1、水力学（水动力学基础）模拟试卷 2 及答案与解析1 射流冲击一对称叶片如图 331 所示，已知：d=10cm，v 1=v2=193ms，=135，叶片固定不动，试求叶片所受到的冲击力F。2 混凝土建筑物中的引水分叉管如图 332 所示。各管中心线在同一水平面上，主管直径 D=3m，分叉管直径 d=2m。转弯角 =60，通过的总流量 Q=35m3s ，断面 11 的压强水头 p1=30m 水柱高，如不计水头损失，求水流对建筑物的作用力。3 已知圆管层流流速分布为： uy=0，u z=0(y、z 轴垂直于管轴)。求 (1)该流动有无线变形，有无角变形?(2)该流动是有旋流还是无旋流?4 已知圆管紊
2、流流速分布为 ，u y=0，u z=0，求角速度 x， y， z和角变率 xy， yz， zx，并问是否为有势流动?5 有一平面流动，已知 ux=x-4y，u y=-y-4x。试问： (1)是否存在速度势函数 ?如存在，试求之。 (2)是否存在流函数 ?如存在，试求之。6 已知流场的流函数 =ax2 一 ay2.(1)证明此流动是无旋的；(2) 求出相应的速度势函数；(3)证明流线与等势线正交。7 已知平面不可压缩流动的流速势函数 =004x 3+axy2+by3,x、y 单位为 m， 的单位为 m2s，试求：(1)常数 a，b；(2) 点 A(0，0)和 B(3，4)间的压强差。设流体的密度
3、 =1000kgm 2。8 如图 333 所示，已知平面流动的流函数为 =3x2 一 xy2+2yt3，试求 t=2s 时，经过图中圆弧 AB 及直线 OA 的流量。9 已知黏性流体的速度为 (ms) ，流体的动力黏度=3000 10 -3Nsm 2，在点 (1，2，3)处的应力 pxx=一 2Nm 2，试求该点处其他各应力。10 如图 334 所示，两平行的铅直平板，间距为 h，中间充满黏性液体，假设流动是恒定的，压强均匀分布。试求：在重力作用下流动中的速度分布。11 在不可压缩液体平面运动中，如果忽略质量力和惯性力的作用，试证明动水压强 p 和流函数 需满足下面的微分方程式12 管路中一段
4、水平放置的等截面弯管，直径 d 为 200mm，弯角为 45。管中各断面的平均流速为 4ms，其形心处的相对压强均为 1 个大气压。求水流对弯管的作用力 Rx 与 Ry(坐标轴 x 与 y 如图 335 所示)。13 如图 336 所示，在水车壁面上用螺栓固定装一喷嘴，直径由 d1=8cm 逐渐缩至d2=2cm，已知喷嘴出口的平均流速 v2=15ms。若不计能量损失，取动能校正系数及动量校正系数为 1，求(1)水流对喷嘴的作用力的大小及方向；(2)要保持水车不动，需要对水车施加的外力的大小及方向(不计车轮摩擦)。14 水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。 ( )（A）正确（B）错误15 均匀
5、流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 ( )（A）正确（B）错误16 渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。 ( )（A）正确（B）错误17 理想液体中，任意点处各个方向的动水压强相等。 ( )（A）正确（B）错误18 总流连续方程 v1A1=v2A2 对恒定流和非恒定流均适用。 ( )（A）正确（B）错误19 液流流线和迹线总是重合的。 ( )（A）正确（B）错误20 用毕托管测得的点流速是时均流速。 ( )（A）正确（B）错误21 拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动。 ( )（A）正确（B）错误22 理想液体都是有势流，实际液体都是有涡流。 ( )（A）正确
6、（B）错误23 若液体质点做圆周运动，流线为同心圆，则此类流动一定为有涡流。 ( )（A）正确（B）错误24 不可压缩液体的平面流动中必定存在流函数，则必定存在势函数。 ( )（A）正确（B）错误25 在平面流动中，两流线之间通过的单宽流量等于该两流线的流函数值之差。 ( )（A）正确（B）错误26 不可压缩液体连续性微分方程 只适用于恒定流。( )（A）正确（B）错误三、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。27 恒定总流的能量方程 中各项代表_ ( )（A）单位体积液体所具有的能量（B）单位质量液体所具有的能量（C）单位重量液体所具有的能量（D）以上答案都不对28 图 3-
7、37 所示抽水机吸水管断面 AA 动水压强随抽水机安装高度 h 的增大而_。 ( )（A）增大（B）减小（C）不变（D）不定29 在明渠恒定均匀流过水断面上 1、2 两点安装两根测压管，如图 3-38 所示，则两测压管高度 h1 与 h2 的关系为_。 ( )（A）h 1h 2（B） h1h 2（C） h1=h2（D）无法确定30 对管径沿程逐渐扩大的管道_。 ( )（A）测压管水头线可能上升也可能下降（B）测压管水头线总是与总水头线相平行（C）测压管水头线沿程可能不会上升（D）测压管水头线不可能下降31 管轴线水平，管径逐渐增大的管道有压流，通过的流量不变，其总水头线沿流向应_。 ( )（A
8、）逐渐升高（B）逐渐降低（C）与管轴线平行（D）无法确定32 均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是_。 ( )（A）互相平行的直线（B）互相平行的曲线（C）互不平行的直线（D）互不平行的曲线33 液体运动总是从_。 ( )（A）高处向低处流动（B）单位总机械能大处向单位机械能小处流动（C）压力大处向压力小处流动（D）流速大处向流速小处流动34 图 3-39 所示水流通过渐缩管流出，若容器水位保持不变，则管内水流属_。 ( )（A）恒定均匀流（B）非恒定均匀流（C）恒定非均匀流（D）非恒定非均匀流35 如图 3-40 所示，断面突然缩小管道通过黏性恒定流，管路装有 U 形管水银差压计，判定差压
