西安理工水力學真題

1、1、 設(shè)有一鉛垂圓柱形套管套在一鉛垂立柱上，管心鉛垂軸線與柱心鉛垂軸線重合，兩者之間間隙充以某種液體（油），如圖所示。立柱固定，套管在自重的作用下，沿鉛垂方向向下作等速直線運動，（間隙中的液體運動速度呈直線分布）。已知套管長度l=0.2m，重量G1.96N，內(nèi)徑d=0.05m，套管與立柱徑向間隙厚度0.0016m，液體的粘度=9.8Pas。試求圓柱形套管下移速度V（空氣阻力很小，可略去不計）。(2002) 第1題圖1、 如圖所示，液面上有一面積A=0.12m2的平板，以V=0.5m/s的速度作水平等速直線運動，形成運動平板與靜止平板間液體的層流運動。已知平板間的液體分為兩層，它們的動力粘滯系數(shù)

2、與厚度分別為：1=0.142Ns/m2，11mm；2=0.235Ns/m2，21.4mm。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）。(2003,2006a) 第1題圖 1、（本題20分）如圖所示，上下兩個圓盤半徑均為R，間隙為，其間充滿動力粘度為的油液。下盤不動，上盤繞中心軸以每分鐘n轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。若上、下盤間油液流速呈線性分布，求：（1）施加于上盤的阻力矩M 的表達式；（2）R0.25m，= 1mm，= 0.01Pas，n= 1200 轉(zhuǎn)/分。M=?(2004a，2005a,2007b)1、（本題20分）質(zhì)量

3、為25kg、長為60cm、寬為 60cm 的平板，以 0.3m/s 勻速地沿一個邊坡系數(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920kg/m3，求油的動力粘滯系數(shù)和運動粘滯系數(shù)。(2004b)1、（本題20分）圖示為一園錐體繞豎直中心軸等速旋轉(zhuǎn)，錐體與固定的外錐體之間的隙縫=1mm, 其中充滿=0.1Pas的潤滑油，已知錐體頂面半徑R0.3m，錐體高度H=0.5m。當旋轉(zhuǎn)角速度=16rad/s時，求所需的旋轉(zhuǎn)力矩M (隙縫中油的速度按直線變化)。（2005b,2007a）1、 如圖所示，一木塊在上層液體表面上以速度 v 運動。兩液層的厚度 相同，

4、粘度不同，動力粘度分別為1 和2。設(shè)液層間的流速按直線分布。試繪制平板間液體的流速分布圖和切應力分布圖，并求液層交界面上的流速 u。（2006b）2、一球形盛水容器，容器由兩個半球面用螺栓連接而成，如圖所示。已知球徑d=4m，水深H=2m，試求作用于螺栓上的拉力(不計容器的自重)。(2002) 第2題圖2、如圖所示一封閉水箱，下端有1/4圓弧的鋼板AB，寬度1m，半徑為1m。已知：h1=2m，h2=3m。求：(1) 試繪制水作用于曲面AB上的壓力體圖及其鉛垂投影面上的壓強分布圖；(2) 水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小及方向。(2003) 第2題圖2、（本題20分）某容器如圖所示。AB為1

5、/4 的圓柱曲面，半徑R0.4m，其寬度(垂直于紙面) b=1.0 m。容器內(nèi)盛有密度r1=816 kg/m3，r2=918 kg/m3的兩種不相混合的液體，深度h=0.8 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。(2004a,b;)2、（本題20分）在傾角=45傾斜壁上有一個半徑R=0.5 m的半圓柱形曲面AB，曲面圓心O點至水面的高度H=2 m，曲面寬度b=2 m，如圖所示。要求：(1) 繪制水作用于曲面AB上的壓力體圖以及鉛垂投影面上的壓強分布圖；(2) 求水作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小、方

6、向及作用點的位置。(2005a,2007b)2、（本題20分）圓柱曲面 AB 的一側(cè)受兩種液體的作用，如圖。上層液體深度h1=1.5m，密度r1=867kg/m3。下層液體深度h2=1m，密度r21000 kg/m3。曲面寬度b=2m。圓弧半徑R=1m。要求：(1) 繪出曲面上水平分力的壓強分布圖及垂直分力的壓力體圖；(2) 計算曲面靜水總壓力P及其方向。（2005b,2007a） 3、圖示為圓弧曲面 AB，已知半徑 R=2 m，寬度 b=1 m，h=4 m，。(1) 繪出曲面AB上水平分力的壓強分布圖及垂直分力的壓力體圖；(2) 計算作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小和方向。（2006a）3

