2014年电大流体力学形成性考核册有画图题及答案【精编版】

#二、计算题某输水渠道，沙质土壤，岸边有杂草，糙率系数n=0.025,底坡1=0.002,断面为梯形，边坡系数m=1.Go按水力最优断面设计，通过流量Q=0.8m3/s,试确定其断面尺寸。解：（1）按水力最优断面条件计算宽深比。（2）计算相关水力要素：过流断面积、水力半径。代入流量基本公式解出水深。（3）求出底宽。答案：b=0.79mh=0.65m有两段矩形断面渠道相连，通过流量Q=2.8m3/s,底宽b=2m,混凝土衬护，n=0.015,i「0.012,歸二0.0008。这两段渠道是否为水跃衔接？若是水跃衔接，是何种形式水跃？并定性绘图表示。解：（1）（计算临届水深、临界底坡）判断两矩形断面渠道是急流还是缓流，确定是否为水跃衔接。（答案：是）（2）计算（或查附录C）求正常水深h,h，把h视为跃前水深，求跃后水深h”与h比较。01 02 01 02答案：远驱式水跃第8章一、 选择题实用断面堰常常设计成真空堰，其目的是（B）（a）减小水流对坝面的冲刷 （b）提高过流能力（c）减小空化空蚀 （d）节省建筑材料小桥过流与（C）具有相同的水力特征。（a）薄壁堰流 （b）宽顶堰流 （c）实用断面堰流（d）闸孔出流宽顶堰形成淹没出流的充分条件是（D）(a)h>0 (b)h<0 (c)h>0.8H(d)h>1.0Hs0s 04.下述堰的分类哪个正确（A）(a)§/H>0.67薄壁堰(b)0.67<5/H<10.0宽顶堰(c)0.67<5/H<2.5实用断面堰(d)§/H>2.5薄壁堰二、 判断题1、 只要宽顶堰下游水深超过堰顶，就为淹没出流。（正确）2、 小桥过流的淹没出流条件h>1.3h'与宽顶堰的淹没出流条件h>0.8H不同。（正确）t k s 03、 对于闸孔出流，当闸门开度e与上游水深H之比eH>0.75时，闸孔出流转化为堰流。（正确）4、对于薄壁堰，在堰宽b、堰高P和堰上水头H相同的情况下，完全堰的过流能力比侧收堰的过流能力大。（正确 ）三、 简答题简述堰的三种类型及其共同的水力特征。答：堰分为三种类型：⑴薄壁堰—判别标准„Hv0.67⑵实用断面堰-一判别标准0.67v„Hv2.5⑶宽顶堰判别标准2.5v„Hv10共同的水力特征为上游水位壅高过堰时水面跌落。堰流基本公式中m，…，a等系数与哪些因素有关。答：流量系数m与行近流速的大小、表面张力有关。侧收缩系数与堰宽与渠宽的比值（b/B）有关。宽顶堰淹没出流形成的充分必要条件是什么？答：必要条件h>0,充要条件是h>0.8H。s s 0四、 计算题1、 一圆角进口无侧收缩宽顶堰，堰高P1=2.5m，P「2.0m,堰上水头为0.40m,通过的流量为4m3/s,求宽顶堰的宽度。在不产生淹没出流的情况下，下游水深最大为多少？解：（1）通过计算（PJH）的值，选取流量系数公式，计算流量系数。（2）求宽顶堰的宽度： b=5.95m（3） 不产生淹没出流，下游水深hv2.32m。t2、 有一河道，用碎石单层铺砌加固河床，通过的流量Q=20m3/s，允许流速v'=3.5m/s，桥下游水深h=1.3m，t若£=0.90，=0.90，V=1.0，允许桥前壅水深度H'=2.00m。设计小桥孔径b。解：（1）求桥下临界水深h'，判别是自由出流，还是淹没出流。（自由出流）K（2）计算桥孔初始值：取（B=6.0m）（3） 复算求桥下临界水深h，，判别是自由出流，还是淹没出流。（仍为自由出流）K（4） 计算桥前壅水深度H=1.81m<H'=2.0m（4）确定桥孔径为6.0m。第9章一、 选择题1.渗流雷诺数可定义为（A）vdvdvdA.Re=—ioB.Re=—30C.Re=—60VVV2.土壤的渗透系数与以下（B）无关。A.流体的种类 B.流体的温度C.土壤的性质D.大气压强3.当不透水层底坡i<。，为（A）渗流。A.顺坡 B.逆坡 C.平坡4.兀王井为（ D）。A.井深直达不透水层的潜水井；B.