西安理工考研歷年水力學(xué)試題.doc[1]

1、2010年一、判斷題（每小題2分，共10分）1、水流在邊壁處的流速為零，因此該處的流速梯度為零。 ( )2、在同樣的邊界條件下，層流過(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植急任闪饕鶆颉?( )題一、3圖3、液流在等直徑的有壓彎管中流動(dòng)，如圖示。液流由11過(guò)水?dāng)嗝媪飨?2過(guò)水?dāng)嗝?，其?dòng)量保持不變。 ( )4、圖示一長(zhǎng)度為 L 的水平管道。今欲將管道加長(zhǎng)L，第一種方式是水平接長(zhǎng)L；第二種方式是垂直向下接長(zhǎng)L，若不計(jì)局部水頭損失，則兩種方式接長(zhǎng)后，管道通過(guò)的流量 qv 應(yīng)相等。 ( )題一、4圖5、液體的粘滯性只有在流動(dòng)時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。 ( )二、選擇題（每小題2分，共18分）1、圖示為兩種液體盛于同一容器中，其重度1

2、 (h1+h2)； (2) zd2，流量為 qv 時(shí)相應(yīng)雷諾數(shù)為 Re1 和 Re2，則 Re1 Re2。 ( )6、流場(chǎng)中某點(diǎn)的速度不隨時(shí)間變化，則該點(diǎn)的加速度必為零。 ( )二、選擇題（每小題2分，共18分）1、牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 ( )(1) 理想液體，層流運(yùn)動(dòng)； (2) 牛頓液體，均勻流；(3) 牛頓液體，層流運(yùn)動(dòng)； (4) 理想液體，恒定流。 2、容器中盛有兩種不同重度的靜止液體，如圖所示，作用在容器 A B 壁面上的靜水壓強(qiáng)分布圖應(yīng)為 ( )(1) a (2) b (3) c (4) d題二、2題圖3、圖示為二根輸水管段AB長(zhǎng)度L、直徑d、高差Dz、流量qv、 糙率n均相等

3、，則二水銀壓差計(jì)中的讀數(shù)h1與h2 的關(guān)系為 ( )(1) h1h2 (2) h1 h2 (3) h1=h2 (4) 不定 題二、3題圖4、恒定均勻流沿程水頭損失系數(shù) l 與糙率 n 有如下關(guān)系 ( )( 1 ) ; ( 2 ) ;( 3 ) ; ( 4 ) 。5、管流的負(fù)壓區(qū)是指測(cè)壓管水頭線 （ ）（1）在基準(zhǔn)面以下的部分； （2）在下游自由水面以下的部分；（3）在管軸線以下的部分； （4）在基準(zhǔn)面以上的部分。6、圖示 A、B兩管的管徑及糙率均相同，且水位差 h1= h2。若要使流量 qvA= qvB，則兩管的長(zhǎng)度LA與LB 的關(guān)系為 （ ）(1)LA = LB； (2)LA LB； (4)

4、無(wú)法確定。題二、6題圖7、不滿足不可壓縮液體連續(xù)性的流動(dòng)是 ( )（1） （2）（3）（4）8、用p（壓強(qiáng)差）、（密度）、l（長(zhǎng)度）、qv（流量）組成的無(wú)量綱數(shù)應(yīng)為 ( )(1) (2) (3) (4) 9、圓管層流斷面的切應(yīng)力是 ( )(1) 壁面處切應(yīng)力為零，管軸處切應(yīng)力最大； (2) 沿?cái)嗝娌蛔儯?3) 管軸處為零，隨半徑按線性增大； (4) 為拋物線分布。三、繪圖題（5分）定性繪出圖示管道的總水頭線和測(cè)壓管水頭線，并標(biāo)明符號(hào)（管徑d為常數(shù)）。四、計(jì)算題（本大題共6小題，計(jì)115分）1、（20分） 如圖所示，上下兩個(gè)圓盤半徑均為R，間隙為，其間充滿動(dòng)力粘度為的油液。若下盤不動(dòng)，上盤以每分

5、鐘 n 轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。（上、下盤間流速呈線性分布）求：（1）施加于上盤的阻力矩M的表達(dá)式；（2）R0.25m，=1mm，=0.01Pas， n=1200轉(zhuǎn)/分。M=? 計(jì)算題四、1題圖 計(jì)算題四、2題圖2、(20分) 一曲面的形狀為3/4個(gè)圓柱面，半徑 R=0.8 m，寬度(垂直于紙面)為1 m。圓心位于液面以下h=2.58 m，如圖所示。容器中盛有密度為r1=816 kg/m3的液體，其深度h1=0.98 m，其下為密度r2=1000 kg/m3的液體。(1) 繪制曲面的水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。(2) 求作用于曲面的靜水總壓力的大小和方向。3、(20分) 在作等角速度旋轉(zhuǎn)的物體上

