西安理工大学历年硕士水力学试题(02-11年高清版).doc

《西安理工大学历年硕士水力学试题(02-11年高清版).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西安理工大学历年硕士水力学试题(02-11年高清版).doc（31页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、+1、 设有一铅垂圆柱形套管套在一铅垂立柱上，管心铅垂轴线与柱心铅垂轴线重合，两者之间间隙充以某种液体（油），如图所示。立柱固定，套管在自重的作用下，沿铅垂方向向下作等速直线运动，（间隙中的液体运动速度呈直线分布）。已知套管长度l=0.2m，重量G1.96N，内径d=0.05m，套管与立柱径向间隙厚度0.0016m，液体的粘度=9.8Pas。试求圆柱形套管下移速度V（空气阻力很小，可略去不计）。(2002) 第1题图1、 如图所示，液面上有一面积A=0.12m2的平板，以V=0.5m/s的速度作水平等速直线运动，形成运动平板与静止平板间液体的层流运动。已知平板间的液体分为两层，它们的动力粘滞系

2、数与厚度分别为：1=0.142Ns/m2，11mm；2=0.235Ns/m2，21.4mm。若每层液体内速度沿铅垂方向呈直线分布，求：(1)定性绘制平板间液体的流速分布；(2)平板所受水平拉力。（空气阻力很小，可略去不计）。(2003,2006a) 第1题图 1、（本题20分）如图所示，上下两个圆盘半径均为R，间隙为，其间充满动力粘度为的油液。下盘不动，上盘绕中心轴以每分钟n转旋转。若上、下盘间油液流速呈线性分布，求：（1）施加于上盘的阻力矩M 的表达式；（2）R0.25m，= 1mm，= 0.01Pas，n= 1200 转/分。M=?(2004a，2005a,2007b)1、（本题20分）质

3、量为25kg、长为60cm、宽为 60cm 的平板，以 0.3m/s 匀速地沿一个边坡系数为2.4（ctg=2.4）的斜面滑下，如图所示。板与斜面间的油层厚度1mm，油的密度为920kg/m3，求油的动力粘滞系数和运动粘滞系数。(2004b)1、（本题20分）图示为一园锥体绕竖直中心轴等速旋转，锥体与固定的外锥体之间的隙缝=1mm, 其中充满=0.1Pas的润滑油，已知锥体顶面半径R0.3m，锥体高度H=0.5m。当旋转角速度=16rad/s时，求所需的旋转力矩M (隙缝中油的速度按直线变化)。（2005b,2007a）1、 如图所示，一木块在上层液体表面上以速度 v 运动。两液层的厚度 相同

4、，粘度不同，动力粘度分别为1 和2。设液层间的流速按直线分布。试绘制平板间液体的流速分布图和切应力分布图，并求液层交界面上的流速 u。（2006b）2、一球形盛水容器，容器由两个半球面用螺栓连接而成，如图所示。已知球径d=4m，水深H=2m，试求作用于螺栓上的拉力(不计容器的自重)。(2002) 第2题图2、如图所示一封闭水箱，下端有1/4圆弧的钢板AB，宽度1m，半径为1m。已知：h1=2m，h2=3m。求：(1) 试绘制水作用于曲面AB上的压力体图及其铅垂投影面上的压强分布图；(2) 水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。(2003) 第2题图2、（本题20分）某容器如图所示。AB为

5、1/4 的圆柱曲面，半径R0.4m，其宽度(垂直于纸面) b=1.0 m。容器内盛有密度r1=816 kg/m3，r2=918 kg/m3的两种不相混合的液体，深度h=0.8 m。要求：(1) 绘制水作用于曲面AB上的压力体图及铅垂投影面上的压强分布图；(2) 求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小及方向。(2004a,b;)2、（本题20分）在倾角=45倾斜壁上有一个半径R=0.5 m的半圆柱形曲面AB，曲面圆心O点至水面的高度H=2 m，曲面宽度b=2 m，如图所示。要求：(1) 绘制水作用于曲面AB上的压力体图以及铅垂投影面上的压强分布图；(2) 求水作用于曲面AB上的静水总压力的大小、