7、、圖示為盛水容器，其中AB為3/4圓柱曲面，半徑R=0.6 m，圓心O點以上的水深H=1.2 m。垂直于紙面的長 度L=3 m。(1) 繪出曲面AB上水平分力的壓強分布圖及垂直分力的壓力體圖；(2) 計算作用于曲面AB上的靜水總壓力的大小和方向。（2006b）3、一灑水車，如圖所示，以0.98m/s2的等加速度向前行駛。設(shè)以水面中心點為原點，建立xOz坐標系，試求自由表面與水平面的夾角。又自由表面壓強p0=98kPa，車壁某點A的坐標為x=-1.5m，z=-1.0m，試求A點的壓強。(2002) 3、在作等角速度旋轉(zhuǎn)的物體上，裝有一U型管式角速度測定儀，如圖所示。測得U型管液面高差z=0.27

8、2m，兩支管旋轉(zhuǎn)半徑分別為R1=7.5cm，R2=37.5cm。求該物體的旋轉(zhuǎn)角速度。 (2003) 第3題圖 3、（本題20分）一水箱以水平加速度a=3m/s2運動，水箱尺寸如圖所示。水箱靜止時盛水深度為1.5 m。當水箱加速運動時，求：(1) 水面與水平面所成夾角q；(2) 底面最大壓強pmax；(3) 底面最小壓強pmin。(2004a,b) 3、（本題20分）如圖所示為一長方形水車，長3m，寬1.5m，高1.8m，試求：（1）當水車以水平加速度a=4.9m/s2運動時，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）當水車以水平加速度a=4.9m/s2運動時，水車底板

9、所受的靜水總壓力為多大？(2005a,b,2007a,b)2、有一圓柱形容器，頂部設(shè)一通氣管，如圖所示。已知圓柱半徑 R=0.5 m，圓柱形容器頂部通氣管中的水面與容器頂蓋齊平。容器以等角速度w=2p/s繞鉛垂中心軸旋轉(zhuǎn)。試推導該容器內(nèi)液體壓強p的計算公式，并求容器頂蓋上所受的總壓力P。 （2006a,b）4、設(shè)水流從水箱經(jīng)過水平串聯(lián)管路流出，管路末端為收縮的圓錐形噴嘴，在第二段管道中有一半開的閘閥，如圖所示。已知流量Q=0.025m3/s，d1=0.15m，l1=25m，d2=0.125m，l2=10m，d3=0.1m；沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)分別為：1=0.5(進口)，1=0.0366，

10、2=0.15(突然縮小),2=0.039, 3=2.0(閥門), 4=0.15(噴嘴)。試求水箱中所需水頭H，并定性繪出測壓管水頭線和總水頭線。（水箱水面很大，水箱水面的流速水頭可略去不計；所給局部阻力系數(shù)都是對局部損失后的平均流速而言）。(2002,2005b,2007a) 第4題圖4、圖示為虹吸管。已知上下游水位差 z=4m，管道總長 L=20 m，管徑d=100 mm。沿程水頭損失系數(shù)=0.026。進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)4=1。求虹吸管的流量Q，并定性繪出虹吸管的總水頭線和測壓管水

11、頭線。(2003) 第4題圖4、（本題25分）某輸水管如圖所示。已知管徑d1=200mm ，d2=100mm；管長L1=20m ，L2=10m；沿程水頭損失系數(shù)1=0.02，2=0.03。各局部水頭損失系數(shù)為：進口1=0.5 ，轉(zhuǎn)彎（A、B兩處共計）2=0.6，收縮3=0.4 (對應于大管流速)，閥門4= 2.06 。管道水頭H=20m。試求：(1) 求通過輸水管的流量Q；(2) 定性繪出管道的總水頭線和測壓管水頭線。(2004a,b)4、（本題25分）水泵將水抽至水塔，如圖所示，已知水泵功率 P=18.37 kw，抽水流量Q=100L/s，吸水管長度 l1=8m，壓水管長度l2=50 m，管