6、，裝有一U形管式角速度測(cè)定器，如圖示。測(cè)得U形管水面差Dz=0.272m，二支管旋轉(zhuǎn)半徑分別為R1=7.5 cm，R2=37.5 cm。求該物體的旋轉(zhuǎn)角速度w。 計(jì)算題四、3題圖 計(jì)算題四、4題圖4、(20分) 水流由直徑dA=20cm的A管徑一漸縮的彎管流入直徑dB=15cm的B管，管軸中心線在同一水平面內(nèi)，A管與B管之間的夾角=60，已知通過(guò)的流量qv=0.1m3/s，A端中心處相對(duì)壓強(qiáng)pA=120kPa，若不計(jì)水頭損失，求水流對(duì)彎管的作用力。5、(15分) 圖示一管路系統(tǒng)，各管糙率相同，水流最終流入大氣。每段管長(zhǎng)均為l=5m，管徑d=6 cm，進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)1=0.5，出口局部水頭

7、是系數(shù)（淹沒(méi)串聯(lián)）2=1.0。當(dāng)水頭H=12m時(shí)，流量qv=15 l/s。求管道的沿程水頭損失系數(shù)及兩水箱水位差z。(取動(dòng)能校正系數(shù)為1) 計(jì)算題四、5題圖6、(20分) 圓球在實(shí)際液體中作勻速直線運(yùn)動(dòng)所受的阻力F與液體密度、動(dòng)力粘滯系數(shù)，圓球與流體的相對(duì)速度v，圓球的直徑d有關(guān)，試用定理求阻力F的一般函數(shù)關(guān)系式。西安理工大學(xué)2003年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試考試科目_水 力 學(xué) 基 礎(chǔ)_使用試題、專業(yè)_水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標(biāo)明題號(hào)。)l、如圖所示，液面上有一面積A=01 2m2的平板，以V=05ms的速度作水平等速直線運(yùn)動(dòng)，

8、形成運(yùn)動(dòng)平板與靜止平板間液體的層流運(yùn)動(dòng)。已知平板間的液體分為兩層，它們的動(dòng)力粘滯系數(shù)與厚度分別為1=01 42Nsm2，l=l mm；2=023 5Nsm2，2=14mm。若每層液體內(nèi)速度沿鉛垂方向呈直線分布，求：(1)定性繪制平板間液體的流速分布；(2)平板所受水平拉力。(空氣阻力很小，可略去不計(jì))。(1 5分)解：（1）、因12，121（du/dy）12（du/dy）2所以，（du/dy）1（du/dy）2（2）由牛頓內(nèi)摩擦定律du/dy對(duì)于上層液體：11du1/dy1（v-v0）/h1對(duì)于下層液體：22du2/dy2（v0-0）/h2在液體的交界面上，12故，1（v-v0）/h12（v0

9、-0）/h2得：因此，平板所受拉力為：F1A=1（v-v0）/h1*0.120.142*(0.5-0.229)*0.12/0.001=4.618N.2、如圖所示一封閉水箱，下端有14圓弧的鋼板AB，寬度l m，半徑為l m。已知： hl=2m，h2=3m。求：(1)試?yán)L制水作用于曲面AB上的壓力體圖及其鉛垂投影面上的壓強(qiáng)分布圖；(2)水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小及方向。(25分)解：(1) 壓力體圖 壓強(qiáng)分布圖（2）水平壓力px=因pA（h1-R）(2-1)=9.8kN/m2pBh1=2=1 9.6kN/m2所以，px= 方向向左。垂直方向壓力PZ（Rh1-R2/4）b=9.8*(1*

10、2-3.14*12/4)*1=11.903kN. 方向向上。合力P18.915kN。 arctan(Pz/Px)=38.998.3、在作等角速度旋轉(zhuǎn)的物體上，裝有一U型管式角速度測(cè)定儀，如圖所示。測(cè)得U型管液面高差z=0272m，兩支管旋轉(zhuǎn)半徑分別為Rl=75cm，R2=3 75cm。求該物體的旋轉(zhuǎn)角速度。 (1 5分)解：取如圖所示的坐標(biāo)系，由靜止液體的壓強(qiáng)差分公式：dp=(Xdx+Ydy+Zdz)其中：XFx/m=mr2 cos/m=r2cos Y= Fy/m=mr2 sin/m=r2sin Z=-mg/m=-g可得：dp=(r2cosdx+ r2sindy-g dz) (2xdx+2yd