6、方向及作用点的位置。(2005a,2007b)2、（本题20分）圆柱曲面 AB 的一侧受两种液体的作用，如图。上层液体深度h1=1.5m，密度r1=867kg/m3。下层液体深度h2=1m，密度r21000 kg/m3。曲面宽度b=2m。圆弧半径R=1m。要求：(1) 绘出曲面上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；(2) 计算曲面静水总压力P及其方向。（2005b,2007a） 3、图示为圆弧曲面 AB，已知半径 R=2 m，宽度 b=1 m，h=4 m，。(1) 绘出曲面AB上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；(2) 计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。（2006a）

7、3、图示为盛水容器，其中AB为3/4圆柱曲面，半径R=0.6 m，圆心O点以上的水深H=1.2 m。垂直于纸面的长 度L=3 m。(1) 绘出曲面AB上水平分力的压强分布图及垂直分力的压力体图；(2) 计算作用于曲面AB上的静水总压力的大小和方向。（2006b）3、一洒水车，如图所示，以0.98m/s2的等加速度向前行驶。设以水面中心点为原点，建立xOz坐标系，试求自由表面与水平面的夹角。又自由表面压强p0=98kPa，车壁某点A的坐标为x=-1.5m，z=-1.0m，试求A点的压强。(2002) 3、在作等角速度旋转的物体上，装有一U型管式角速度测定仪，如图所示。测得U型管液面高差z=0.2

8、72m，两支管旋转半径分别为R1=7.5cm，R2=37.5cm。求该物体的旋转角速度。 (2003) 第3题图 3、（本题20分）一水箱以水平加速度a=3m/s2运动，水箱尺寸如图所示。水箱静止时盛水深度为1.5 m。当水箱加速运动时，求：(1) 水面与水平面所成夹角q；(2) 底面最大压强pmax；(3) 底面最小压强pmin。(2004a,b) 3、（本题20分）如图所示为一长方形水车，长3m，宽1.5m，高1.8m，试求：（1）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，将有多少水量溢出？（2）为了使水不溢出，最大允许加速度多大？（3）当水车以水平加速度a=4.9m/s2运动时，水车底

9、板所受的静水总压力为多大？(2005a,b,2007a,b)2、有一圆柱形容器，顶部设一通气管，如图所示。已知圆柱半径 R=0.5 m，圆柱形容器顶部通气管中的水面与容器顶盖齐平。容器以等角速度w=2p/s绕铅垂中心轴旋转。试推导该容器内液体压强p的计算公式，并求容器顶盖上所受的总压力P。 （2006a,b）4、设水流从水箱经过水平串联管路流出，管路末端为收缩的圆锥形喷嘴，在第二段管道中有一半开的闸阀，如图所示。已知流量Q=0.025m3/s，d1=0.15m，l1=25m，d2=0.125m，l2=10m，d3=0.1m；沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：1=0.5(进口)，1=0.0366

10、，2=0.15(突然缩小),2=0.039, 3=2.0(阀门), 4=0.15(喷嘴)。试求水箱中所需水头H，并定性绘出测压管水头线和总水头线。（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计；所给局部阻力系数都是对局部损失后的平均流速而言）。(2002,2005b,2007a) 第4题图4、图示为虹吸管。已知上下游水位差 z=4m，管道总长 L=20 m，管径d=100 mm。沿程水头损失系数=0.026。进口局部水头损失系数为1=0.8；两转弯处局部水头损失系数均为2=0.15;阀门局部水头损失系数为3=0.2；出口局部水头损失系数4=1。求虹吸管的流量Q，并定性绘出虹吸管的总水头线和测压管

