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水力学(水动力学基础)-试卷1

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水力学（水动力学基础）-试卷1
(总分：70.00，做题时间：90分钟
一、计算题(总题数：25，分数：50.00
1.已知流速场（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：
ax|M,t=2+2×0×(6+2×3×0+1-2×3(3×0+10×1=一

3
2
，求空间点M(3，0，2在t=1时的加速度。
58同理ay|M,t=一10，az|M,t=0，解析：
2.图3—9所示收缩管段长l=60cm，管径D=30cm，d=15cm，通过流量Q=0．3m／s。如果逐渐关闭闸门，使流量线性减小，在30s内流量减为零。求在关闭闸门的第10秒时，A点的加速度和B点的加速度(假设断面上流速均匀分布。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：流量线性减小，管中流量随时间变化的表达式为管内流速为解析：
3.试求下列各种不同流速分布的流线和迹线。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：恒定流流线与迹线重合。解析：
4.已知流体的速度分布为ux=1一y，uy=t。求t=1时过(0，0点的流线及t=0时位于(0，0点的质点轨迹。
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：(1流线(2先由迹线方程解析：
5.有一底坡较陡的渠道如图3-10所示，水流为恒定均匀流，设A点距水面的铅直水深为3．5m。以过B点的水平面为基准面计算A点的位置水头、压强水头、测压管水头并在图上标明。（分数：2.00）

由t=1，x=0，y=0代入得：c=0。故所求流线方程为y一2y+2x=0
t=0，x=0，y=0,c=0，c=0所求迹线方程为12

2

对于A点所在的均匀流管段，
对于B点所在的非均匀流管段，管内流速为

流线为圆心在原点的同心圆，恒定流迹线与流线重合。y一3xy=c
22
将上式代入迹线方程

__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：过A点取过水断面a一a’,以B点为基准面z=一3．5m，z=一(3．5-3．5×cosAa
2
30°=一0．875(m过水断面a一a"的压强符合静水压强分布，各点测压管水头相等：
解析：
6.如图3—11所示，水流从水箱经过管径d1=5cm，d2=2．5cm的管道在C处流人大气，已知出口断面平均流速为1m／s，求AB管段的断面平均流速。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：根据总流连续性方程解析：
7.对于不可压缩液体，下面的流动是否满足连续性条件?(1ux=2t+2x+2y，u=t-y—z，u=t+x—z(2uyz=x+xy一y，uy=x+y，uz=0(3ux=2ln(xy，
2
2
2
2


x

（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：解析：
8.如图3—12所示，某一压力水管安有带水银比压计的毕托管，比压计中水银面的高差△h=2cm，求A点的流速uA。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：解析：
9.在一宽浅式明渠中产生均匀流，现用和比压计相连的两根毕托管量测流速，已知A、B、C各点位置如图3～13所示，γ1=8036N／m。当毕托管位于A、B两点时比压计中的液面差△h1=0．3m，h1=0．6m，当毕托管位于A、C两点时比压计中的液面差△h2=0．5m．。求C点的流速uC。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：根据A点的毕托管水头求A点速度：当毕托管处于A、C两点时有：／s解析：
10.圆管水流如图3—14所示，已知：dA=0．2m，dB=0．4m，pA=6．86N／cm，pB=1．96N／cm，vB=1m／s，△z=1m。试问：(1AB间水流的单位能量损失hω为多少米水头?(2水流流动方向是由A到B，还是由B到A?（分数：2.00）

2
2
3




当毕托管处于A、B两点时有：则得：
代入数据解得：u=3．325mC
由于流动为均匀流

__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：设水流由B到A则根据能量方程有；失hω为4．765m水头。解析：
11.有一渐变管，与水平面的倾角为45°，其装置如图3—15所示。1—1断面的管径d1=200mm，2—2断面的管径d2=100mm，两断面间距l=2m，若重度γ’为8820N／m的油通过该管段，在1—1断面处的流速v1=2m／s，水银测压计中的液位差h=20cm。试求：(11—1断面到2—2断面的水头损失hω1-2；(2判断液流流向；(31—1断面与2—2断面的压强差。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：1—1断面与2—2断面的测压管水头差为流从2—2断面流向1—1断面，则解析：
12.铅直管如图3—16所示，直径D=10cm，出口直径d=5cm，水流流入大气，其他尺寸如图所示。若不计水头损失，求A、B、C3点的压强。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：以C—C面为基准面，水面S—S至C—C面的能量方程为：面能量方程为：解析：
13.如图3—17所示，溢流坝过水的单宽流量q=29．8m／s.m，已知1—1断面到c—c断面过坝水流的水头损失
。求hc及vc。

