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1、水利水电专水力学作业学员请注意：每章必须用稿纸做：12月10日前和其它作业一起交电大,不交者考试成绩为0分。1、选择题：每小题2分1在水力学中,单位质量力是指 a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。2在平衡液体中,质量力与等压面 a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。3液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m24水力学中的一维流动是指 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
2、的流动。5有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R= a、8； b、4； c、2； d、1。6已知液体流动的沿程水力摩擦系数l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 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a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m8在明渠中不可以发生的流动是 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 。 a
3、、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 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 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L=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比
4、尺为a、 1米,Q =1000； b、10米,Q =100； c、1米,Q =100000； d、10米,Q=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。 2水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 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因。 5同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 6在正坡非棱柱渠道可以形成均匀流。 7矩形断面水力最佳断面的宽深比=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。
5、3、填空题：每小题2 4分（1） 牛顿摩擦定律适用的条件是和。（2） 液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为_kN/m2,真空度为。（3） 只受重力作用,静止液体中的等压面是_。（4） 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是_,_。 水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h_hk,弗汝德数Fr_1。填写符号（5） 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_。（6） 根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为_和_。（7） 在水击计算中阀门关闭的时间TsTr的水击称为_水击。(9) a2型水面曲线是发生在_ 坡上的 _流指急流或缓流的水面线,这时弗汝德数
6、Fr沿程 _指增大、减小或不变。 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的_ 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_htht为下游河道的水深,填写符号 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺L=25,当模型中某点的流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=_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？2均匀流一定是恒定流,这种说法是否正确？为什么？3简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。4为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区？5流动相似的含义是什么？6从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产
7、生的原因。7分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面？8在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？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。 v0=0测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=0解：2定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线,并注明曲线名称及流态。 解：6、计算题：1 图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为A=0.64 m2,长l=50 m,两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2,2=0.5,3=1.0,沿程水力摩擦系数=0.024,上下游水位差H=3m。求通过的流量 Q ? 10分解： 按短管计算,取下游水面为基准面,对上下游渠道的计算断面
8、建立能量方程 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数将参数代入上式计算,可以求解得到 即倒虹吸管通过的流量为2.662m3/s。2从水箱接一橡胶管道及喷嘴。橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H=5.5 m。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分解：以过喷嘴中心的水平面为基准面,列水箱渐变流断面11和喷嘴出口断面22的能量方程 求得喷嘴出口流速和流量为 橡胶管道的流速为对于喷嘴建立x方向的动量方程N 水流对喷嘴冲
9、击力为即为手握喷嘴所需之力。 3 有一梯形渠道,底宽b =10 m,水深h = 3 m,边坡为 1:1,糙率n = 0.014,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 m2 湿周 m水力半径m舍齐系数通过的流量 Q = AC 0.5 = 144.93 m3/s 4某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B18m,流量Q265m3/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？ 4分2如发生水跃,属于何种形式的水跃？ 4分3 是否需要修建消能工？若需要修建消能工,估算消力池深。 4分解：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 =14.72 m3/smm因为收缩断面水深 hc =1.1 m 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hchc5.81m因为 hcht ,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 = 1.40 m6 / 6