井深未达到不透水层的潜水井；C.井深直达不透水层的承压井；D.井深未达到不透水层的承压井。二、 判断题在渐变渗流中水力坡度线和浸润线重合。（正确）渗流模型中渗流流速与实际空隙中的平均流速是相等的。（错误）在无压渗流中，重力水的自由表面称为浸润线。（错误）达西定律是渗流中最基本的定律，它适用于所有的渗流。（正确）三、 简答题渗流模型是如何建立的，为什么可以如此建立？答：把包括土颗粒组成的骨架在内的整个空间看做渗流流场，认为流体在该流场作连续流动，用虚拟的流速代替实际流速，称为渗流模型。因为土壤颗粒组成的通道相当复杂，渗流运动要素不便于统计、量测，引入渗流模型概念，即把整个渗流流场看成流体的连续流动，可借用管流、明渠流建立的的概念。达西定律与裘皮幼公式的区别和联系。答：渗流达西定律表示为：卩=kJ，而裘皮幼公式可表示为：u=v=kJ，裘皮幼公式表明渐变渗流中平均流速与点流速是相等的，即渗流的过流断面流速分布为矩形。渗流达西定律与裘皮幼公式都适用于渗流层流。

四、 计算题一渠道位于河道的上方（参考图9-6）,渠道和河道之间有透水层，相距=200m,渠道右岸水深3.0m,河道左岸水深为4.0m,土层渗透系数二0.001cm2厶，不透水层底坡=0.003,按平面渗流处理，求单宽渠长的渗流量并绘制浸润线。解:参考例题9.1答案：单宽渗流量0=0.33//s=33O%72/s.绘制浸润线（略）如图所示为基坑排水，设4个普通完全井，圆形分布，圆的半径为30m,井径相同为0.2m,含水层厚H=10m,渗透系数=0.02cm/s,据工程需要，基坑内中心水位降深S>3m,假设各井抽水量相同，求总的抽水量。解:此题为井群的水力计算，可直接用公式求解。解:此题为井群的水力计算，可直接用公式求解。答案:箕=0.0984ma/so第10章一、 选择题重力相似模型中，流速比尺等于几何比尺的（C）次方。TOC\o"1-5"\h\zA. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5重力相似模型中，流量比尺等于几何比尺的（A）次方。A. 2.5 B.2 C. 1.5 D. 1重力相似模型中，时间比尺等于几何比尺的（D）次方。A. 2 B.1.5 C. 1 D. 0. 5二、 判断题凡是正确反映客观规律的物理方程式，必然是一个齐次量纲式。（正确）力学相似的必要条件是几何相似，运动相似，动力相似。（正确）三、 简答题1.为什么在阻力平方区，雷诺准则自动满足?答：从理论上讲，如同沿程损失一样，在阻力平方区，沿程阻力系数与雷诺数无关，当雷诺数充分大时，粘性可忽略不计，所以，在阻力平方区，雷诺准则自动满足。简述弗劳德准数的物理意义。答：弗劳德准数为常数，是指原型的弗劳德准数与模型的弗劳德准数相等，原型与模型量液流相似。四、计算题1. 有一单孔WES剖面混凝土溢流坝，已知坝高p=10m，坝上设计水头H=5m，流量系数m=0.502，TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"p p溢流孔净宽b=8m，在长度比尺人=20的模型上进行试验，要求计算：\o"CurrentDocument"p ,（1）设计模型流量；（2）如在模型坝趾测的收缩断面表面流速u=4.46ms，计算原型相应流速ucm cp解：首先计算原型流量、流量比尺、速度比尺。按原型与模型换算关系计算。答案：流量Q=0.221m3/sm流速v=19.95m/sm期末总复习一、 选择题堰流流量Q与堰上全水头H0的关系是（）。（a）1/2次方的关系 （b）1次方的关系（c）3/2次方的关系 （d）2次方的关系理想流体与实际流体的主要区别在于（）。（a）是否考虑粘滞性 （b）是否考虑易流动性（c）是否考虑重力特性（d）是否考虑惯性在均质孔隙介质中，渗流流速u与水力坡降J的几次方成比例（）。（a）1/2次方 （b）1次方（c）3/2次方 （d）2次方对于实际流体，总水头线是（）的线。