1、水力学（水动力学基础）模拟试卷 1 及答案与解析1 已知流速场 ，求空间点M(3，0，2) 在 t=1 时的加速度。2 图 39 所示收缩管段长 l=60cm，管径 D=30cm， d=15cm，通过流量Q=03m 3 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)。3 试求下列各种不同流速分布的流线和迹线。4 已知流体的速度分布为 ux=1 一 y，u y=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。5 有一底坡较陡的渠道如图 3-10 所示，水流为
2、恒定均匀流，设 A 点距水面的铅直水深为 35m。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。6 如图 311 所示，水流从水箱经过管径 d1=5cm， d2=25cm 的管道在 C 处流人大气，已知出口断面平均流速为 1ms，求 AB 管段的断面平均流速。7 对于不可压缩液体，下面的流动是否满足连续性条件?(1)u x=2t+2x+2y，u y=t-yz，u z=t+xz(2)ux=x2+xy 一 y2，u y=x2+y2，u z=0(3)ux=2ln(xy)，8 如图 312 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=2c
3、m，求 A 点的流速 uA。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 313 所示， 1=8036 Nm 3。当毕托管位于 A、B 两点时比压计中的液面差h 1=03m，h 1=06m，当毕托管位于 A、C 两点时比压计中的液面差h 2=05m。求 C 点的流速 uC。10 圆管水流如图 314 所示，已知：d A=02m，d B=04m ，p A=68 6Ncm 2，p B=196Ncm 2，v B=1 ms，z=1m。试问：(1)AB 间水流的单位能量损失 h为多少米水头? (2)水流流动方向是由 A 到 B，还是由 B 到 A?1
4、1 有一渐变管，与水平面的倾角为 45，其装置如图 315 所示。11 断面的管径 d1=200mm，22 断面的管径 d2=100mm，两断面间距 l=2m，若重度 为8820Nm 3 的油通过该管段，在 11 断面处的流速 v1=2ms，水银测压计中的液位差 h=20cm。试求：(1)11 断面到 22 断面的水头损失 h1-2；(2)判断液流流向；(3)11 断面与 22 断面的压强差。12 铅直管如图 316 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、C 3 点的压强。13 如图 317 所示，溢流坝过水的单宽流量 q=
5、298m 3s.m，已知 11 断面到cc 断面过坝水流的水头损失 。求 hc 及 vc。14 图 318 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 ?15 文透里流量计装置如图 319 所示，D=5cm，d=25cm，流量系数 =095，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?16 如图 320 所示，水从 d1=06m 水管进入
6、一水力机械，其入口压强p1=1471kN m 2，出口后流入一个 d2=09m 的水管，此处p2=34 32kNm 2，Q=450Ls，设其间能量损失 ，求水流供给水力机械的功率。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=40cm，h 2=200cm，孔口流量系数 水头损失为 求恒定流的流量 Q(设水箱的断面面积比孔口断面面积大得多)。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
7、均流速，水泵安装高程 z2=2m，出水管直径 d2=100mm，末端接一管嘴，直径 d3=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 为出水管断面平均流速，计算：(1)管嘴 C 点的射流流速 v；(2)水泵入口处 B 点的压强。19 嵌入支座内的一段输水管，其直径由 d1 为 15m 变化到 d2 为 1m(图 323)，当支座前的压强 p=4 个大气压(相对压强) ，流量 Q 为 18m 3s 时，试确定渐变段支座所受的轴向力 R。不计水头损失。20 一水平管道末端装一向上弯曲的喷嘴，转角 =45，喷嘴的进口直径dA=020m ，出口直径 dB=010m，出口断面平均
8、流速 vB=10ms ，两断面中心A、B 的高差z=02m，通过喷嘴的水头损失 ，喷嘴中水重G=196N，求水流作用于喷嘴上的作用力 F。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 326 所示。出流速度 v2、v 3 为 10ms，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?22 如图 327 所示，一矩形渠道宽 4m，渠中设有薄壁堰，堰顶水深 1 m，堰高2m，下游尾水深 08m，已知通过的流量 Q=68m 3s ，堰后水舌内外均为大气，试求堰
9、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)。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 ，其他量如图 328 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 (重度)、h 1、h 2 的关系式。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 =05；(2) 水股对水箱的反作用力为多少，方向如何?25 一射流的流速 v=30m s，流量 Q=0036m 3 s，被一垂直于射
10、流轴线的平板截去其流量的一部分(Q 1=0012m 3s) ，并使射流的剩余部分偏转角度 ，如图 330 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 。(注：射流流动在同一水平面上)26 渐变流与急变流均属非均匀流。 ( )（A）正确（B）错误27 急变流不可能是恒定流。 ( )（A）正确（B）错误28 扩散管道中的水流一定是非恒定流。 ( )（A）正确（B）错误29 非恒定流一定是非均匀流。 ( )（A）正确（B）错误30 水流总是从高处向低处流动。 ( )（A）正确（B）错误31 测管水头线沿程可以上升、可以下降、也可以不变。 ( )（A）正确（B）错误32 测
11、压管水头线可以高于总水头线。 ( )（A）正确（B）错误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。 ( )（A）正确（B）错误34 实际液体恒定总流中总水头线总是沿流程下降的。 ( )（A）正确（B）错误35 恒定均匀管流中总水头线与测压管水头线平行。 ( )（A）正确（B）错误水力学（水动力学基础）模拟试卷 1 答案与解析1 【正确答案】 ax|M,t=2+2 0(6+2 3 0+12)-2 3(3 0+10 1)=一 58 同理 a y|M,t=一 10，a z|M,t=0，【知识模块】 水动力学基础2 【正确答案】 流量线性减小，管中流量随时间变化的表达式为
