河海大学研究生考试-水力学-2005真题答案

考试科目名称：水力学

一、是非题（每题2分，共20分） 1． √ 【参考答案】出现真空即出现负压，绝对压强变化范围是o,pa，必小于一个大气压强。 2． √ 均匀流恒定流急变流非均匀流渐变流【参考答案】这几组概念具体分类如下： 均匀流非恒定流（仅限于管道）非均匀流【点 评】层流、 紊流恒定流、 非恒定流急变流均匀流以及，这四组概念之间并无必然的关系。 渐变流非均匀流3． ×

【参考答案】根据粘性底层厚度0与绝对粗糙度的对比可将紊流壁面分为以下三类： ①<0， 紊流光滑面；

②0<<0+1， 紊流过渡粗糙面； ③>0+1 ， 紊流粗糙面。

对固定管道，确定，但0、1随Re变化，因此这种分类仅为水力学观点。 4． ×

【参考答案】几条管道在同一点分叉，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为： ①各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等； ②管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。 5． √ 【参考答案】液体在流动（连续不断变形）的过程中，其内部会出现抵抗。液体在流动状态下抵抗剪切变形的性质称为液体的粘性（又称粘滞性）。 6． ×

【参考答案】恒定流：运动要素（速度、加速度、动水压强）不随时间变化（时间关系）。 但恒定流中有非均匀流，命题错误。

【点 评】恒定流是当地加速度等于0，均匀流是迁移加速度为0。 恒定流是时间关系上的不变，均匀流是空间关系上的不变。

7． √ 【参考答案】急变流与渐变流：流速沿流线的缓急程度。 均匀流与非均匀流：流速的大小和方向沿流线变化。 8． √ 【参考答案】

堰流：由于流线在较短的范围内急剧变化，是急变流，能量损失以局部损失为主。 9． ×

【参考答案】地下水无压非均匀（渐变）渗流的流速成矩形分布。

【点 评】①地下水无压非均匀（渐变）渗流的流速成矩形分布，大小方向发生变化。 ②地下水无压均匀渗流的流速成矩形分布，大小方向不变。

③紊流的流速分布形式主要有两种：对数分布（普朗特理论）、指数分布（尼古拉兹实验）。且紊流过水断面的流速对数分布比层流的抛物线分布均匀的多，这是紊流质点相互混掺的结果。

10． × 【参考答案】水力最佳断面的优点是，过水断面面积最小，可以减少工程挖方量。缺点时断面大多窄而深，造成施工不便，经济上反而不利，往往并不是造价最低的渠道断面。 二、选择题（每题2分，共20分） 1． （3） 【参考答案】当管中发生水击时，由于压强的迅速而巨大的变化，将导致液体的压缩（或膨胀）和管壁的变形，因此在研究水击问题时，必须考虑液体的压缩性和管道的弹性。所以水击波属于可压缩流体的非恒定流动。 2． （4） 【参考答案】圆管流动的下临界雷诺数Rec比较固定，其值为Rec2320，用于作为层流、紊流的判别标准。 3． （3） 【参考答案】管轴的流速为： umaxgJ2r0； 4断面的平均流速： v【点 评】对于圆管：vgJ21r0umax0.2m/s 82gJ21gJ22r0umax；对于二元明渠均匀层流：vHumax 82334． （4） 【参考答案】紊流切应力：tRedudul2()2； dydy其中表示粘滞切应力，Re是由质点混掺（或脉动）引起的附加切应力，其中所有运动需要采用时均值。 5． （1） 【参考答案】

CS2NN水平线C

hEs-h缓流区hc急流区oEsminEs

根据上图：S2型水面曲线中，hhc；根据下图可判断为急流，且S2型水面曲线发生于陡坡，陡坡发生均匀流必为急流，所以为S2型水面曲线均匀流急流。 6． （2） 【参考答案】圆管流中过水断面上的切应力分布：0(1y) r0 沿r（或y）呈线性变化：在管壁处最大，0；在管轴处最小，0。 7． （1） 【参考答案】急流时：hhc，Fr1，dES/dh0； 缓流时：hhc，Fr1，dES/dh0。 8． （2） 【参考答案】重力相似准则：FrpFrm

