工程流体力学试题及答案1Word文件下载.docx
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a、恒定流动;
b、均匀流动;
c、层流运动;
d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
(5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(答案:
a、8;
b、4;
c、2;
d、1。
(6已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于答案:
c
a、层流区;
b、紊流光滑区;
c、紊流过渡粗糙区;
d、紊流粗糙区
(7突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。
已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为答案:
a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m
(8在明渠中不可以发生的流动是(答案:
a、恒定均匀流;
b、恒定非均匀流;
c、非恒定均匀流;
d、非恒定非均匀流。
(9在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:
b。
a、均匀缓流;
b、均匀急流;
c、非均匀缓流;
d、非均匀急流。
(10底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为答案:
a、缓流;
b、急流;
c、临界流;
(11闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案:
d成正比。
a、1次方
b、2次方
c、3/2次方
d、1/2次方
(12渗流研究的对象是(答案:
a的运动规律。
a、重力水;
b、毛细水;
c、气态水;
d、薄膜水。
(13测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:
a、文丘里计
b、毕托管
c、测压管
d、薄壁堰
(14按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为答案:
a、1米,λQ=1000;
b、10米,λQ=100;
c、1米,λQ=100000;
d、10米,λQ=100000。
2、判断题:
(每小题2分
(1任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。
(错误
(2水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
(
错误
(3水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
(4粘滞性是液体产生水头损失的内因。
正确
(5同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
(6在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。
(7矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。
(8断面比能沿流程总是减小的。
(9在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。
(10渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。
(
3、填空题:
(每小题2~4分
(1牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿液体。
(2液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为
⎽⎽⎽⎽⎽⎽2⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽kN/m2,真空度为不存在。
(3只受重力作用,静止液体中的等压面是⎽⎽⎽⎽水平面⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
(4实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是⎽⎽⎽答案:
液体存在粘滞性和
边界的影响⎽。
(5水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h⎽>
⎽⎽⎽hk,弗汝德数Fr⎽<
⎽⎽⎽⎽1。
(6在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越⎽⎽大⎽⎽。
(7根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为⎽⎽⎽⎽短管⎽⎽⎽和⎽⎽⎽⎽长管⎽⎽⎽⎽。
(8在水击计算中阀门关闭的时间Ts<
水击相长Tr的水击,称为⎽⎽⎽⎽⎽⎽直接⎽⎽⎽⎽
水击,把Ts>
Tr的水击称为⎽⎽⎽⎽⎽间接⎽⎽⎽⎽⎽水击。
(9a2型水面曲线是发生在⎽⎽⎽陡坡⎽⎽坡上的⎽⎽⎽⎽缓流⎽⎽⎽⎽流(指急流或缓流
的水面线,这时弗汝德数Fr沿程⎽⎽减小⎽⎽⎽⎽(指增大、减小或不变
(10溢流堰的过堰流量与堰顶水头的⎽⎽⎽3/2⎽⎽⎽⎽⎽次方成正比。
(11泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深
hc’’⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽ht(ht为下游河道的水深,填写<
、=、>
符号
填写<
(12按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=⎽⎽⎽4m/s⎽⎽⎽⎽⎽m/s。
4、问答题:
(每小题3~4分
(1什么是理想液体?
为什么要引入理想液体的概念?
理想液体是指没有粘滞性的液体。
实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大
困难。
为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。
这是水力学重要的研究方法。
(2“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?
为什么?
这种说法错误的。
均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。
当
流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。
(3简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
通过尼古拉兹实验可以发现:
在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反
比;
在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;
在紊流光滑区λ=f1(Re;
过渡区λ
=f2(Re,;
粗糙区λ=f3(,紊流粗糙区又称为阻力平方区。
(4为什么舍齐公式只适用于阻力平方区?
答案:
舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流
几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。
(5流动相似的含义是什么?
流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。
其中几何相似是前提,动力
相似是保证,才能实现流动相似。
(6从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,
因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。
所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
(7分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?
急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;
缓流的控
制断面在下游,其原因与急流正好相反。
(8在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?
达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;
而杜
比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJ。
5、作图题:
(1定性绘出图示管道(短管的总水头线和测压管水头线。
(5分
R
∆R∆iRC
v=
解:
。
水力摩擦系数λ=0.024,上下游水位差H=3m。
求通过的流量Q?
(10分
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
g
vRlhHw24(2
∑+==ξλ(5分计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数
9.10.15.022.02.0=++⨯===∑ξχ
mAR将参数代入上式计算,可以求解得到
/sm,m/s3662.216.4===∴vAQv(5分
即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。
(2从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图。
橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径
d=2.0cm。
水头H=5.5m。
由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。
用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。
如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。
(15分
以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面1—1和喷
嘴出口断面2—2的能量方程
Hvg
++=+++000020522.(5分求得喷嘴出口流速和流量为vg22599=⨯=.ms
sm3000314
.022==AvQ(1.5分橡胶管道内的流速为sm706.03
3==AQv(1分
对于喷嘴建立x
(3233xxvvQRAp-=-ρβ
79.187(3233=--=vvQApRρN(6.5分
水流对喷嘴冲击力为R¢
=-R即为手握喷嘴所需之力。
(3)有一梯形渠道,底宽底坡i=0.001。
如流动在紊流粗糙区,求通过的流量Q。
解:
计算渠道断面水力要素,过流断面面积湿周水力半径舍齐系数通过的流量A=bh+mh22(1分(9分b=10m,水深h=3m,边坡为1:
1,糙率n=0.014,=39m2m(1.5分(1.5分x=b+21+mh=18.49R=Ax=2.111m12(1分/sC=1nR6=80.90m(2分(3分Q=AC(Ri0.5=144.93m3/s(4)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)坝下游是否发生水跃?
2)如发生水跃,属于何种形式的水跃?
3是否需要修建消能工?
若需要修建消能工,估算消力池深。
1计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态,q=Q/B=265/18=14.72m3/smhk=(12分(4分)(4分)(4分)aq32=314.729.82=2.81gm因为收缩断面水深hc=1.1m<
hk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hc"
hc"
=2(1+8gh3-1c1.1´
(1+8´
14.7223hcq2=2因为9.8´
1.1-1=5.81mhc"
>
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。
估算消力池深d,取水跃淹没系数sj=1.05则池深约为d=sjhc"
-ht=1.0535.81–4.7=1.40m6