12、对于 A 点所在的均匀流管段，管内流速为对于 B 点所在的非均匀流管段，管内流速为【知识模块】 水动力学基础3 【正确答案】 流线为圆心在原点的同心圆，恒定流迹线与流线重合。y2 一 3x2y=c 恒定流流线与迹线重合。【知识模块】 水动力学基础4 【正确答案】 (1)流线 由t=1，x=0，y=0 代入得：c=0。故所求流线方程为 y 2 一 2y+2x=0(2)先由迹线方程将上式代入迹线方程t=0，x=0，y=0,c1=0，c 2=0 所求迹线方程为【知识模块】 水动力学基础5 【正确答案】 过 A 点取过水断面 a 一 a,以 B 点为基准面 zA=一 35m，z a=一(35-35co
13、s 230)=一 0875(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：【知识模块】 水动力学基础6 【正确答案】 根据总流连续性方程【知识模块】 水动力学基础7 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础8 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础9 【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、B 两点时有： 当毕托管处于 A、C 两点时有：由于流动为均匀流 则得：代入数据解得：u C=3325ms【知识模块】 水动力学基础10 【正确答案】 设水流由 B 到 A 则根据能量方程有；假设错误，水流由 A 到 B，单位能量损失 h为 4765m
14、 水头。【知识模块】 水动力学基础11 【正确答案】 11 断面与 22 断面的测压管水头差为压强差=423m 油柱高设液流从 22 断面流向11 断面，则假设正确，液流从 22 断面流向 11 断面。【知识模块】 水动力学基础12 【正确答案】 以 CC 面为基准面，水面 SS 至 CC 面的能量方程为：水面至 AA 断面能量方程为：pA=984 42=433(kNm 2)水面至 BB 面能量方程为：【知识模块】 水动力学基础13 【正确答案】 11 和 cc 断面能量方程为： 由连续性方程： q=h cvc=298 m3s.m 联立求解得：【知识模块】 水动力学基础14 【正确答案】 由水
15、面至 11 断面能量方程得： 由水面至 22 断面能量方程得： 两式相比得：【知识模块】 水动力学基础15 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础16 【正确答案】 由能量方程得： 代入已知数据算得： Hm=1359m 功率： N=H mQ=13590 459800=599(kW)【知识模块】 水动力学基础17 【正确答案】 管中心压强 p1=mh1 列 1-1 断面和 2-2 断面能量方程：代入数据解得： Q=49 10-4m3s【知识模块】 水动力学基础18 【正确答案】 以 0-0 为基准面，1-1 断面和 33 断面能量方程为：而代入并解得：v 2=876ms，v 1=219m s
16、由 11断面和 22 断面能量方程得： 代入数据计算得： p B=一 983 47 一 34kN m2【知识模块】 水动力学基础19 【正确答案】 取如图 324 所示的脱离体：由 11 断面和 22 断面能量方程得：解得： p 2=389 9kNm 2 由动量方程得：P 1 一 P2 一 R=Q(2v2 一 1v1)取 121得： R=P 1 一 P2 一 Q(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，方向相反。【知识模块】 水动力学基础20 【正确答案】 取如图 325 所示脱离体，由 AB 两断面能量方程得：取 AB1 代入已知数据解得： pA=73835Nm 2 由
17、 x 方向动量方程：P ARx=Q(vBx 一 vA)解得： R x=19606N 由 y 方向动量方程： 一G+Ry=Q(vBy 一 0),Ry=QvBsin45+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。【知识模块】 水动力学基础21 【正确答案】 (1) 由 11断面和 22 断面能量方程得：由 x 方向动量方程：P1 一 Rx=Q2v2cos5+Q3v3cos30一 Q1v1 Rx=P1 一 (Q2v2cos5+Q3v3cos30一 Q1v1)=144 52(N)由 y 方向动量方程： R y=Q3v3sin30一 Q2v2sin5=15258(N)液体对管体
18、的作用力 Fx、F y 的方向与 Rx、R y 相反，大小相等。 (2)设管径为 10cm 支管与主管轴线成 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：【知识模块】 水动力学基础22 【正确答案】 由 x 方向动量方程得： 取 12=1【知识模块】 水动力学基础23 【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： P 1 一P2 一 R=q(2v2 一 1v1)【知识模块】 水动力学基础24 【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： F x
19、=Qvc=Acvc2 (1) 除圆孔以外的水箱侧壁压强左右抵消，所以F x=P1=AH 由水面至 c-c 断面能量方程得： 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)【知识模块】 水动力学基础25 【正确答案】 分别写 0-0 断面与 1-1 断面，22 断面的能量方程，得： v1=v2=v=30ms(位能、压能相同，损失为 0) Q2=QQ1=0036 一0012=0 024(m 3s)由 y 方向动量方程得：F y=0=Q1v1 一 Q2v2sin由 x 方向动量方程得： F x=一Rx=Q2v2cos 一 Qv Rx=100030(0036-0024cos30)=4565(N)【知识模块】 水动力学基础26 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础27 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础28 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础29 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础30 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础31 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础32 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础33 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础34 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础35 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础
