试 题： 班号： 姓名：
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δ1=0.2，δ2=0.5，δ3=1.0，沿程水力摩擦系数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
A R??0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9
? 将参数代入上式计算，可以求解得到
? v?4.16m/s , Q?vA?2.662m3/s (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。
（2） 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。 （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1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程
第 26 页 （共 164 页） 试 题： 班号： 姓名：
v H?0?0?0?0?2?0.5 (5分)
2g2求得喷嘴出口流速和流量为 v2?2g?5?9.9m
sm3 Q?v2A2?0.000314
(1.5分) s橡胶管道内的流速为
Q v3? (1分) ?0.70m6
sA3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) （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。 (9分)
解：计算渠道断面水力要素，
过流断面面积 A?bh?mh2?39m2 (1.5分) 湿周 x?b?21?m2h?18.49 m (1.5分)
A?2.11 m (1分) x11162C?R?80.90m/s (2分) 舍齐系数
n通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分) 水力半径 R?（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)
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，
第 27 页 （共 164 页） 试 题： 班号： 姓名：
q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm hk?3?q2214.72?3?2.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m ? hk 为急流，下游水深ht=4.7m ? 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hc\ hcq2hc\＝2(1?8gh3?1)
c1.114.722＝2?(1?8?9.8?1.13?1) ＝5.81m 因为 hc\ ? ht ，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 ?j ＝1.05 则池深约为 d = ?j hc\- ht =1.05?5.81 – 4.7 = 1.40 m
一、判断题 ( 对的打“√”，错的打“×”，每题2分，共20分） 1. 液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。
2. 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的 作用方向
无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。 3. 若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方程为
5x?4y?3z?0。
4. 流线和迹线实质是一回事。
25. 理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数(W?p?u)的值在任一点上保持不变。
?26. 同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流量。 7. 实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。
8. 实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。 9. 尼古拉茨实验的水力粗糙管区阻力系数?与雷诺数Re有关。 10. 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。 二、选择题（10分） 1．伯努利方程中 z?p???v22g表示
A．单位重量流体具有的机械能； B．单位质量流体具有的机械能；
C．单位体积流体具有的机械能； D．通过过流断面的流体所具有的总机械能。
第 28 页 （共 164 页） 试 题： 班号： 姓名：
2．动量方程
A．仅适用于理想流体的流动 B．仅适用于粘性流体的流动 C．理想流体与粘性流体的流动均适用 D．仅适用于紊流
3．流体在管内作层流流动时，其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。 A．1 B．1.75 C．1.75~2 D．2 4．相对压强的起量点是
A. 绝对真空； B. 1个标准大气压； C. 液面压强。D. 当地大气压强； 5．工程上计算流体在圆管内流动时，由紊流变为层流采用的临界雷诺数取为 A．13800 B．2320 C．2000 D．1000
三、绘图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
四、计算题（12分）
如右图，直径为d?150mm的圆柱，固定不动。内径为d??151.24mm的圆筒，同心地套在圆柱之外。二者的长度均为l?250mm。柱面与筒内壁之间的空隙充以甘油，转动外筒，转速为n=100r/min，测得转矩为
T?9.091N?m。求甘油的动力粘性系数?。
五、计算题（20分）
如右图所示，已知dA?150mm，dB?75mm，a?2.4m，
水的流量
Q?0.02m3s，pA?pB?1172Nm2。
2vA(1)如果A、B之间的水头损失表示为?，试求?值。
2g(2)求出水银差压计中的读数h。 六、计算题（20分）
如图所示，计算圆管突然扩大的局部损失。 七、计算题（10分）
如图有一并联管路，已知d1=100mm， l1=80m，?1=0.021；
d2=75mm，l2=50m， ?2=0.025；Q=30l/s，求Q1、Q2。
第 29 页 （共 164 页） 试 题： 班号： 姓名：
一、判断题（每题2分，共20分）
1. 液体的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增大。√
2. 平衡流体中任意点的静压强值只能由该点的坐标位置来决定，而与该压强的 作用方向
无关。即作用于同一点上各方向的静压强大小相等。√ 3. 若平衡流体在x、y、z方向的单位质量力分别为X =5、Y =4、 Z =3，则等压面方程为
5x?4y?3z?0。ⅹ
4．流线和迹线实质是一回事。ⅹ
25. 理想流体在有势质量力的作用下作定常流动时，函数(W?p?u)的值在任一点上保持不变。ⅹ
?26．同一水头作用下，出流直径相同的管嘴与孔口，管嘴出流量大于孔口出流√ 7．实际流体流经水力半径小的过水断面时，流动阻力小。ⅹ
8．实际流体圆管层流的切应力分布是中间最大、管壁边缘为零的线性分布。ⅹ 9．尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re有关。ⅹ 10. 串联管路的总水头等于各管段水头损失之和。√ 二、选择题（每题3分，共15分）
1．A 2．C 3．A 4．D 5．C
三、画图题（绘出AB曲面上的压力体，8分）
实压力体EE’A 虚压力体EE’D’D 实压力体D’DBB’
四、计算题（12分）
解： F?μAduv?μA （7分） A?πdl；dyhv?
πdnd?-d?0.62mm （３分） ；h?6020.15d2 T?Fr?F 9.091????0.15?0.25?260?0.62?10-3??100???0.792Pa?s （12分）
第 30 页 （共 164 页）