9、计中水银液面为_。 ( )（A）A 高于 B（B） A 低于 B（C） A、B 齐平（D）不能确定高低四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。36 恒定总流动量方程式为_，方程的物理意义为_。水力学（水动力学基础）模拟试卷 2 答案与解析1 【正确答案】 由能量方程得： v=v 1=v2=193msQ=Q1+Q2 由对称性 Q 1=Q2=Q2 由 x 方向动量方程得： 一 R=Q2(一 v2 cos45)一 Qv+Q1(一 v1cos45)【知识模块】 水动力学基础2 【正确答案】 取如图 332 所示的脱离体 由 11 断面和 22 断面或 33 断面的能量方程得：由 x 方向
10、动量方程得：代入数据可解得： R x=1241kN 由 y 方向动量方程得：【知识模块】 水动力学基础3 【正确答案】 (1) xx= =0， yy=0， zz=0，无线变形【知识模块】 水动力学基础4 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础5 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础6 【正确答案】 【知识模块】 水动力学基础7 【正确答案】 (1) 平面不可压缩流动满足连续性方程，因此上式应恒为 0，即 024+2a=0，a=一012，6b=0，b=0【知识模块】 水动力学基础8 【正确答案】 t=2 时，=3x 2 一 xy2+16y 两点间的流量等于经过两点的流函数值之差，因此， q
11、 OA=A 一 O|=一(3 02-0 0+160)+(302 一 0y2+16 2)=32(m2s) q AB=A 一 B|=(302-0 y2+16 2)一(32 2 一 2 0+16 0)=20(m2s) qOB=B 一 O|=(302 一 0 0+16 0)+(322 一 2 02+160)=12(m2s)【知识模块】 水动力学基础9 【正确答案】 得： p xx=p 一 210xz=p一 2 300 10 -3 10 1 3=一 2 得： p=182【知识模块】 水动力学基础10 【正确答案】 由此流动特点，NS 方程可化为 积分得：由 x=0，u y=0，得：C 2=0 由 x=h
12、，u y=0，【知识模块】 水动力学基础11 【正确答案】 由题中条件，NS 方程可化为：由于是平面不可压缩流动，存在 ，将 代入(1)和(2)【知识模块】 水动力学基础12 【正确答案】 取渐变流过水 11 断面与 22 断面以及管内壁所围成的封闭曲面为控制面。 作用在控制面上的表面力，以及流人与流出控制面的流速如图 335所示，其中 Rx与 Ry是弯管对水流的反作用力，p 1 与 p2 分别是 11 断面与 22断面形心处的相对压强。所以作用在这两断面上的总压力分别为P1=p1A1，P 2=p2A2。作用在控制面内的水流重力，因与所研究的水平面垂直，故不必考虑。 总流的动量方程(318)在
13、 x 轴与 y 轴上的投影为(=45，Q 1=Q2=Q)水流对弯管的作用力 Rx、R y 与 Rx、R y分别大小相等，方向相反。【知识模块】 水动力学基础13 【正确答案】 (1)根据连续性方程：(2)以喷嘴中心线为基准面，列 1-1 断面和 2-2 断面能量方程：(3)设 R 为喷嘴对水流的作用力，方向向左。以喷嘴中的水体为对象，列水平方向动量方程： F 12=P1 一 R=Q(v2 一 v1) R=P1 一 Q(v2-v1)=5633-1000 00047 (15-09375) =5633-661=4972(N) 水流对喷嘴的作用力 R与 R 大小相等，方向相反(方向向右) ，通过螺栓作
14、用到水车上。 (4)设 F 为整个水车和喷嘴对水流的作用力，方向向右，以所有水体为对象，列水平方向动量方程： F o2=F=Q(v2-vo) F=Q(v2-V0)=100000047 (15-0)=705(N) 水流对整个水车和喷嘴的作用力F与 F 大小相等，方向相反(方向向左)。要使水车不动，需要对水车施加的外力正好是单位时间的动量变化 F=705N，方向向右。注意它不是水流作用于喷嘴的力R。【知识模块】 水动力学基础14 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础15 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础16 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础17 【正确答案】 A【知识模块
15、】 水动力学基础18 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础19 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础20 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础21 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础22 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础23 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础24 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础25 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础26 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础三、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。27 【正确答案】 C【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】 C【知识模块】 水动力学基础30 【正确答案】 A【知识模块】 水动力学基础31 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础32 【正确答案】 A【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】 C【知识模块】 水动力学基础35 【正确答案】 B【知识模块】 水动力学基础四、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。36 【正确答案】 。【知识模块】 水动力学基础
