河海大学水力学2003-07年真题试卷答案

河海大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试试题解析考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分） 1． ×【参考答案】对于紊流： ①光滑区 λ仅仅是e R 的函数，λ～14e R -，λ～14v -，f h ～14v ；②过渡区λ是e R 和d∆的函数，即(,)e R d λλ∆=；③粗糙区（又称阻力平方区） λ仅仅时d∆的函数，λ与e R 、v 均无关，f h ～2v 。

2． ×【参考答案】由22221[1()]1()1c c dEs Fr dh k dEsi k ds k dh k i ds Fr ⎫=-⎪⎪⇒=-⎬-⎪=⎪-⎭当,1c c k h h k >< 即,c dEs h h ds ⇒>↑；同理,c dEs h h ds⇒<↓ 亦即断面单位能量沿流程可能增大也可能减小。

【点 评】这种推导的方法要能熟悉运用。

3． ×【参考答案】根据通过泄水建筑物的几个不同的流量计算相应的co h 、2co h ，并确定t h ，使2()co t h h -为最大值所对应的流量作为计算消力池深度d 的设计流量，而消力池长度则取最大流量作为设计流量。

4． ×【参考答案】达西定律： v k J =，式中：wh J l=—渗流水力坡度；w h —渗流水头损失； l —渗流长度；k —渗流系数。

反映土壤渗流能力大小，其有速度的量纲。

适用条件：均匀层流，砂土，具有线性规律。

5． √【参考答案】22f l v h d gλ=⋅⋅，故在恒定均匀流中，沿程水头损失与速度的平方成正比。

6． √【参考答案】动力相似⇒牛顿相似定律。

两个液流在重力作用下的动力相似条件是它们的弗劳德数r F 相等。

7． ×【参考答案】几条管道在同一点分叉，然后又在另一点汇合的管道称为并联管道，其特点为： ①各条管道在分叉点和汇合点之间的水头损失相等； ②管道系统中的总流量等于各并联管道中的流量之和。

8． √【参考答案】这几组概念具体分类如下：⎧⎧⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩均匀流恒定流急变流非均匀流渐变流均匀流非恒定流（仅限于管道）非均匀流 【点 评】⎧⎨⎩层流紊流、 ⎧⎨⎩恒定流非恒定流、 ⎧⎨⎩均匀流非均匀流以及⎧⎨⎩急变流渐变流，对这四组概念要区别清楚，其中这四组概念之间并无必然的关系。

9． √【参考答案】流体质点做圆周运动不一定是有旋运动，流场中各点的旋转角速度0ω≠的液流运动称为有旋流动。

10． √【参考答案】相对压强可以大于、等于或小于零。

二、选择题（每题2分，共20分） 1． （2）【参考答案】对于能量方程：221112221222w p v p v z z h g g g gααρρ++=+++ αβ⎧⎨⎩与流速分布有关，分布越不均匀，α越大；层流的α、β比紊流的大；同是层（紊）流，α比β大。

2． （3）【参考答案】根据02c h 与t h 的对比关系，有三种不同的衔接形式： ①当2co t h h >时，产生远离式水跃； ②当2co t h h =时，产生临界式水跃； ③当2co t h h <时，产生淹没式水跃；h t <hc 02h t =hc 02h t >hc 02h coQv3． （3）【参考答案】渗流模型中的流速u 和实际速度0u 不等，其间的关系为：0u nu =，式中n 为土壤的空隙率。

因为空隙率1n <，即模型渗流流速小于真实渗流流速。

4． （4）【参考答案】明渠的临界水深决定于流量和断面形状、尺寸，而与底坡和糙率无关。

【点 评】正常水深0h 决定于流量、过水断面形状尺寸有关，跟底坡i 和糙率n 也有关。

5． （1）【参考答案】均匀流断面和渐变流断面上的动水压强均按静水压强规律分布。

6． （3）【参考答案】对于缓流：c h h >，1Fr <，/0S dE dh >；对于急流：c h h <，1Fr >，/0S dE dh <。

7． （2）【参考答案】毕托管是利用驻点压强的原理制成的，可以用来测时均流速。

8． （3）【参考答案】/0s dE ds =说明断面单位能量沿程不变，故为均匀流。

9． （2）【参考答案】有压管流，管轴线水平，管径逐渐增大且通过的流量不变，其总水头线沿流向应逐渐降低，总水头线下降，测管水头线上升。

10． （4）【参考答案】e dvVvd ma dt R du T A dyρνμ====惯性力粘滞力三、绘图题（每题5分，共10分） 1． 【参考答案】CC S 2NNNi>i c(>2)2． 【参考答案】四、计算题（共6题，共100分）请将答案写在答题纸上。