（a）沿程下降。 （b）沿程升高。。（c）沿程可升可降。（d）沿程不升不降。二、 判断题判断下列说法是否正确。若正确在括号内划”，否则划x。动能修正系数与断面流速分布有关。（）临界雷诺数的大小与流体的性质无关。（）长短是指管道几何长度长的管道。（）谢齐（Chezy）公式适用于紊流粗糙区。（）按程沿程阻力系数的变化规律，尼古拉滋试验曲线分为三个区。（）对于以重力为主导因素的流动，可按佛劳德准则进行模型设计。（）三、 简答题等压面是水平面的条件有那些？流体静压强的有那两个特性？明渠均匀流有那些特性？说明描述流体运动的两种方法（拉格朗日法与欧拉法）的主要区别。

四、绘图题绘出下面图中平面上相对压强分布图。绘出下面图中曲面上的压力体图。777777777777777777777777.五、计算题1.在封闭水箱中，h=L5m,乙-0.5*（如图），压力表读数为4.9KN/m2，求A点和水面压强。2.圆形有压涵管穿过路基，管长1=50*,管径d=1.0*,上下游水位差H=3*,管路沿程阻力系数入=0.°3,局部阻力系数：进口°广°.5，弯管°b=O'5，水下出口7广1.°，求通过流量？宽为1m的矩形闸门AB,倾角45°，水深七=3*,七=2*，求作用于闸门上的静水压力和作用点。参考答案一、 选择题1.(c)2. (a) 3. (b) 4.(a)二、 判断题1.(V) 2.(x)3.(x)4.(V) 5.(X) 6.(V)三、 简答题1.答:①同一介质②连续③质量力只有重力。2.答：(1)流体静压强方向垂直且指向受压面。(2)流体静压强大小与受压面方位无关。答：(1)过流断面面积、水深沿程不变。过流断面平均流速、流速分布不变。底坡线、总水头线、水面线三线平行。沿水流方向重力分量与摩擦力平衡。答：拉格朗日法描述的是质点系法，跟踪流体质点，研究其在空间的运动规律；欧拉法是在空间设点，描述任意空间位置上流体质点的运动规律。四、 绘图题(略)五、 计算题1.解：A点的压强：p-p,pgZ=4.9,1x9.8x0.5=9.8kpaAb水面压强:p-p-pgh-9.8-lx9.8x1.5=-4.9kpa0A解：（绘出上下游过流断面1-1、2-2） 因为河道较宽，忽略上下游流速的影响，以下游水面为基准面列能量方程:H+0+0=0+0+0+hH=h=（人丄+…+2…+…）——wdebse2g=(0.0350+2x0.65+1)打1 2g V=-^v'2X9.81X3=3.936m/s流速：v3.8Q=v竺=3.9363.14*12=3.09m3/s TOC\o"1-5"\h\z通过流量： 4 4解：（1）绘出闸门上下游的压强分布图(2)闸门上的合力b bP=—pghh/sin0-—pghh/sin02 11 2 22P=—x1x9.8x3x3/sin(45)一—x1x9.8x2x2/sin(45)=34.65kN^2 ^2(3)闸门上的合力作用中心(对闸门下端之矩)b 1 b 1lP=—pghh/sin0h/sin0-—pghh/sin0h/sin0c2 11 31 2 22 321bl= pg/sin20(h3一h3)cP6 1 2l=^^丄x1x9.8/sin2(45)x(33-23)=1.79mc34.656h=lsin0=1.79xsin(45)=1.27mcc合力作用中心hc距闸门下端垂直距离为L27m解：（1）求Fr1.6vQ1.6Fr=-^==——= =0.44 :gh bh:gh2x0.7x、9.8x0.7*如 m■m（2）判断急流还是缓流因为Fr<1所以该水流是缓流期末总复习（2）一、 选择题在下列命题中选择出正确的说法，添在括号内。流体中粘性摩擦力的大小与（）无关。（a）两流层间速度差 （b）流体种类（c）流层的接触面积 （d）接触面压力理想流体与实际流体的主要区别在于（）。（a）是否考虑粘滞性 （b）是否考虑易流动性（c）是否考虑重力特性 （d）是否考虑惯性均匀流特征不包括（）。