水力学(水动力学基础)-试卷2

水力学（水动力学基础）-试卷2(总分：70.00，做题时间：90分钟)一、计算题(总题数：35，分数：70.00)1.有一水平放置的管道(图3—56)。

管径d 1=10cm，d 2=5cm。

管中流量Q=10L／s。

断面1处测管高度H=2m。

不计管道收缩段的水头损失。

取动能校正系数均为1。

求水流作用于收缩段管壁上的力。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：2.如图3—57所示，有一倾斜放置的管道，管径由d 1 =10cm，突然扩大至d 2 =20cm。

试验时测得测压管1和测压管2中的水位差为0．3m。

求管道流量Q[取动能校正系数为1，突然扩大局部水头损失系数ξ=(A2／A 1一1) 2，A1、A 2分别为小管和大管的断面面积，ξ为对应于大管的流速]。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：3.从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。

从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中(图3—58)。

已知管径d 1 =4cm，收缩段直径d 2 =3cm。

水箱至收缩段的水头损失h ω1 =3v 2／2g，收缩段至管道出口的水头损失h ω2 =v 2／2g(v为管道流速)。

当水流通过管道流出时，玻璃管中水柱高h=0．35m，求作用水头H(取动校正系数为1)。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：4.图3—59所示为铅直放置的一文丘里管。

已知d 1=20cm，d 2=10cm，△z=0．5m，水银压差计读数△h=2cm。

若不计水头损失，求流量Q(取动能校正系数为1)。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：5.在图3—61所示管道的断面A—A、B—B、C—C的上、下两端壁处各装设一根测压管，试问各断面上、下两根测压管水面是否等高?如果等高，原因何在?如不等高，哪一根高些，为什么（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：渐变流断面A：等高、急变流断面B：离心力向上，上高、C断面离心力向下，下高。

)解析：6.图3-62所示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。

若管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，管嘴局部水头损失系数ξ=0．2，取动能校正系数α=1。

求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：7.图3-63所示容器内的水从侧壁管嘴射人大气。

已知管嘴直径d=10cm，水流对水箱的水平作用力F=460N。

取动量校正系数等于1。

求孔口射流的流速v（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：8.图3-64所示为水平放置的水电站压力分岔钢管，用混凝土支座固定。

已知主管直径D=3m，两根岔管的直径均为d=2m，转角θ=120°，管末断面1压强p 1 =294kN／m 2，通过总流量Q=35m 3／s，两分岔管流量相等，不计水头损失，取动能动量校正系数均为1，求水流对支座的水平作用力。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：v 3=v 2=5．57m／s，p 2=290．7kN／m 2。

P 1一2P 2cos60°一R x=2ρQ 2 v 2cos60°一ρQ 1 v 1，2P 2sin60°-R y =一2ρQ 2 v 2sin60°,R=2144．6kN。

)解析：9.图3-65所示为一矩形断面平底渠道，宽度b=2．7m，在某处渠底抬高h=0．3m，抬高前的水深H=0．8 m，抬高后水面降低z=0．12m，设抬高处的水头损失是抬高后流速水头的1／3，求渠道流量(取动能校正系数α=1)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：v 2 =1．457 m／s，Q=bh 2 v 2 =1．495m 3／s。

)解析：10.射流从喷嘴中射出，撞击在一铅直放置的平板上，如图3-66所示。

已知喷嘴直径d=25mm，射流与平板垂线间的夹角θ=60°，射流流速v 1=5m／s。

不计摩擦阻力，取动量校正系数为1。

求：(1)平板静止时，射流作用在平板上的垂直作用力；(2)当平板以u=2m／s的速度与水流相同方向运动时，射流作用在平板上的垂直力。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：一R y =一βρQvcos60°=一6．13N，一R y =一βρQ(v(v 一u) 2 =一2．21N。

)解析：11.图3—67所示为矩形平底渠道中设平闸门，闸门挡水高a=3．2m，门宽b=2m。

当流量Q=8m 3／s时，闸前水深H=4m，闸后收缩断面水深h c =0．5m。

不计摩擦力。

取动量校正系数为1。

求作用在闸门上的动水总压力。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：P 1一P 2一R=ρQ(v 2一v 2 )，P 1 =156800N，P 2 =2450N，R=98350N。

)解析：12.一带有收缩段的管道系统如图3—68所示。

利用收缩处的低压将容器M中的液体吸入管道中。

设两容器装有同种液体。

管道收缩处断面面积为A 1，出口面积为A 2。

管道出口中心的水头为H o容器M液面至管轴高度h为多大时，能将液体抽入(不计水头损失（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：13.如图3—69所示，射流以v=19．8m／s的速度从直径d=10cm的喷嘴中射出，水平射向有固定对称角θ=135°（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：v 1 =v 2 =v=19．8m／s，一R x =ρQ(v 2cos135°一v)，F x =R x =5.256kN。

)解析：14.水枪的头部由渐细管与供水软管连接，长度L=20cm，出口直径d=2cm，进口直径D=8cm，如图3—70所示。

水枪出口的水流流速v=15m／s。

一消防队员手持水枪进口处，使水枪竖直向上喷射。

若不计能量损失和水流、水枪重量，取动能校正系数及动量校正系数为1。

求：(1)水枪的头部渐细管受到水流的作用力R及方向。

(2)求消防队员手持水枪所需铅直方向的力F及方向。

(注意两者的区别（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：水流对水枪头部渐细管的作用力为507N，方向向上，手持水枪的力与动量变化平衡方向向上，F=70．7N。

)解析：15.如图3—71所示射流泵，其工作原理是借工作室中管嘴高速射流产生真空，将外部水池中的水吸进工作室，然后再由射流带进出口管。

已知H=2m，h=1m，d 1 =10cm，d 2 =7cm，不计水头损失。

试求：(1)射流泵提供的流量Q；(2)工作室中3—3断面处的真空度h v3。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：16.如图3—72所示，在直径d=150mm的输水管中，装置一附有水银差压计的毕托管，水银面高差△h=20mm，设管中断面平均流速v=0．8u max，试求：管中流量Q。

（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：17.如图3—73所示，用虹吸管从水库中取水，已知d=10cm，其中心线上最高点3超出水库水面2m，其水头损失为：点1到点3为10v 2／2g，(其中点1至点2为9v 2／2g)，由点3到点4为2v 2／2g，若真空高度限制在7m以内。

求：(1)吸水管的最大流量有无限制?如有应为多少?出水口至水库水面的高差h有无限制?如有，应为多少?(2) 在通过最大流量时，点2的压强为多少（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________正确答案：()解析：18.如图3-74所示，水在无摩擦管道系统中流动，若水的汽化压强为p vp=7367Pa，大气压强为p a=99974Pa，水的重度γ=9730N／m 3，试求保证水在管中不发生汽化的最大高度h。