11、水头线。(2003) 第4题图4、（本题25分）某输水管如图所示。已知管径d1=200mm ，d2=100mm；管长L1=20m ，L2=10m；沿程水头损失系数1=0.02，2=0.03。各局部水头损失系数为：进口1=0.5 ，转弯（A、B两处共计）2=0.6，收缩3=0.4 (对应于大管流速)，阀门4= 2.06 。管道水头H=20m。试求：(1) 求通过输水管的流量Q；(2) 定性绘出管道的总水头线和测压管水头线。(2004a,b)4、（本题25分）水泵将水抽至水塔，如图所示，已知水泵功率 P=18.37 kw，抽水流量Q=100L/s，吸水管长度 l1=8m，压水管长度l2=50 m，

12、管径D=300 mm，沿程水头损失系数=0.025。水泵允许真空值 hv=6m水柱。水泵总效率 =75%。局部水头损失系数：进口1=6；转弯2=0.4；出口3=1。求：(1) 水泵提水高度z； (2) 水泵最大安装高度zs。(2005a,2007b)4、一直径沿程不变的输水管道，连接两水池如图所示。已知管道直径 d=300 mm，管道全长 L=90 m，沿程水头损失系数=0.03，局部水头损失系数：进口1=0.5，转弯2=3=0.3，出口4=1.0。出口中心在下游水面以下深度 h2=2.3 m。在距出口l=30 m 处有一水银测压计，其液面高差h=0.5 m，较低的水银液面至管轴的高度h=1.

13、5 m。试确定：（1）测压计所在断面形心点的压强水头；（2）通过管道的流量Q；（3）两水池的水位差Z；（4）定性绘出测压管水头线和总水头线。（水箱水面很大，水箱水面的流速水头可略去不计）（2006a）4、等直径有压管道如图所示。管径 d=0.2 m，管长 l1=l2=12 m，水头 H=10 m，hs=1 m。沿程水头损失系数=0.023。局部水头损失系数：进口1=0.7，转弯2=0.29。取动能校正系数为1.0。求：（1）通过管道的流量Q；（2）管道B断面处的相对压强 pB；（3）定性绘出测压管水头线和总水头线。（2006b）5、设水由水箱经管嘴射出，如图所示。已知水头为H（恒定不变），管嘴

14、截面积为A，水箱水面面积很大。若不计能量损失，试求水作用于水箱的水平分力R。(2002)第5题图5、图示一压力管道的渐变段。水流由直径dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径dB为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面内，A管与B管轴线之间的夹角为60o，如图所示。已知通过的流量为Q=0.1m3/s，渐变段A端断面中心处相对压强pA=120kN/m2，若不计能量损失，试求水流对弯管AB的作用力。(2003)第5题图5、（本题25分）射流以V=19.8 m/s的速度从直径d=10 cm的喷嘴中射出，打击在对称的角度为1350的圆形曲线叶片上，叶片距喷嘴很近。(1)若叶片固定，求射流对叶片的冲击

15、力；(2) 若叶片以速度u=12 m/s和喷嘴出口处水流同方向运动求射流对叶片的冲击力。(不计阻力和水重，取动量校正系数为1.0) (2004a,b)5、（本题25分）图示为水平放置的喷嘴，出口直径d=10 cm，管道直径D=40 cm，喷射流量Q=0.4 m3/s，水流喷入大气中，不计喷嘴的水头损失。取动能校正系数及动量校正系数均为1.0，求：（1）螺栓所在断面上的动水压强水头；（2）水流作用于螺栓群上的水平总拉力。(2005a)5、（本题25分）图示为一短管出流，水头H=9 m，直径D=100 mm，管长L=10 m，管轴线水平，进口水头损失系数=0.5，沿程水头损失系数=0.02 。管道

16、末端为一喷嘴，其出口直径d=50 mm，水流喷射在一固定的垂直平板上。忽略喷嘴的局部水头损失和平板的摩阻力。射流在同一水平面上，不计射流自重。试求：(1)管嘴出口的流速和流量；(2)水流对平板的冲击力。(2005b)5、水平管道末端接一倾斜向上弯形喷嘴(轴线在同一铅直平内)，转角=45 o，断面1-1、2-2直径分别为 d1=200 mm和 d2=100 mm，两断面中心高差z=0.2 m。出口断面平均流速 v2=10m/s(喷入大气)，全喷嘴水头损失hw1-2=0.5v22/2g，断面1-1至2-2间水体重W=196.0N。试求：（1）断面1-1中心处的压强；（2）水流作用于喷嘴的力的大小和