（a）流线平行 （b）过流断面上符合静水压强分布（c）流速及流速分布流程不变 （d）流速缓慢圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的（）。（a）1/2 （b） 1/3 （c）2/3 （d）1/4二、 判断题TOC\o"1-5"\h\z恒定流一定是均匀流。 （）静压强大小与受压面方位无关。 （）无论流体作何种运动，水平面都是等压面。 （）真空压强是指没有大气存在时的压强。 （）总流伯努利能量方程只适用于恒定流。 （）动量修正系数与速度平方成正比。 （）三、简答题写出流场中流体质点加速度的表达式，并说明其各项的意义。试根据尼古拉兹试验，说明紊流各区沿程阻力系数€与Re和K/d的关系。薄壁小孔口恒定自由出流，流量Q与孔口全水头H0是几次方的关系？写出明渠均匀流形成的条件？四、绘图题绘出下面图中平面上相对压强分布图。 % 『油^77777777777777777777777：绘出下面图中曲面上的压力体图。五、计算题1.如图所示，一端封闭的容器中装有水，求A,B,C三点的相对压强。水泵系统如图，管径』=200mm,流量为Q=QAm3/s,吸水管与压水管的总长为30m,沿程阻力系数X=0.02吸水管设有带阀门的莲蓬头。阀所有弯头。弯=°3,两水面高差1=1。〃，求水泵扬程。（22分）有一矩形底孔闸门，高S3*,宽b=2m,上游水深%=饥，下游水深\=5m?求作用于闸门上的静水压力和作用点。（16分）=2x2+y,u=2y2+z,u=-4（x+y）z+xy_一宀、亠，，、一口—亠亠，、、4.检验x y z 不可压缩流体运动疋否存在？（10分）期末总复习（2）参考答案一、选择题1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。1.(d)2.(a)3.(d)4.(a)。、判断题1.(x、判断题1.(x) 2.(”)3.(x) 4.(x) 5.(”) 6.(x)三、简答题（每小题3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtd三、简答题（每小题3分，共12分）1.答:du du x=—+udt dtdu du duxuxuxxdx ydy zdzdududududu——y=——+u——+u——+u——ydt dt xdx ydy zdzdu du du du du=z=z+uz+uz+uz-dtdtxdx ydy zdz以上三式中等号右边第一项表示在每个固定点上流速对时间的变化率，称为时变加速度（当地du du duu—u—u x—加速度）。等号右边的第二项至第四项之和x氓ydy z边du du duu—y+u—y+u xdx ydy zdzdu du duu—+u—+u xdxydyzdz是表示流速随坐标的变化率，称为位变加速度（迁移加速度）。因此，一个流体质点在空间点上的全加速度应为上述两加速度之和。2.答：⑴紊流光滑区=/3（Re）（2）紊流过渡区X=f4（Re，K/d）（3）紊流粗糙（阻力平方）区3.答：3.答：Q与H01/2成比例。答：（1）恒定流。（2） 长直棱柱形渠道，糙率n不变。（3） 无支流汇入、流出。（4） 渠道顺坡。

四、绘图题（答略）2.绘出下面图中曲面上的压力体图。（答略）五、计算题1.解:（1） A点的相对压强:p=p-pgh=0-lx9.8x3=一29.4kNA0（2） B点的相对压强:（3） C点的相对压强:p=p+pgh=0+1x9.8x2=19.6kNc“2.解：（1）管中流速v=迫==3.18m/sKd2 …0.22(2)列(2)列1-1到2-2能量方程z+%+况+H=z+仏+生+&+C+C)兰+入空1 pg 2g 2 pg 2g 阀弯岀口 2g d 2g (W分)（3）求扬程iv2 303182H=z-z+眞+C+人-)〜=10+(2.0+0.