11、y-g dz) =2d()-g dz= 2d(r2)-g dz 積分得：p=2r2-gzC，在液體表面上，p=0，那么在A表面：02R22-gz2C； 在B表面：02R12-gz1C 故， 2R22-gz2 2R12-gz1則：g(z2-z1)= 2 (R22 -R12), 即，gz=2 (R22 -R12)那么，。4、圖示為虹吸管。已知上下游水位差z=4m，管道總長(zhǎng)L=20 m，管徑d=1 00mm。沿程水頭損失系數(shù)=0026。進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)為1=0.8；兩轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失系數(shù)均為乏2=0.15；閥門局部水頭損失系數(shù)為3=0.2出口局部水頭損失系數(shù)互4=1求虹吸管的流量Q，并定性繪出

12、虹吸管的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。(30分)解：（1）求流量Q如圖，取11、22兩個(gè)過(guò)水?dāng)嗝?，以下游水面為基?zhǔn)面，列能量方程如下：則：， 即那么，（2）測(cè)壓管水頭線和總水頭線如圖所示。5、圖示一壓力管道的漸變段。水流由直徑以dA為20cm的A管經(jīng)一漸縮的彎管流入直徑dB為1 5cm的B管，管軸中心線在同一水平面內(nèi)，A管與B管軸線之間的夾角為60。，如圖所示。已知通過(guò)的流量為Q=0.1 m3s，漸變段A端斷面中心處相對(duì)壓強(qiáng)pA=120kNm2，若不計(jì)能量損失，試求水流對(duì)彎管AB的作用力。(30分)解：（1）求pB以管軸中心線所在的水平面為基準(zhǔn)面，列AB兩個(gè)斷面的能量方程如下：因A=B=1.0, =

13、0所以，又因，所以，pB=9.8*11.128=109.054(kN/m2)(2) 求水流對(duì)彎管的作用力取隔離體，受力分析如圖示PApAAA=PB列x方向的動(dòng)量方程：則：-3.77+1.927*cos60+1*0.1*（5.659*cos60-3.183）-2.841（KN），方向向左。列y方向的動(dòng)量方程：則： -1.927*sin60-1*0.1*5.659*sin60-2.159（KN），方向向下。故：R水流對(duì)彎管的作用力為R，與R是一對(duì)作用力與反作用力，R3.568KN，37.236、實(shí)驗(yàn)研究表明，恒定有壓均勻管流中，管道壁面的剪切應(yīng)力o與斷面平均流速v 、水力半徑尺R、液體密度p、液體

14、的動(dòng)力粘滯系數(shù)、及管壁表面的粗糙凸起高度有關(guān)。試用定理求出管道壁面剪切應(yīng)力o的計(jì)算公式，并由此推出計(jì)算沿程水頭損失的基本公式一一達(dá)西(Darcy)公式。(1 8分) 那么，令，則上式可寫成：由均勻流切應(yīng)力公式和水力坡度的定義可得：，（式中L為流段長(zhǎng)度）聯(lián)立以上兩式，可得如下達(dá)西公式：7、試設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置，以便研究管道系統(tǒng)中等直徑90彎頭的局部水頭損失系數(shù)的大小。要求：(1)繪出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；(2)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)裝置各組成部分的作用；(3)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題。(1 7分) /解：（1）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（2）水箱：供水，且保持水位不變；閥門：控制流量大小；量水設(shè)備：量水堰或

15、量水槽、秒表，用以測(cè)流量；測(cè)壓管A、B：量測(cè)彎管前后兩個(gè)過(guò)水?dāng)嗝娴膲翰?；管路系統(tǒng)：連接90彎頭，輸送水流。（3）實(shí)驗(yàn)原理：列A、B兩個(gè)過(guò)水?dāng)嗝娴哪芰糠匠?。以B測(cè)壓管液面為基準(zhǔn)面。則：其中hf為沿程水頭損失，可忽略。，vA=vB=v，1=2=1.0則：所以，其中，為水流流經(jīng)90彎頭時(shí)的局部水頭損失系數(shù)；v為管道中的流速，可由流量反求出；h為AB兩個(gè)測(cè)壓管水面高差。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：打開(kāi)閥門后，水流經(jīng)過(guò)彎道，測(cè)壓管中水面開(kāi)始時(shí)不穩(wěn)定，待一段時(shí)間后，液面基本穩(wěn)定，A測(cè)壓管的液面應(yīng)比B測(cè)壓管的液面高。應(yīng)注意問(wèn)題：1）測(cè)壓管A、B應(yīng)位于均勻流斷面處，盡量靠近彎管。2）水箱水位應(yīng)保持恒定不變。3）應(yīng)等水流穩(wěn)定后，