32
3
假设错误，水流由A到B，单位能量损

压强差=4．23m油柱高设液
假设正确，液流从2—2断面流向1—1断面。

水面至A—A断

pA=9．8×4．42=43．3(kN／m水面至B—B面能量方程为：
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：
3
1—1和c—c断面能量方程为：
由连续性方程：q=hcvc=29．8m
／s.m联立求解得：
解析：
14.图3—18所示为一抽水装置。利用喷射水流在喉道断面上造成的负压，可将容器M中的积水抽出。已知H、b、h，如不计水头损失，喉道断面面积A1与喷嘴出口断面面积A2之间应满足什么条件才能使抽水装置开始工作?（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：由水面至1—1断面能量方程得：式相比得：解析：

由水面至2—2断面能量方程得：
两


15.文透里流量计装置如图3—19所示，D=5cm，d=2．5cm，流量系数μ=0．95，在水银比压计上读得△h=20cm。试求：(1管中所通过的流量；(2若文透里管倾斜放置的角度发生变化时(其他条件均不变，问通过的流量有无变化?（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：解析：
16.如图3—20所示，水从d1=0．6m水管进入一水力机械，其入口压强p1=147．1kN／m，出口后流入一个d2=0．9m的水管，此处p2=34．32kN／m，Q=450L／s，设其间能量损失水力机械的功率。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：解析：
17.在测定流量用的密闭水箱中开一直径d=2cm的孔口，为了测定水箱中的压强，安置了一个U形水银测压管，如图3-21所示，设h1=4．0cm，h2=20．0cm，孔口流量系数流量Q(设水箱的断面面积比孔口断面面积大得多。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：管中心压强p1=γmh1数据解得：Q=4．9×10m／s解析：
18.如图3-22所示，一水泵产生水头Hp一50m，水泵吸水管从水池A处吸水，吸水管直径d1=150mm，所产生的水头损失为
,v1为吸水管平均流速，水泵安装高程z2=2m，出水管直径d2=100mm，末端
为出水管断
-4
3
2
2


，求水流供给

由能量方程得：代入已知数据算得：Hm=13．59m功率：N=Hm
Qγ=13．59×0．45×9800=59．9(kW
水头损失为求恒定流的

列1--1断面和2--2断面能量方程：代入
接一管嘴，直径d=76mm，管嘴中心距吸水池水面高30m，出水管所产生的水头损失为3面平均流速，计算：(1管嘴C点的射流流速v；(2水泵入口处B点的压强。（分数：2.00）

__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：以0--0为基准面，1--1断面和3—3断面能量方程为：得：v2=8．76m／s，v1=2．19m／s由1—1断面和2—2断面能量方程得：
B
而代入并解
代入数据计算得：p
=一9．8×3．47≈一34kN／m
2
解析：

19.嵌入支座内的一段输水管，其直径由d1为1．5m变化到d2为1m(图3—23，当支座前的压强p=4个大气压(相对压强，流量Q为1．8m／s时，试确定渐变段支座所受的轴向力R。不计水头损失。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：取如图3—24所示的脱离体：
2
3

由1—1断面和2—2断面能量方程得：
解得：p2=389．9kN／m由动量方程得：P1一P2一R=ρQ(α2’v2一α1’v1取α1’≈α’≈1得：R=P1一P2一ρQ(v2一v1
支座所受的轴向力与支座对水流的轴向力大小相等，
2
方向相反。解析：
20.一水平管道末端装一向上弯曲的喷嘴，转角α=45°，喷嘴的进口直径d=0．20m，出口直径d=0．10m，AB出口断面平均流速vB=10m／s，两断面中心A、B的高差△z=0．2m，通过喷嘴的水头损失中水重G=196N，求水流作用于喷嘴上的作用力F。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：取如图3—25所示脱离体，由A—B两断面能量方程得：
2
，喷嘴
取αA≈αB≈1
解
代入已知数据解得：pA=73835N／m由x方向动量方程：PA—Rx=ρQ(vBx一vA得：Rx=1960．6N由y方向动量方程：一G+Ry=ρQ(vBy一0,Ry=ρQvBsin45°+G解得：水流作用于喷嘴上的作用力F与R大小相等，方向相反。解析：

