全国2001年10月高等教育自学考试
水力学试题
课程代码：02444
第一部分 选择题(共20分)
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有
一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( ) A.3.75×10-9Pa·s B.2.4×10-3Pa·s C.2.4×105Pa·s D.2.4×109Pa·s 2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面
3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( ) A.QA>QB B.QA=QB C.QA 4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度?B=2?A，两管的水头损失关系为( ) A.hfB=hfA B.hfB=2hfA C.hfB=1.41hfA D.hfB=4hfA 5.如图所示，水泵的扬程是( ) A.z1 B.z2 C.z1+ z2 D.z1+ z2+hw 6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( ) A.给定水深h，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h与底宽b C.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽b D.给定水力坡度J，求水深h与底宽b 7.断面单位能量e随水深h的变化规律是( ) A.e存在极大值 B.e存在极小值 C.e随h增加而单调增加 D.e随h增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M3型 B.C3型 C.S3型 D.H3型 02444 水力学 第 1 页 共 5页 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( ) A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( ) vlv2l2vl2v2l A. B. C. D. vvvv第二部分 非选择题(共80分) 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Rec为______。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。 15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 16.渠道中的水深h大于临界水深hc时，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21.粘性 22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.试述液体静力学的基本方程z?p?C及其各项的物理意义。 ?g27.如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρoil=800kg/m3，用来测定水管中的A点流速uA，若读数△h=200mm，求该点流速μA。 28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态? 29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲线的变化趋势。 五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分) 30.如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°， 其自重G=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。 31.如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径 d2=100mm，水银差压计读数y=20mm，水银密度ρm=13.6×103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。 02444 水力学 第 2 页 共 5页 32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。已知渠道长l=500m,底宽b=3.2m，渠中水深h0=1.6m,粗糙 系数n=0.025，通过的流量Q=6m3/s，试求沿程水头损失。 33.水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m3/s,各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径d1=d4=200mm(比阻 26 a1=a4=9.029s/m),d2=d3=150mm(比阻 26 a2=a3=41.85s/m), 试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3； (2)水塔水面高度H。 全国2001年10月高等教育自学考试 水力学试题参考答案 课程代码：02444 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 1.B 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 11.密度 12.时间 13.2300或2000 14.淹没 15.大 16.缓流 17.共轭水深 18.急流 19.均匀 20.弗劳德 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21.相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切 变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。 22.设想过流断面上速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此速度v定义为该断面 的平均流速，即v?Q A 23.紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力)起控制作用的薄层。 24.水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。 25.正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.物理意义： z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。 p：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。 ?gp Z+:单位重量液体具有的总势能。 ?gp Z+=C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。 ?g 27.解：根据元流伯努利方程，如图，有： pA?2p ?A?B ?g2g?g ?A?2(pB?pA) ? pB?pA?(?g??oilg)?h 02444 水力学 第 3 页 共 5页 =(1-0.8)?103?9.8?0.2 =392Pa 2?392 ?A? 1000 =0.885m/s 答：A点流速为0.885m/s。 28.用临界雷诺数作为流态的判别标准 对于管流： vd?Rec?2300或2000，流动为层流 vvd?Rec?2300或2000，流动为紊流 若 Re?v 若 Re? 对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数 vR Re?，此时，相应的临界雷诺数为575和500 vvR?Rec?575或500，流动为层流 vvR?Rec?575或500，流动为紊流 Re?v Re? 若特征长度取为当量直径，则Rec仍为2300或2000。 dhi?J 29． ?ds1?Fr2 水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流 分子：h 五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)?? 30．闸门AB上的水压力P=?ghc?lb,l表示闸门AB的长度。 hh l??2h hc? sin30?22h P??g??2h?b??ghb?86.44KN 224h 作用点D，AD=l? 331 重力G作用点C，AC==h 2 4l MA?0?Tlcos30??p?h?G?cos30??0 32143(p?h?G?h) T= 3232h?2 =76.34kN 打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN 31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程 22p1a1v1p2?2v2??z2?? z1? ?g2g?g2g 取?1??2=1，有 ? 02444 水力学 第 4 页 共 5页 22v2?v1pp?(z1?1)?(z2?2)2g?g?gpp? (z1?1)?(z2?2)?(m?1)y?0.252m ?g?g?22?d1?d2v1?v244 v1?v2(d2201.)?v2()2?0.25v2 d10.2 将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s 2?d2314.?01.22 ?2.295?Q=v2=0.018m/s 44bh03.2?16.??0.8m 32.R= b?2h03.2?2?16.11/610.5 R??08.1/6=38.54m/s n0.0252 A=bh0=5.12m Q6 v?=1.17m/s A=512.v2117.2 v?cRJ,J?2?=0.00115 2CR38.54?0.8 hf?Jl?000115m .?500?0576. C= 33.(1)hf2?hf3 22a2l2Q2?a3l3Q3 Q22l3 ()??4Q3l2Q 2?2 Q3 Q2+Q3=0.1m/s 3 得 Q3=0.033m/s 3 Q2=0.067m/s (2)H=hf1?hf2?hf4 222 =a1l1Q1=27.45m ?a2l2Q2?a4l4Q43 02444 水力学 第 5 页 共 5页