17、方向。（2006a）5、图示为一管段渐变段，管轴与水平面夹角=30 o。渐变段长度L=10 m，渐变段中水体重量G=2kN。进口断面面积A1=0.0314 m2，流速v1=1 m/s，压强水头p1/=50 mmH2O。出口断面面积A2=A1/4。渐变段水头损失为hw=2v22/2g。(v2为出口断面流速)。试求：（1）渐变段出口断面中心处的压强p2；（2）固定渐变段镇墩所受的作用力大小及其方向。（2006b）5、（本题20分）射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的长方形均质等厚度的板上，如图所示，已知板长60cm，平板上缘悬挂在铰上（铰的摩擦力不计），当射流冲击到平板的图示位置后，平

18、板偏转30，以后平板不再偏转。设喷嘴直径d25mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断面平均流速v=2.76m/s，喷嘴的局部水头损失系数嘴0.3，射流自重不计。求平板的质量m为多少？(2007a,b)60cm18cm30d=25mm压力表D铰xyo6、实验观察与理论分析指出，恒定有压管流的压强损失p与管长l、直径d、管壁粗糙度、运动粘滞系数、密度、流速V等因素有关。试用定理求出计算压强损失p的公式。(2002,2005a)6、实验研究表明，恒定有压均匀管流中，管道壁面的剪切应力0与断面平均流速V、水力半径R、液体密度、液体的动力粘滞系数、及管壁表面的粗糙凸起高度有关。试用

19、定理求出管道壁面剪切应力0的计算公式，并由此推出计算沿程水头损失的基本公式达西(Darcy)公式。(2003,2006a,2006b)6、（本题20分）实验观察与理论分析指出，管道壁面上的切应力0与断面平均流速V、管道直径d、液体密度、液体的动力粘滞系数、管壁粗糙度等因素有关。试用定理推导计算切应力0的公式。(2004a,b)6、（本题20分）试用定理分析曲线型实用堰的单宽流量q的表达式。假设单宽流量q与堰上水头H、重力加速度g、流体密度、运动粘滞系数、及表面张力系数有关。(2005b)7、雷诺实验装置由哪几部分组成？试绘出实验装置示意图，简述实验现象，并指出实验中应注意的问题。(2002)7

20、、试设计一实验装置，以便研究管道系统中900弯头的局部水头损失系数的大小。要求：(1) 绘出实验装置示意图；(2) 说明实验装置各组成部分的作用；(3)简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。(2003,2006a,2006b)7、（本题20分）试设计一实验装置，以便研究管道系统中阀门的局部水头损失系数的大小。要求：(1) 绘出实验装置示意图；(2) 说明实验装置各组成部分的作用；(3)简述实验原理和实验现象，并指出实验中应注意的问题。 (2004a,b)7、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间

21、的变化规律。要求：(1) 绘出实验装置示意图；(2) 说明实验装置各组成部分的作用；(3)简述试验方法、实验原理以及可能出现的研究结果。(2005a,b)6、（本题20分）有一长度为L内径为D的直管道，该管道已经使用多年。试设计一实验装置，以便研究该管道的沿程水头损失系数与雷诺数之间的变化规律。要求：(1) 绘出实验装置示意图；(2) 说明实验装置各组成部分的作用；(3)简述试验方法、实验原理以及可能出现的研究结果。(2007a,b)西 安 理 工 大 学 2008 年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸考试科目 水 力 学 使用试题学科、专业 水利、环境等专业 （共 题，答题不得使用铅笔、红色笔

