【水力学】-水力学计算题例型

计算题类型一、 点压强计算1.一封闭水箱自由液面上的绝对气体压强p'25kN/m2 ，0h 4m,h1 2

2m A、B两点的相对压强？（1）涉及到的概念：等压面、等压面是水平面的条件、静压强基本方程。(2)解题思路找等压面②找已知点压强③利用静压强基本方程推求。二、 静水总压力计算如图示，一平板闸门，两侧有水，左侧水深为3m2m，求作用在单宽闸门上的静水总压力及作用点。c涉及到的概念：相对压强分布图、总压力：Pgh Acy y Ic压心： D C y Ac解题思路求出各分力 ②合成求总压力作用点③注意是力的平衡还是力矩平衡1如图示，一弧形闸门，其宽度b=6m,圆心角 300，半径R，闸门轴与水面齐平。求水对闸门的总压力及总压力对轴的力矩？涉及到的概念：水平分力 P

gh Axc xx垂直分力 P

gV ，压立体图。z(2)解题思路：z①画压力体图②画投影面压强分布图

P P2

p2 、y三、运动学y

总压力作用线

x zzarctanPzPx1.已知平面流动，u 2xyx该液流是（1）是恒定流还是非恒定流？

u a2x2y2，a为常数，试判断（2）（流动是否存在）？（3）是均匀流还是非均匀流？（4）是有旋流还是无旋流？(一)涉及到的概念：ux质点加速度表达式：ax x

u uxx

u uxy

u uxzt x y zu恒定流（t

u0）非恒定流（t 0）a u恒定流 x

ux ux

ux uy

ux 0z

a a 0， y zu不可压缩流体连续性微分方程：xuy

uz 0x y z21 u有旋流、无旋流判别式： 2(yzz

x)0四、 管道水力计算

x yd200mmQ0.1m3/s，吸水管与压水管的30m，沿程阻力系数0.02；吸水管设有带阀门的莲蓬头阀

2.0，所有弯头弯

0.3z，求水泵扬程。g w短管水力计算（）涉及到的概念：长管、短管的定义；能量方程；水泵扬程H z hg w（2）解题思路：选基准面、过流断面、计算点，列能量方程求解。H1

1.5m ,H2

2.0ml1

5.0m ,l2

10.0m管径d d ，沿程损失系数0.02，进口设栏污栅，进口局部损失系1 2数 10.0弯管局部损失系数 0.15求该虹吸管的过流量管中最大真空1 2值，并定性绘出其测压管水头线。短管水力计算：（1）涉及到的概念：长管、短管的定义；能量方程；管中最大真空值发生在何处。（2）解题思路：选基准面、过流断面、计算点，列能量方程求解。3五、能量方程、动量方程1．一矩形断面平坡棱柱形渠道，渠宽B=2.7m,河床在某处抬高d=0.3m,坎前水深h=1.8m，而后水面又降落0.12m（如图所示，若局部水头损失h1

为尾渠w流速水头的二分之一，求（1）通过流量Q? （2）水流对坎的作用力?能量方程应用：（1）涉及到的概念：能量方程应用注意事项（三选）选基准面、过流断面、计算点。列能量方程求解。列动量方程求解。2.如图所示，嵌入支座内的一输水管，管径d 1.5m,d 1.0m 当支座前的压1 2强 p 0个大气压时（相对压强，流量为1.8m3/s管轴线为水平，不计水1头损失，求渐变段的支座所受的轴向力？动量方程应用：（1）涉及到的概念：动量方程应用注意事项，①选控制面（脱离体）②全面分析外力 ③动量方程为失量方程式Q( v2

v1 1

)F（2）列动量方程求解。Q(六、三大方程应用

v2 2x

v1 1x

)Fx1.一平板闸门，门宽b=2m,闸前水深H4.0米，闸孔后收缩水深h 0.5米，cc0.5v2c2g

，不计摩擦力，求作用在闸门上的动水总压力？4涉及到的概念：连续方程、能量方程、动量方程应用及注意事项，解题思路：①分析：求力，要用动量方程，选取控制面，画出压强分布图，全面分析外力。②应用能量方程，水力要素有： ,Q,v,v1 2

,P从已知条件中可知，Q,v,v1

未知。

v,v③用能量方程求出 1 2④一个能量方程，有两个未知数，要用到连续方程。七、明渠水流1b2m，水深h0.7m，通过流量Q1.6m3/s，判断该水流是急流还是缓流？涉及到的概念：急流、缓流、临界流概念及其判别标准① 用干扰波波速C ghmvc