12、徑D=300 mm，沿程水頭損失系數(shù)=0.025。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)：進口1=6；轉(zhuǎn)彎2=0.4；出口3=1。求：(1) 水泵提水高度z； (2) 水泵最大安裝高度zs。(2005a,2007b)4、一直徑沿程不變的輸水管道，連接兩水池如圖所示。已知管道直徑 d=300 mm，管道全長 L=90 m，沿程水頭損失系數(shù)=0.03，局部水頭損失系數(shù)：進口1=0.5，轉(zhuǎn)彎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 處有一水銀測壓計，其液面高差h=0.5 m，較低的水銀液面至管軸的高度h=1.5

13、 m。試確定：（1）測壓計所在斷面形心點的壓強水頭；（2）通過管道的流量Q；（3）兩水池的水位差Z；（4）定性繪出測壓管水頭線和總水頭線。（水箱水面很大，水箱水面的流速水頭可略去不計）（2006a）4、等直徑有壓管道如圖所示。管徑 d=0.2 m，管長 l1=l2=12 m，水頭 H=10 m，hs=1 m。沿程水頭損失系數(shù)=0.023。局部水頭損失系數(shù)：進口1=0.7，轉(zhuǎn)彎2=0.29。取動能校正系數(shù)為1.0。求：（1）通過管道的流量Q；（2）管道B斷面處的相對壓強 pB；（3）定性繪出測壓管水頭線和總水頭線。（2006b）5、設(shè)水由水箱經(jīng)管嘴射出，如圖所示。已知水頭為H（恒定不變），管嘴截

14、面積為A，水箱水面面積很大。若不計能量損失，試求水作用于水箱的水平分力R。(2002)第5題圖5、圖示一壓力管道的漸變段。水流由直徑dA為20cm的A管經(jīng)一漸縮的彎管流入直徑dB為15cm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60o，如圖所示。已知通過的流量為Q=0.1m3/s，漸變段A端斷面中心處相對壓強pA=120kN/m2，若不計能量損失，試求水流對彎管AB的作用力。(2003)第5題圖5、（本題25分）射流以V=19.8 m/s的速度從直徑d=10 cm的噴嘴中射出，打擊在對稱的角度為1350的圓形曲線葉片上，葉片距噴嘴很近。(1)若葉片固定，求射流對葉片的沖擊力

15、；(2) 若葉片以速度u=12 m/s和噴嘴出口處水流同方向運動求射流對葉片的沖擊力。(不計阻力和水重，取動量校正系數(shù)為1.0) (2004a,b)5、（本題25分）圖示為水平放置的噴嘴，出口直徑d=10 cm，管道直徑D=40 cm，噴射流量Q=0.4 m3/s，水流噴入大氣中，不計噴嘴的水頭損失。取動能校正系數(shù)及動量校正系數(shù)均為1.0，求：（1）螺栓所在斷面上的動水壓強水頭；（2）水流作用于螺栓群上的水平總拉力。(2005a)5、（本題25分）圖示為一短管出流，水頭H=9 m，直徑D=100 mm，管長L=10 m，管軸線水平，進口水頭損失系數(shù)=0.5，沿程水頭損失系數(shù)=0.02 。管道末

16、端為一噴嘴，其出口直徑d=50 mm，水流噴射在一固定的垂直平板上。忽略噴嘴的局部水頭損失和平板的摩阻力。射流在同一水平面上，不計射流自重。試求：(1)管嘴出口的流速和流量；(2)水流對平板的沖擊力。(2005b)5、水平管道末端接一傾斜向上彎形噴嘴(軸線在同一鉛直平內(nèi))，轉(zhuǎn)角=45 o，斷面1-1、2-2直徑分別為 d1=200 mm和 d2=100 mm，兩斷面中心高差z=0.2 m。出口斷面平均流速 v2=10m/s(噴入大氣)，全噴嘴水頭損失hw1-2=0.5v22/2g，斷面1-1至2-2間水體重W=196.0N。試求：（1）斷面1-1中心處的壓強；（2）水流作用于噴嘴的力的大小和方

17、向。（2006a）5、圖示為一管段漸變段，管軸與水平面夾角=30 o。漸變段長度L=10 m，漸變段中水體重量G=2kN。進口斷面面積A1=0.0314 m2，流速v1=1 m/s，壓強水頭p1/=50 mmH2O。出口斷面面積A2=A1/4。漸變段水頭損失為hw=2v22/2g。(v2為出口斷面流速)。試求：（1）漸變段出口斷面中心處的壓強p2；（2）固定漸變段鎮(zhèn)墩所受的作用力大小及其方向。（2006b）5、（本題20分）射流自噴嘴中水平射出，沖擊在一塊與射流方向垂直的長方形均質(zhì)等厚度的板上，如圖所示，已知板長60cm，平板上緣懸掛在鉸上（鉸的摩擦力不計），當射流沖擊到平板的圖示位置后，平板