22、、不必抄题，但需标明题号。）（请将正确答案、必要的图示等写在答题纸上，不必抄题，但需标明题号。）一、是非题(正确的划“”，错误的划“”，每题2分, 共10分)1、公式 =(du/dy)，适用于牛顿液体和非牛顿液体。2、在连续介质假设的条件下，可以不研究液体分子的运动。3、重力与离心惯性力同时作用时，相对静止液体中任一点的压强可用公式p=p0+h计算。4、谢才公式U=C(RJ)1/2 仅适用于阻力平方区紊流。5、小孔口a和圆柱形外管嘴b的直径及作用水头均相同，则孔口流量Qa小于管嘴流量Qb。二、单项选择题 (每题2分, 共20分)1、理想液体是（ ）(1)没有切应力又不变形的液体； (2)没有切

23、应力但可变形的一种假想液体；(3)有切应力而不变形的液体。 (4)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； 2、有一管流，属于紊流粗糙区，若管径不变，欲增大粘滞底层厚度，则可以 ( )(1)增大流速； (2)减小流量；(3)减小液体粘度； (4)升高液体温度。3、两根直径不等的管道，一根输油，一根输水，两管中流速也不同，油和水的下临界雷诺数分别为 Rec1和 Rec2，则它们的关系是（ ）(1) Rec1 Rec2； (2) Rec1 d2，流量为 qv 时相应雷诺数为 Re1 和 Re2，则 Re1 Re2。 ( )6、流场中某点的速度不随时间变化，则该点的加速度必为零。 ( )二、选择题（每小

24、题2分，共18分）1、牛顿内摩擦定律适用的条件是 ( )(1) 理想液体，层流运动； (2) 牛顿液体，均匀流；(3) 牛顿液体，层流运动； (4) 理想液体，恒定流。 2、容器中盛有两种不同重度的静止液体，如图所示，作用在容器 A B 壁面上的静水压强分布图应为 ( )(1) a (2) b (3) c (4) d 第 2 页 共4 页题二、2题图3、图示为二根输水管段AB长度L、直径d、高差Dz、流量qv、 糙率n均相等，则二水银压差计中的读数h1与h2 的关系为 ( )(1) h1h2 (2) h1 h2 (3) h1=h2 (4) 不定 题二、3题图4、恒定均匀流沿程水头损失系数 l

25、与糙率 n 有如下关系 ( )( 1 ) ; ( 2 ) ;( 3 ) ; ( 4 ) 。5、管流的负压区是指测压管水头线 （ ）（1）在基准面以下的部分； （2）在下游自由水面以下的部分；（3）在管轴线以下的部分； （4）在基准面以上的部分。6、图示 A、B两管的管径及糙率均相同，且水位差 h1= h2。若要使流量 qvA= qvB，则两管的长度LA与LB 的关系为 （ ）(1)LA = LB； (2)LA LB； (4)无法确定。题二、6题图第 3 页 共 4 页7、不满足不可压缩液体连续性的流动是 ( )（1） （2）（3）（4）8、用p（压强差）、（密度）、l（长度）、qv（流量）组成

26、的无量纲数应为 ( )(1) (2) (3) (4) 9、圆管层流断面的切应力是 ( )(1) 壁面处切应力为零，管轴处切应力最大； (2) 沿断面不变；(3) 管轴处为零，随半径按线性增大； (4) 为抛物线分布。三、绘图题（5分）定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号（管径d为常数）。四、计算题（本大题共6小题，计115分）1、（20分） 如图所示，上下两个圆盘半径均为R，间隙为，其间充满动力粘度为的油液。若下盘不动，上盘以每分钟 n 转旋转。（上、下盘间流速呈线性分布）求：（1）施加于上盘的阻力矩M的表达式；（2）R0.25m，=1mm，=0.01Pas， n=1200转/

27、分。M=? 计算题四、1题图 计算题四、2题图2、(20分) 一曲面的形状为3/4个圆柱面，半径 R=0.8 m，宽度(垂直于纸面)为1 m。圆心位于液面以下h=2.58 m，如图所示。容器中盛有密度为r1=816 kg/m3的液体，其深度h1=0.98 m，其下为密度r2=1000 kg/m3的液体。(1) 绘制曲面的水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。(2) 求作用于曲面的静水总压力的大小和方向。第 4 页 共 4 页3、(20分) 在作等角速度旋转的物体上，装有一U形管式角速度测定器，如图示。测得U形管水面差Dz=0.272m，二支管旋转半径分别为R1=7.5 cm，R2=37.5