21.主管水流经过一非对称分岔管，由两短支管射出，管路布置如图3—26所示。出流速度v、v为10m23／s，主管和两支管在同一水平面内，忽略阻力。(1求水体作用在管体上的x和y方向力的大小；(2管径为10cm支管应与x轴交成何角度才使作用力的方向沿着主管轴线?（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：(1
由1—1断面和2—2断面能量方程得：
由x方向动量方程：P1

一Rx=ρQ2v2cos5°+ρQ3v3cos30°一ρQ1v1Rx=P1一ρ(Q2v2cos5°+Q3v3cos30°一Q1v1=144．52(N由y方向动量方程：Ry=ρQ3v3sin30°一ρQ2v2sin5°=152．58(N液体对管体的作用力Fx、Fy的方向与Rx、Ry相反，大小相等。(2设管径为10cm支管与主管轴线成α角，能使作用力的方向沿主管轴线，此时Ry=0，由y方向动量方程得：解析：
22.如图3—27所示，一矩形渠道宽4m，渠中设有薄壁堰，堰顶水深1m，堰高2m，下游尾水深0．8m，已知通过的流量Q=6．8m／s，堰后水舌内外均为大气，试求堰壁上所受动水总压力(上、下游河底为平底，河底摩擦阻力可忽略。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：由x方向动量方程得：取α1’≈α2’=1


3


解析：
23.不可压缩无黏性的液体从平板闸门下缘下泄。液体的密度为ρ，其他量如图3—28所示，为使闸门AB不致被液流冲走，试确定闸门AB每单位宽度需施加的支撑力R与γ(重度、h1、h2的关系式。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：(1由连续性方程得：
(2由1--1．断面和2--2断面的能量方程得：


(3由动量方程得：P1一P2一R=ρq(α2’v2一α1’v1解析：
24.水箱上装一圆柱形内管嘴，管嘴断面面积为A，经管嘴出流的水股收缩断面面积为Ac，则收缩系数
。假设水箱体积很大，水位不变，沿箱壁压强分布可按静水压强分布考虑，此外，不计水头损失。(1证明ε=0．5；(2水股对水箱的反作用力为多少，方向如何?（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：取C--C断面以左整个水箱内的水体为脱离体如图3-29所示，由水平方向的动量方程得：∑Fx=ρQvc=ρAcvc(1除圆孔以外的水箱侧壁压强左右抵消，所以∑Fx=P1=AγH由水面至c--c断面能量方程得：解析：
25.一射流的流速v=30m／s，流量Q=0．036m／s，被一垂直于射流轴线的平板截去其流量的一部分(Q1=0．012m／s，并使射流的剩余部分偏转角度θ，如图3—30所示。若不计摩擦力及液体重量的影响，试求射流对平板的作用力及射流偏转角θ。(注：射流流动在同一水平面上（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：分别写0--0断面与1--1断面，2—2断面的能量方程，得：v=v=v=30m／s(位12能、压能相同，损失为0Q2=Q—Q1=0．036一0．012=0．024(m／s由y方向动量方程得：∑Fy=0=ρQ1v1一ρQ2v2sinθ
x
3
3
3
2
射流对水箱的反作用力与P1大小相等，方向相反。(注意：此
题由于假设不计水头损失，水流情况与实际管嘴出流情况不符

由x方向动量方程得：∑Fx=一Rx=ρQ2v2cosθ一ρQvR
=1000×30×(0．036--0．024×cos30°=456．5(N
解析：
二、判断题请判断下列各题正误。(总题数：10，分数：20.00
26.渐变流与急变流均属非均匀流。(（分数：2.00）A.正确√B.错误解析：
27.急变流不可能是恒定流。(（分数：2.00）A.正确B.错误√解析：
28.扩散管道中的水流一定是非恒定流。(（分数：2.00）

A.正确B.错误√解析：
29.非恒定流一定是非均匀流。(（分数：2.00）A.正确B.错误√解析：
30.水流总是从高处向低处流动。(（分数：2.00）A.正确B.错误√解析：
31.测管水头线沿程可以上升、可以下降、也可以不变。(（分数：2.00）A.正确√B.错误解析：
32.测压管水头线可以高于总水头线。(（分数：2.00）A.正确B.错误√解析：
33.管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流，其管轴压强沿流向增大。（分数：2.00）A.正确B.错误√解析：
34.实际液体恒定总流中总水头线总是沿流程下降的。(（分数：2.00）A.正确√B.错误解析：
35.恒定均匀管流中总水头线与测压管水头线平行。(（分数：2.00）A.正确√B.错误解析：
(

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/355383411b37f111f18583d049649b6649d70966.html

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