18、偏轉(zhuǎn)30，以后平板不再偏轉(zhuǎn)。設(shè)噴嘴直徑d25mm，噴嘴前漸變流起點處壓力表讀數(shù)為1.96N/cm2，該斷面平均流速v=2.76m/s，噴嘴的局部水頭損失系數(shù)嘴0.3，射流自重不計。求平板的質(zhì)量m為多少？(2007a,b)60cm18cm30d=25mm壓力表D鉸xyo6、實驗觀察與理論分析指出，恒定有壓管流的壓強損失p與管長l、直徑d、管壁粗糙度、運動粘滯系數(shù)、密度、流速V等因素有關(guān)。試用定理求出計算壓強損失p的公式。(2002,2005a)6、實驗研究表明，恒定有壓均勻管流中，管道壁面的剪切應力0與斷面平均流速V、水力半徑R、液體密度、液體的動力粘滯系數(shù)、及管壁表面的粗糙凸起高度有關(guān)。試用定

19、理求出管道壁面剪切應力0的計算公式，并由此推出計算沿程水頭損失的基本公式達西(Darcy)公式。(2003,2006a,2006b)6、（本題20分）實驗觀察與理論分析指出，管道壁面上的切應力0與斷面平均流速V、管道直徑d、液體密度、液體的動力粘滯系數(shù)、管壁粗糙度等因素有關(guān)。試用定理推導計算切應力0的公式。(2004a,b)6、（本題20分）試用定理分析曲線型實用堰的單寬流量q的表達式。假設(shè)單寬流量q與堰上水頭H、重力加速度g、流體密度、運動粘滯系數(shù)、及表面張力系數(shù)有關(guān)。(2005b)7、雷諾實驗裝置由哪幾部分組成？試繪出實驗裝置示意圖，簡述實驗現(xiàn)象，并指出實驗中應注意的問題。(2002)7、

20、試設(shè)計一實驗裝置，以便研究管道系統(tǒng)中900彎頭的局部水頭損失系數(shù)的大小。要求：(1) 繪出實驗裝置示意圖；(2) 說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述實驗原理和實驗現(xiàn)象，并指出實驗中應注意的問題。(2003,2006a,2006b)7、（本題20分）試設(shè)計一實驗裝置，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) 繪出實驗裝置示意圖；(2) 說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述實驗原理和實驗現(xiàn)象，并指出實驗中應注意的問題。 (2004a,b)7、（本題20分）有一長度為L內(nèi)徑為D的直管道，該管道已經(jīng)使用多年。試設(shè)計一實驗裝置，以便研究該管道的沿程水頭損失系數(shù)與雷諾數(shù)之間的

21、變化規(guī)律。要求：(1) 繪出實驗裝置示意圖；(2) 說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述試驗方法、實驗原理以及可能出現(xiàn)的研究結(jié)果。(2005a,b)6、（本題20分）有一長度為L內(nèi)徑為D的直管道，該管道已經(jīng)使用多年。試設(shè)計一實驗裝置，以便研究該管道的沿程水頭損失系數(shù)與雷諾數(shù)之間的變化規(guī)律。要求：(1) 繪出實驗裝置示意圖；(2) 說明實驗裝置各組成部分的作用；(3)簡述試驗方法、實驗原理以及可能出現(xiàn)的研究結(jié)果。(2007a,b)西 安 理 工 大 學 2008 年攻讀碩士學位研究生入學考試命題紙考試科目 水 力 學 使用試題學科、專業(yè) 水利、環(huán)境等專業(yè) （共 題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、

22、不必抄題，但需標明題號。）（請將正確答案、必要的圖示等寫在答題紙上，不必抄題，但需標明題號。）一、是非題(正確的劃“”，錯誤的劃“”，每題2分, 共10分)1、公式 =(du/dy)，適用于牛頓液體和非牛頓液體。2、在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的條件下，可以不研究液體分子的運動。3、重力與離心慣性力同時作用時，相對靜止液體中任一點的壓強可用公式p=p0+h計算。4、謝才公式U=C(RJ)1/2 僅適用于阻力平方區(qū)紊流。5、小孔口a和圓柱形外管嘴b的直徑及作用水頭均相同，則孔口流量Qa小于管嘴流量Qb。二、單項選擇題 (每題2分, 共20分)1、理想液體是（ ）(1)沒有切應力又不變形的液體； (2)沒有切應

