、才公式U=C（RJ）1/2仅适用于阻力平方区紊流。

5、小孔口a和圆柱形外管嘴b的直径与作用水头均一样，则孔口流量Qa小于管嘴流量Qb。

二、单项选择题（每题2分,共20分）

1、理想液体是（）

（1）没有切应力又不变形的液体；

（2）没有切应力但可变形的一种假想液体；

（3）有切应力而不变形的液体。

（4）切应力与剪切变形率成直线关系的液体；

2、有一管流，属于紊流粗糙区，若管径不变，欲增大粘滞底层厚度，则可以（）

（1）增大流速；

（2）减小流量；

（3）减小液体粘度；（4）升高液体温度。

3、两根直径不等的管道，一根输油，一根输水，两管中流速也不同，油和水的下临界雷诺数分别为Rec1和Rec2，则它们的关系是（）

（1）Rec1>Rec2；

（2）Rec1

（3）Rec1=Rec2；（4）无法确定。

4、圆管均匀紊流的断面流速分布符合（）

（1）直线分布；

（2）对数分布；（3）正态分布；（4）抛物线分布。

5、雷诺数的物理意义是（）

（1）重力与惯性力之比；

（2）重力与粘滞力之比；

（3）粘滞力与惯性力之比；（4）惯性力与粘滞力之比。

第2页共3页

6、图示为置于地面的五个容器，各容器底面积和水深均相等，若不计容器自重，则底部静水总压力等于地面所受的力的情况是（）

（1）a;

（2）b;（3）c;（4）d。

7、图示为一并联长管道。

已知管道1的流量Q1大于管道2的流量Q2，则单位时间通过管道1和管道2的液体的总机械能损失ρgQ1hf1与ρgQ2hf2的关系为（）

（1）两者相等；

（2）前者大于后者；（3）前者小于后者；（4）无法确定。

8、用物理量Δp（压强差）、ρ（密度）、l（长度）、qv（流量）组成的无量纲数应为（）

（1）

（2）

（3）

（4）

9、紊流过渡粗糙区的沿程水头损失系数（）

（1）只与雷诺数有关；

（2）只与相对粗糙度有关；

（3）只与绝对粗糙度有关；（4）与相对粗糙度和雷诺数有关。

10、管流的负压区是指测压管水头线（）

（1）在基准面以下的部分；

（2）在下游自由水面以下的部分；

（3）在管轴线以下的部分；（4）在基准面以上的部分。

三计算题（共120分）

1、（本题20分）设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体（油），如图所示。

立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。

已知套管长度l=0.2m，重量G＝1.96N，径d=0.05m，套管与立柱径向间隙厚度δ＝0.0016m，液体的粘度μ=9.8Pa·s。

试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。

第3页共3页

2、（本题20分）如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB，宽度1m，半径为1m。

已知：

h1=2m，h2=3m。

求：

（1）试绘制水作用于曲面AB上的压力体图与其铅垂投影面上的压强分布图；

（2）水作用于曲面AB上的静水总压力的大小与方向。

第1题图第2题图

3、（本题20分）一洒水车，如图所示，以0.98m/s2的等加速度向前行驶。

设以水面中心点为原点，建立xOz坐标系，试求自由表面与水平面的夹角θ。

又自由表面压强p0=98kPa，车壁某点A的坐标为x=-1.5m，z=-1.0m，试求A点的压强。

4、（本题20分）等直径有压管道如图所示。

管径d=0.2m，管长l1=l2=12m，水头H=10m，hs=1m。

沿程水头损失系数λ=0.023。

局部水头损失系数：

进口ζ1=0.7，转弯ζ2=0.29。

取动能校正系数为1.0。

求：

（1）通过管道的流量Q；

（2）管道B断面处的相对压强pB；（3）定性绘出测压管水头线和总水头线。

第3题图第4题图

5、（本题20分）图示一压力管道的渐变段。

水流由直径dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径dB为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面，A管与B管轴线之间的夹角θ为60o，如图所示。

已知通过的流量为Q=0.1m3/s，渐变段A端断面中心处相对压强pA=120kN/m2，若不计能量损失，试求水流对弯管AB的作用力。

第3页共3页

第5题图

6、（本题10分）在以原点为圆心，半径r≤2m的区域，流速场可表示为

m/s，

m/s，

m/s，

求：

（1）各坐标方向的加速度分量；

（2）空间点x=1m，y=1m，z=1m处的加速度；

（3）判断此流速场是否满足连续性方程。

7、（本题10分）试用π定理分析曲线型实用堰的单宽流量q的表达式。

假设单宽流量q与堰上水头H、重力加速度g、流体密度ρ、运动粘滞系数ν、与表面力系数σ有关。

西安理工大学

2009年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸A

考试科目水力学基础

使用试题学科、专业水利工程、环境工程、农业水土工程等

（共四大题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。

）

一、判断题（每小题2分，共12分）

1、若层流流速分布如图所示,则其切应力沿y方向为均匀分布。

（）

题一、1图题一、2题图

2、图中沿斜面上A点的静水压强为pn，则A点水平和铅直方向的静水压强分别为px＝pncosα和py＝pnsinα。

（）

3、在渐变流动中，流程中各过水断面上任何一点的（z+p/ρg）值都相等。

（）

4、在同样的边界条件下，紊流过水断面上的流速分布比层流要均匀。

（）

5、输水圆管由直径为d1和d2的两段管路串联而成，且d1>d2，流量为qv时相应雷诺数为Re1和Re2，则Re1>Re2。

（）

6、流场中某点的速度不随时间变化，则该点的加速度必为零。

（）

二、选择题（每小题2分，共18分）

1、牛顿内摩擦定律适用的条件是（）

（1）理想液体，层流运动；

（2）牛顿液体，均匀流；

（3）牛顿液体，层流运动；（4）理想液体，恒定流。

2、容器中盛有两种不同重度的静止液体，如图所示，作用在容器AB壁面上的静水压强分布图应为（）

（1）a

（2）b（3）c（4）d

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题二、2题图

3、图示为二根输水管段AB长度L、直径d、高差z、流量qv、糙率n均相等，则二水银压差计中的读数h1与h2的关系为（）

（1）h1>h2

（2）h1

题二、3题图

4、恒定均匀流沿程水头损失系数λ与糙率n有如下关系（）

（1）;

（2）;

（3）;（4）。

5、管流的负压区是指测压管水头线（）

（1）在基准面以下的部分；

（2）在下游自由水面以下的部分；

（3）在管轴线以下的部分；（4）在基准面以上的部分。

6、图示A、B两管的管径与糙率均一样，且水位差h1=h2。

若要使流量qvA=qvB，则两管的长度LA与LB的关系为（）

（1）LA=LB；

（2）LALB；（4）无法确定。

题二、6题图

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7、不满足不可压缩液体连续性的流动是（）

（1）

（2）

（3）