1． 【参考答案】运用牛顿内摩擦定律：12M M M =+22121111212122r r H r duM A r r H r dy r r r r ωπωμμπμ==⋅⋅=⋅--11234224121224122121220022()222r r du r M Ar r dr r dr r dy a a ar H r M M M M r r H r r r ar r r aωπμωπμμπωμπωπωμμπωπω==⋅==⋅=+=+⋅⇒=-+-⎰⎰ 2． 【参考答案】由等压面11-可得（在等压面11-处左右管压强相等处列等式）：设水的密度为ρ，0.19h m '=，m ρ为水银的密度。

m gh gh ρρ'=0.192.584m g h m gρρ⨯⇒==加水后，假设右边下降高度x ，则左面的上升高度为2x ，左右的高差是0.192x +；在等压面22-处，左右压强相等处列：(3.1 2.584)(0.192)m g x g x ρρ++=+ 0.12x m ⇒= 0.1920.43x m ⇒+=于是可得到压差计读数为0.43。

【点 评】考察水静力学中等压面原理的应用，找出对应的等压面，等压面处两边压强相等（连通）。

3．【参考答案】22115mm分析过水断面1—1、2—2，列1—1、2—2的能量方程：xx2211p aφ2.5m水ρm 3.1m19c mAh22222222200002(1)11222f f v H h g v v l H d g g v l h d g λλ⎫++=+++⎪⎪⇒=+=⎬⎪=⎪⎭----------------------① 选取控制体，建立坐标系，在x 方向：2244(cos )1)2Q F V Q v Q v ρβαρβρ'-=-=-------------------------------② 由①⇒2 6.67/v m s ===代入②： 241 1.7321000 6.674(1) 6.677.5110()42F F N π''-=⨯⋅⋅-⨯⇒=⨯→4．【参考答案】已知10l m =，0.05d m =，0.8H m =，332.7410/Q m s -=⨯A B →由能量方程： 22022A A B A m P v P v h g g g g ρρ++=++ A B v v =，0.8A Bm P P h m g ρ-==，20.0162m l v h d g λλ=⇒= 24 1.396/Q v m s dπ==，16169.81C R C n =⇒=== 160.007Rn C⇒== 5．【参考答案】（1）0xxx u xε∂==∂，0y yy u y ε∂==∂ 故不存在线变形 （2）11()(11)022y x xy u u x y ε∂∂=+=-+=∂∂ 故不存在角变形率 （3）000y x u u x y∂∂+=+=∂∂ 不可压缩液体连续方程 （4）11()(11)1022y x x u u u x y ∂∂=-=--=-≠∂∂ 有旋无势函数 x u y ψ∂=∂，y u x x x xψψ∂∂=-=-⇒=∂∂22221()21()()21122y y x y x x x x c x x y cψψψψψψψ∂'=⇒=+∂∂'==⇒=+∂⇒=++ 【点 评】具体步骤如下：利用2x u ax by y ψ∂==+∂积分，求出221()2ax y by f x ψ=++， 再对221()2ax y by f x ψ=++求y 的导函数，与2y u axy xψ∂=-=∂对照，求出()f x '，进一步就可求出()f x ，从而确定ψ。

6．【参考答案】由能量方程：22112212222122221001.5166.720.6220.0092mm p v p v z z h g g g gp p l v v v h g d g g g v gρρλλλρλ++=+++-===⋅⋅=⋅⋅=⇒=2161000.0091520.6160.740.021l v H md g C R n C λλ=⋅⋅=⨯=====对于管道，由谢才公式513223A i Q n χ==又由已知有矩形断面和水力最佳条件为22bb h h=⇒=2235511233222233110.60.81/44()(2)0.81(2)(4)Q d v m sbh ih i Q n b h n h ππ==⨯====⋅+0.65h m ⇒=， 1.3b m =河海大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试题解析考试科目名称：水力学一、是非题（每题2分，共20分） 1． ×【参考答案】快层对慢层作用着与流动方向一致的切力，促使慢层加速；慢层对快层作用着与流动方向相反的切力，使快层减速。

根据以上分析可知B 水体底面的切应力方向与水流方向相反，如图所示。

2． ×【参考答案】根据C D C C I y y y A =+，一般来言，C C Iy A>0，则D y >C y ，即压力中心D 点在受压面积的形心点以下，这是压强分布规律导致的必然结果；只有在受压面为水平面的情况下，平面上的压强分布时均匀的，压力中心D 与形心C 重合。

3． √【参考答案】定义：如果原型与模型上相应点上作用的同名力方向相同，大小成某一固定比例，则称为动力相似。

【点 评】力学相似的条件：①几何相似：原型和模型所有相应线段的长度维持一定比例。

②运动形似：原型和模型所有相应点的速度，加速度的大小维持一定比例，方向相同。

③运力相似：原型和模型所有相应点上各种作用力方向相同，大小成比例。

三者的关系：几何相似时前提和依据，动力相似一定运动相似，运动相似是其它相似的具体表现和后果。

（动力相似⇒牛顿相似定律）4． √【参考答案】根据粘性底层厚度0δ与绝对粗糙度∆的对比可将紊流壁面分为以下三类： ①∆<0δ， 紊流光滑面；②0δ<∆<0δ+1δ， 紊流过渡粗糙面； ③∆>0δ+1δ ， 紊流粗糙面。