临界流,

vc

缓流,

vc急流② 用弗劳德数Fr vghmFr1临界流 Fr1缓流 Fr1急流③用临界水深

3K

q2g （矩形渠道）0KKh h h0KK

h h0缓流、 K

h0急流④用临界底坡

Q2K A2C2RK K K5ii ii iiK 临界流、 K缓流、 K急流七、 定理1.绕流阻力计算公式建立Ff（、u、、FC d

u222.沿程水头损失计算公式的建立p

f(l、、d、、、)3.孔口出流（闸孔出流）计算公式的建立： f(H、、g、d、、)6天津大学研究生院2000年招收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号：431 一基本概念题1 （5 分）简述静水压强的两个重要特性；在国际单位中，静水压强的单位是什么？（6分）解释绝对压强，相对压强，真空度的概念。（7分）实际液体运动存在层流和紊流两种流态，可用雷诺数Re来判别。①写出管流时雷诺数Re的表达式；②说明每个符号代表什么？③解释雷诺数的物理力学意义。（6分）解释容重和密度的概念；写出它们的国际单位5分）画出AB受压面上的静水压强分布图5分）画出曲面AB上的压力体图6分）指出图中－1，2－，－3哪些是等压面，哪些不是等压面？5分）某一过水断面给出了三个物理量zp/，分别写出;②测压管水头；③总水头分）2.151－11.5米；过水面积＝0.05m2，2－2过水面积＝0.02m2,两个断面间水头损失，管中流量＝20L/。试求－2断面上的测压管高度。已知（提示：注意流动方向）3（15分）1－12－2断面水深，略去水头损失，并假设1－1断面水深1m坝宽（垂直纸面方向）γ＝10KN/m35分）已知某流场的流速势为，为常数，试求及5分）已知物体在液体中所受的阻力F与液体密度ρ，液体粘μu，物体的大小（L表示）有关，试用量纲分析法π定理，求出在液体中运动的物体所受阻力的关系式。2001学题号：431基本概念题分）在孔口和管嘴出流中，如果孔径相同；作用水头相同，通过孔口的流量和通过管嘴的流量哪个大？为什么？ABC受压面的静水压强分布图。（6分）（1）（2）3ABCD（6分）（1）24.d0.1m，管中平均流V1.0m/s，试判别管中水流运动是层流还是紊流？（水的运动v＝0.0131cm2/s）.5．液流产生水头损失必须具备哪两个条件？（5分）6．在应用恒定流能量方程时，为什么不能把过水断面选在急变流断面？（5分）7.解释绝对压强，相对压强，真空度的概念。8.写出恒定平面势流中，流速势φ（x,y）,流函数Ψ x,y 与流速的关系（6分）计算题（55分）1 （7分）2.R＝1m测压管读数h200mmH求半球形堵头的总压力及作（15分）3,;，容重为γ的水流时，推求突缩水流的（要求：两式均表为的倍数关系）（提示：两测压管断面处均为渐变流，两断面相距很短，忽略该流段管壁摩擦力，并认为大管末端处压强等于大管内压强）（13分）4,,,如水池容积很大，水流行进流速可以忽略（（）求：①出口流速及流量Q ②绘出管路的测压管水头线和总水头线12分5．在管道和明渠均匀流中，总流边界上的平均切应力与断面平均流速，水力半径R，液体密度，液体动力粘滞系数，粗糙表面的凸起高度有关。试用量纲分析法（定理）推求与上述量的关系式（8分）天津大学研究生院2002收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号：431基本概念题（45分）图示平板闸门置于水中，当上，下游水位都上升1米（虚线所示。问b 中闸门上所受静水总压力的大小及其作用点是否改变？为什么？试用图解法分析之（6分）2.明渠均匀流有哪些主要水力特性分）3粘性底层很薄，仅十分之几毫米，它在水力学研究中确有十分重要的意义试通过粘性底层的厚度与绝对突起高度关系分析之（5分）4同一棱柱型长直道上的二个渠段，流量相同，且为恒定流在下列条件下：粗糙系数n不（其他参数都相; 底坡I不（，其他参数都相; 底宽b不同（，其他参数都相同试问二渠段的正常水深是否相同如不同分析前后两段哪段大？哪段小分）5．有一长直棱柱体渠道，断面为矩形，流量恒定，水深，单宽流量试判别该水流是急流，还是缓流？（5 分）6．淹没式宽顶堰的判别的充分必要条件式什么分）7．如图所示，为该装置即时的水流状态若阀门开度减小阀门前后两根测压管中的水面将如何变化？为什么分）8．等压面式水平面的条件是什么分）计算题分）图示密闭容器中盛有水，并装有一U行水银测压计，今测得h 0.45m,H 1.0m,求容器中水面上的相对压强？8分）。一弧形闸门，宽b4m圆心角a45，半径r2m门轴与水面齐平求作用在弧形闸门上的静水总压力及其作用线与水平面的夹角？（10分）3某一矩形断面平底渠道，宽度b 2.6m,河床在某处抬高，坎高a 0.3m,上游水深H＝1.8m,下游水深h 1.38m,局部水头损失为下游渠道流速水头的渠道的流量Q?2水R（12分）4D1.0m的混凝土管连成一条虹吸管跨过ftZ＝6.0m时，求虹吸管中最大真空值定性绘出虹吸管的测压管水头线。（18分）5还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？是有旋流还是无旋流？（7分）天津大学研究生院2003年招收硕士研究生入学试题考试科目：水力学题号单选题（每小题2分，共12分）在明渠均匀流中取一六面体其所受的外力作用在该六面体上（）a 切应力正压力b 正压力c 正压重力d 正压力切向力重力圆管的水力半径是（ ）（a）d/2bd/3cd/4dd/4 ３等直径圆管中层流的过流断面流速分布（为常数该流动（ ）a 恒定有旋流b恒定无旋流非恒定有旋流非恒定无旋流宽顶堰形成淹没出流的充分条件（）在尼古拉兹的沿程阻力系数实验中哪一个的阻力系数与雷诺数无关（）（a）紊流粗糙区（b）临界过渡区（c）紊流过渡区（d）紊流光滑区判断题（每小题3分，共24分）判别下列说法是否正确，若正确在括号内，否则划×理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体不具有粘滞性。（