16、測(cè)量h和流量Q。4) 應(yīng)改變閥門開(kāi)度，測(cè)多組數(shù)據(jù)，以便測(cè)得的平均值。西安理工大學(xué)2004年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試考試科目_水 力 學(xué) 基 礎(chǔ)_使用試題、專業(yè)_水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標(biāo)明題號(hào)。)1、質(zhì)量為25kg、長(zhǎng)為60cm、寬為60cm的平板，以0.3ms勻速地沿一個(gè)邊坡系數(shù)為2.4(ctg=2.4)的斜面滑下，如圖所示。板與斜面間的油層厚度1mm，油的密度為920kgm3，求油的動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v。解：由牛頓內(nèi)摩擦定律du/dy可知平板所受應(yīng)力為：du/dy（v-0）/那么油層對(duì)平板的阻力TAv/*A由于平板為勻

17、速運(yùn)動(dòng)，也就是在運(yùn)動(dòng)方向上合力為0，即，阻力T與板子重力在運(yùn)動(dòng)方向上的分量相等mgsin.那么：2、某容器如圖所示。AB為14的圓柱曲面，半徑R=04m，其寬度(垂直于紙面)b=10 m。容器內(nèi)盛有密度l=816 kgm3，2=91 8 kgm3的兩種不相混合的液體，深度h=08 m。要求：(1)繪制水作用于曲面AB上的壓力體圖及鉛垂投影面上的壓強(qiáng)分布圖；(2)求水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小及方向。解：（1）作用于曲面AB上的壓力體圖及鉛垂投影面上的壓強(qiáng)分布圖如圖示。（2）欲求靜水總壓力，應(yīng)先分別求出水壓力的水平分量Px和垂直分量Pz。根據(jù)圖解法公式可得：PxPx的方向向右。Pz，方向

18、向上。所以，P，。合力過(guò)圓心，方向指向右上方，與水平面成角。3、一水箱以水平加速度a=3ms2運(yùn)動(dòng)，水箱尺寸如圖所示。水箱靜止時(shí)盛水深度為15 m。當(dāng)水箱加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：(1)水面與水平面所成夾角；(2)底面最大壓強(qiáng)pmax；(3)底面最小壓強(qiáng)pmin。4、某輸水管如圖所示。已知管徑dl=200mm，d2=100mm；管長(zhǎng)Ll=20m，L210m；沿程水頭損失系數(shù)1=002，2=003。各局部水頭損失系數(shù)為：進(jìn)口105，轉(zhuǎn)彎(A、B兩處共計(jì)) 2=06，收縮3=04(對(duì)應(yīng)于大管流速)，閥門4206。管道水頭H=20m。試求：(1)求通過(guò)輸水管的流量Q；(2)定性繪出管道的總水頭線和測(cè)壓管水頭線

19、。5、射流以V198 ms的速度從直徑d10 cm的噴嘴中射出，打擊在對(duì)稱的角度為135的圓形曲線葉片上，葉片距噴嘴很近。（1）若葉片固定，求射流對(duì)葉片的沖擊力；(2) 若葉片以速度u=12 ms和噴嘴出口處水流同方向運(yùn)動(dòng)求射流對(duì)葉片的沖擊力。(不計(jì)阻力和水重，取動(dòng)量校正系數(shù)為10)。6、實(shí)驗(yàn)觀察與理論分析指出，管道壁面上的切應(yīng)力0與斷面平均流速v、管道直徑d、液體密度、液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)、管壁粗糙度等因素有關(guān)。試用兀定理推導(dǎo)計(jì)算切應(yīng)力0的公式。7、試設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)裝置，以便研究管道系統(tǒng)中閥門的局部水頭損失系數(shù)的大小。要求：(1)繪出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；(2)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)裝置各組成部分的作用；(3)簡(jiǎn)述實(shí)

20、驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題。西安理工大學(xué)2005年攻讀碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試考試科目_水 力 學(xué) 基 礎(chǔ)_使用試題、專業(yè)_水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)、水利水電工程等_(共7題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標(biāo)明題號(hào)。) 3、如圖所示為一長(zhǎng)方形水車，長(zhǎng)3m，寬15m，高18m，試求： (1)當(dāng)水車以水平加速度a=49ms2運(yùn)動(dòng)時(shí)，將有多少水量溢出?(2)為了使水不溢出，最大允許加速度多大?(3)當(dāng)水車以水平加速度a=49ms2運(yùn)動(dòng)時(shí)，水車底板所受的靜水總壓力為多大? 4、水泵將水抽至水塔，如圖所示，已知水泵功率P=1837 kw，抽水流量Q100ls，吸水管長(zhǎng)度ll=8m，壓水管長(zhǎng)度l2=50 m，管徑D=300 mm，沿程水頭損失系數(shù)=0025。水泵允許真空值hv=6m水柱。水泵總效率=75。局部水頭損失系數(shù)：進(jìn)口l=6：轉(zhuǎn)彎2=04；出口3=1。求：(1)水泵提水高度z； (2)水泵最大安裝高度z