河海大学水力学2003年至2009年真题试卷 - 图文

分长，各段糙率相同) (5分)

解： （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ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1iKKN3 摩擦系数λ=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，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程

lv2 H?hw?(? (5分) ???)4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 R?A??0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9

3 将参数代入上式计算，可以求解得到

? v?4.16m/s , Q?vA?2.662m/s (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。

第二题 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。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。

解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程

v H?0?0?0?0?2?0.5 (5分)

2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2?22g?5?9.9ms

3m Q?v2A2?0.000314s (1.5分)

橡胶管道内的流速为 v3?

Qm ?0.706sA3 (1分)

对于喷嘴建立x方向的动量方程

p3A3?R???Q(v2x?v3x)

R?p3A3??Q(v2?v3)?187.79N (6.5分)

水流对喷嘴冲击力为 R???R 即为手握喷嘴所需之力。 (1分)

第四题 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。 (9分)

解：计算渠道断面水力要素，

2过流断面面积 A?bh?mh?39m2 (1.5分)

湿周 x?b?21?m2h?18.49 m (1.5分)

A?2.11 m (1分) x1116 舍齐系数 C?R?80.90m2/s (2分)

n 水力半径 R?通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3