【点 评】两个液流在重力作用动力相似的条件是它们弗劳德数相等，称为重力相似准则。

9． （3） 【参考答案】按堰顶厚度与堰前水头H之比①

，将堰分为三类： HH0.67， 薄壁堰；

②0.67③2.5H2.5， 实用堰；

H10， 宽顶堰。

根据题干由

H31.5，故属于实用堰。 210． （1） 【参考答案】计算：

1gh1

1gh2gh12三、绘图题（每题10分，共20分）

1．定性绘制出下列短管的测压管水头线和总水头线

总水头线测压管水头线v0≠0【点 评】测压管水头线的绘制：

①上游：

0v022g0（即v00）总水头线在测压管水头线之上。

0v022g0（即v00）总水头线与测压管水头线重合。（上游水面线时测压管水头线的起点）

②自由出液： 测压管水头线止于出口断面中心。

淹没出流：

02v0222g0 测压管水头线在水面之下。

02v0222g0 测压管水头线与水面重合。

如果有阀门：

2．定性绘制出下列渠道的水面曲线（渠道每段都充分长，糙率沿程不变）

cNs3cNc1C3i2=icci3=0H2ci1>ic

【点 评】水面曲线的画法规律：

①上下游都是正坡时，都以均匀流开始或结束； ②下标1、3的为雍水曲线，下标为2的为降水曲线；

③急流到缓流，以水跃方式穿过；缓流到急流，穿过临界水深；临界坡上不发生水跃。

四、计算题（每题15分，共90分） 1． 【参考答案】

（1）作出对应的压力体图：

FxghcAhc(0.511.5)2A12m2Fx3.53105N（2）根据对应压力体计算：

13m2

FzgV3gV1gV2111g(R32bR12bR22b)

2224.62104N0 故方向垂直向下

2． 【参考答案】

分析过水断面0—0、1—1、2—2； 对0—01—1列能量方程：

v02v120000v0v1

2g2g同理v0v2,v0v1v2

继续列0—01—1动量方程：

x方向 RxQv0sinRxQv0sin

y方向 0Q1v0Q2v0Qv0cos

Q1v0Q2v0(Q1Q2)v0cos

QQ(1cos)1Q1Q2Qcos2 Q1Q2QQQ(1cos)223． 【参考答案】

对2—23—3列能量方程：

v32v22p2lv320p28071Pa l2gg2gd2g继续对2—23—3列动量方程：

p2AFGQ(v3v2)0Fp2AG

水位保持不变v2v3vQ4.78m/s A1GgV1039.81d2515.4N4

1F80710.02215.417.93N4uxuy2x22x20满足连续性方程。 4．【参考答案】（1）xy（2）判断角变形xyyz1uyux1()(2y4)0有角变形。 2xy2（3）Wz1uyux1()(2y4)0有旋运动。 2xy2uxuy0流动为不可压缩的液体平面流动 （4）xyuxx22x4y(x,y)x2y2xy2y2(x)2xy2y(x)yx而uy2xy2y22xy2y(x)o(x)0 xx2故xy2xy2yc （5）有旋运动故无势函数。

5．【参考答案】应用谢才公式进行计算。

Q1C1ARi1163R1（1）C1C167.53Q118.05m/s n1A515Rx25711C2R26n23C268.38Q218.97m/s

A22.5R20.77x42.5（2）hc1q232(18.05/5)31.091，故b15,h11的渠道为急流。 g9.812(18.97/2.5)31.82，故b22.5,h22的渠道为缓流。

9.81hc2q223g6．【参考答案】

对于1，2断面静水压强平衡：

p1g(xy)ghp2gyghhmp1g(xh)ghp2p2p1gxgh1.6ghp2p1gx0.6g0.07p1p2(0.042x)gΔh

ρ1

列1—12—2能量方程：

p1v12p2v22v22x0g2gg2g2gp1p2v22xg2gv222g0.0420.0421.242gv2