28、 cm。求该物体的旋转角速度w。 计算题四、3题图 计算题四、4题图4、(20分) 水流由直径dA=20cm的A管径一渐缩的弯管流入直径dB=15cm的B管，管轴中心线在同一水平面内，A管与B管之间的夹角=60，已知通过的流量qv=0.1m3/s，A端中心处相对压强pA=120kPa，若不计水头损失，求水流对弯管的作用力。5、(15分) 图示一管路系统，各管糙率相同，水流最终流入大气。每段管长均为l=5m，管径d=6 cm，进口局部水头损失系数1=0.5，出口局部水头是系数（淹没串联）2=1.0。当水头H=12m时，流量qv=15 l/s。求管道的沿程水头损失系数及两水箱水位差z。(取动能校正

29、系数为1) 计算题四、5题图6、(20分) 圆球在实际液体中作匀速直线运动所受的阻力F与液体密度、动力粘滞系数，圆球与流体的相对速度v，圆球的直径d有关，试用定理求阻力F的一般函数关系式。西 安 理 工 大 学 2009 年攻读硕士学位研究生入学考试命题纸B考试科目 水力学基础 使用试题学科、专业 水利工程、环境工程、农业水土工程等 （共 四 大题，答题不得使用铅笔、红色笔、不必抄题，但需标明题号。）一、判断题（每小题2分，共12分）1、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 ( )2、图示为一矩形平板AB，左侧挡水。当AB绕其形心轴O转动一个角度后，面板所受的静水总压力大小不变。

30、( ) 题一、2图 题一、3图3、液流在等直径的有压弯管中流动，如图示。液流由11过水断面流向22过水断面，其动量保持不变。 ( )4、图示一长度为 L 的水平管道。今欲将管道加长L，第一种方式是水平接长L；第二种方式是垂直向下接长L，若不计局部水头损失，则两种方式接长后，管道通过的流量 qv 应相等。 ( )题一、4图5、流场中某点的速度不随时间变化，则该点的加速度必为零。 ( )6、在同样的边界条件下，层流过水断面上的流速分布比紊流要均匀。 ( )二、选择题（每小题2分，共18分）1、图示为两种液体盛于同一容器中，其重度1 (h1+h2)； (2) z (h1+h2)； (3) z =(h

31、1+h2)； (4) 无法确定。 题二、1图 题二、2图2、图示管道中两根测压管的水面高差 Dh 代表局部水头损失的是 ( )(1)图A； (2)图B； (3)图C； (4)以上答案都不对。3、理想液体是 ( )(1)粘性大的液体； (2) 服从牛顿内摩擦定律的液体；(3)没有粘性的液体； (4) 具有粘性的不可压缩液体。4、管流的负压区是指测压管水头线 （ ）（1）在基准面以下的部分； （2）在下游自由水面以下的部分；（3）在管轴线以下的部分； （4）在基准面以上的部分。5、如图所示，两水库水位差为H，其间以两根管路相连通。已知直径d1=2d2，管长L及沿程水头损失系数l均相等。若按长管计算，则两管的流量之比为 （ ）（1）qv1/qv2=1； （2）qv1/qv2 =； （3）qv1/qv2 = ； （4）qv1/qv2 =。题二、5图6、谢才系数的曼宁公式 ( )(1)仅适用于明渠均匀流； (2)适用于所有层流、紊流、明渠流和管流的均匀流；(3)仅适用于紊流均匀流； (4)仅适用于粗糙区紊流均匀流。第 3 页 共 4 页7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化 ( )(1)光滑区粗糙区过渡粗糙区； (2)过渡粗糙区粗糙区光滑区；(3)粗糙区过渡粗糙区光滑区； (4)光滑区过渡粗糙区粗糙区。8、不满足不可压缩液体连续性的流动是