23、力但可變形的一種假想液體；(3)有切應力而不變形的液體。 (4)切應力與剪切變形率成直線關(guān)系的液體； 2、有一管流，屬于紊流粗糙區(qū)，若管徑不變，欲增大粘滯底層厚度，則可以 ( )(1)增大流速； (2)減小流量；(3)減小液體粘度； (4)升高液體溫度。3、兩根直徑不等的管道，一根輸油，一根輸水，兩管中流速也不同，油和水的下臨界雷諾數(shù)分別為 Rec1和 Rec2，則它們的關(guān)系是（ ）(1) Rec1 Rec2； (2) Rec1 d2，流量為 qv 時相應雷諾數(shù)為 Re1 和 Re2，則 Re1 Re2。 ( )6、流場中某點的速度不隨時間變化，則該點的加速度必為零。 ( )二、選擇題（每小題

24、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，層流運動； (2) 牛頓液體，均勻流；(3) 牛頓液體，層流運動； (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 壁面上的靜水壓強分布圖應為 ( )(1) a (2) b (3) c (4) d 第 2 頁 共4 頁題二、2題圖3、圖示為二根輸水管段AB長度L、直徑d、高差Dz、流量qv、 糙率n均相等，則二水銀壓差計中的讀數(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

25、糙率 n 有如下關(guān)系 ( )( 1 ) ; ( 2 ) ;( 3 ) ; ( 4 ) 。5、管流的負壓區(qū)是指測壓管水頭線 （ ）（1）在基準面以下的部分； （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，則兩管的長度LA與LB 的關(guān)系為 （ ）(1)LA = LB； (2)LA LB； (4)無法確定。題二、6題圖第 3 頁 共 4 頁7、不滿足不可壓縮液體連續(xù)性的流動是 ( )（1） （2）（3）（4）8、用p（壓強差）、（密度）、l（長度）、qv（流量）組成的

26、無量綱數(shù)應為 ( )(1) (2) (3) (4) 9、圓管層流斷面的切應力是 ( )(1) 壁面處切應力為零，管軸處切應力最大； (2) 沿斷面不變；(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壓管水頭線，并標明符號（管徑d為常數(shù)）。四、計算題（本大題共6小題，計115分）1、（20分） 如圖所示，上下兩個圓盤半徑均為R，間隙為，其間充滿動力粘度為的油液。若下盤不動，上盤以每分鐘 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的表達式；（2）R0.25m，=1mm，=0.01Pas， n=1200轉(zhuǎn)/分

27、。M=? 計算題四、1題圖 計算題四、2題圖2、(20分) 一曲面的形狀為3/4個圓柱面，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。第 4 頁 共 4 頁3、(20分) 在作等角速度旋轉(zhuǎn)的物體上，裝有一U形管式角速度測定器，如圖示。測得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

28、cm。求該物體的旋轉(zhuǎn)角速度w。 計算題四、3題圖 計算題四、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，已知通過的流量qv=0.1m3/s，A端中心處相對壓強pA=120kPa，若不計水頭損失，求水流對彎管的作用力。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。每段管長均為l=5m，管徑d=6 cm，進口局部水頭損失系數(shù)1=0.5，出口局部水頭是系數(shù)（淹沒串聯(lián)）2=1.0。當水頭H=12m時，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。(取動能校正系數(shù)為1) 計算題四、5題圖6、(20分) 圓球在實際液體中作勻速直線運動所受的阻力F與液體密度、動力粘滯系數(shù)，圓球與流體的相對速度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 2009 年攻讀碩士學位研究生入學考試命題紙B考試科目 水力學基礎(chǔ) 使用試題學科、專業(yè) 水利工程、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)水土工程等 （共 四 大題，答題不得使用鉛筆、紅色筆、不必抄題，但需標明題號。）一、判斷題（每小題2分，共12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、圖示為一矩形平板AB，左側(cè)擋水。當AB繞其形心軸O轉(zhuǎn)動一個角度后，