水力学典型复习题及答案详解

四、问答题

1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？

解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。 2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 3．什么是相对压强和绝对压强？

4。写出水力半径R的表达式。

5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。

6、明渠的底坡可以分为哪些类型？

7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？

8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？

9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

10明渠均匀流产生的条件是什么？

五、作图题(在题图上绘出正确答案)

1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)

i.1>ik i2

5

2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。

0=0 v 总 水 头 线 测 压 管 水 头 线 v0=0

3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)

i.1>ik i2

v0=0 6

总水头线 测压管水头 v0=0 v0=0

6、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。

AB

六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。

解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN

铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2,

P=113.50kN,

H O R R A tan?= Py/Px=1.15 ∴ ?=49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长 l=50 m，两个 30

。

B 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，沿程水头损失系

数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。

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?(? 4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数

7

R?A??d/4?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?2.091m/s ?即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

3

3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN?m2，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)

d1 v1 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：

得喷嘴流量和出口流速为：

3Q?v1A1?0.00314ms

1 R P2 2 1 x v2?Q?9.9m

sA2对于喷嘴建立x方向的动量方程

p1A1?R???Q(v2x?v1x) R?p3A3??Q(v2?v3)?187.8N

水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。

4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底

高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

解： i=（Z1-Z2）/L =0.001

A?bh?2.55m2

x?b?2h?4.9m

A?0.52m x111 C?R6?64.06m2/s

n R?v=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。

5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b＝1.5m,槽长L＝116.5m。进口处槽底高程Z1=52.06m，当通过设计流量Q＝7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？

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