(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 =10cm，d =5cm。管中流量Q=10L／s。断面1处测管高度H=2m。1 2 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：(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=(A ／A 1 一1) ，A 1 、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]。 2
) 2
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(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 ／2g，收缩段至管道出口的水头损失h ω2 =v ／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：(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 =20cm，d =10cm，△z=0．5m，水银压差计读数△h=2cm。1 2 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：(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：
) ) 2
2
) 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：(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：(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 ，通过总流量Q=35m ／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： 2
2
3
) ) v 3 =v 2 =5．57m／s，p 2 =290．7kN／m 。 P 1 一2P 2 cos60°一R x =2ρQ
2
v 2 cos60°一ρQ 1 v 1 ，2P 2 sin60°-R y =一2ρQ 2 v 2 sin60°,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： 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 =5m／s。不计摩擦阻力，取动量校正系数为1。求：(1)平板静止时，1 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—u)cos60°= 一u) =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 ／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
3
2
v 2 =1．457 m／s，Q=bh 2 v 2 =1．495m ／s。)
3
(v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：(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°的叶片上。喷嘴出口和叶片出口流速均匀分布。若不计摩擦阻力及损失，求叶片所受的冲击力。（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 2 cos135°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：(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：(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 ／2g，(其中点1至点2为9v ／2g)，由点3到点4为2v ／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：(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 =7367Pa，大气压强为p =99974Pa，vp a 水的重度γ=9730N／m ，试求保证水在管中不发生汽化的最大高度h。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
19.如图3-75所示，圆管过水断面直径上的流速分布规律为u=u max (1一r／r 0 ) ，式中u为半径r处的流速，u max 为中心点的流速，r 0 为圆管半径。设r 0 =10cm，测得u max =3m／s，求流量及断面平均流速v。 1/7
3
2
2
2
) ) （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
20.某液体在两平板之间流动，其断面流速分布如图3-76所示。求断面平均流速v与最大流速u 的关系。 max （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
21.某渠道在引水途中要穿过一条铁路，于路基下面修建圆形断面涵洞一座，如图3-77所示。已知涵洞设计流量Q=1m ／s，涵洞上、下游水位差z=0．3m，涵洞水头损失h ω =1．47v ／2g(v为洞内流速)，涵洞上、下游渠道流速很小，速度水头可忽略。求涵洞直径d。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
22.如图3-78所示，动量实验装置为一喷嘴向正交于射流方向的平板喷水，已知喷嘴出口直径为10 mm，测得平板受力为100N，求射流流量。（分数：2.00）
) 3
2
) ) __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
23.如图3-79所示，水自密封容器沿管路流出，容器液面上的真空压强为19．6kPa，不计水头损失。求：(1)流量；(2)细管中流速；(3)管中压强最低点的位置及其负压值。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
24.已知平面无旋流动的速度分量由下式给出u =Ax+By，u =Cx+Dy。试求：(1)A、B、C、D之间的关系；x y (2)速度势函数；(3)流函数。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
25.已知不可压缩液体平面流动的流函数φ=(x +y )／2。要求：(1)画出该流动的流线图形，并标明流向；(2)判别是有旋流动还是无旋流动；(3)已知流场中两定点坐标分别为A(1，0)与B(2，3)，求通过此两点间的单宽流量q；(4)A、B两点是否满足方程u ／2g+p／pg=c? （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：(1)φ=(x +y )／2=Const；(2)有旋；(3)q=φ B 一φ A =6；(4)A，B不在同一根流线上不满足方程。) 解析：
26.如图3—81所示，有一流线型物体顺流放置于水下点A距离水面2m处，来流流速沿水深分布为u =2(yx ／H) ，试求点A的动水压强。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案： u =2(y／H) =2×(3／5) =1．86m／s，p =γ[(H—y)+ x A 解析：
27.已知某一不可压缩液体平面流动的速度分布为：u x =x 一y +x，u y =一(2xy+y)，试求：(1)判别是否满足速度势函数ψ和流函数φ的存在条件，并求ψ和φ；(2)求通过A(1，1)、B(1，2)两点间流量；(3)写出切应力及附加压强的表达式；(4)A点的压强水头p A ／ρg=2m水柱，试求B点的压强水头。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：存在流函数：φ=∫dφ=∫-u dx+u dy=(x+1)xy一 y x φ=∫dφ=∫u x dx+u y dy= p yy \"=2μ(2x+1)， 解析：
28.不可压缩二维流动的流速分量为：u x =x一4y，u y =一y一4x，试求：(1)该流动是恒定流还是非恒定流；(2)该流动是否连续；(3)判别有无线变形和角变形运动；(4)判别有涡流还是无涡流；(5)若流动有
) ,△q AB =φ A 一φ B = +C，存在速度势函数：
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1/7
2
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) ) ) ]=21．3kPa。)
,τ xy =τ yx =一4μy，p xx \"=-2μ(2x+1)，
势，写出流速势函数表达式；(6)写出流线方程式。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：恒定流、连续、流线方程：xy+2x 一2y =c、有线变形、有角变形、无涡流、有势流、 解析：
29.设液体的流速场为u x =6x，u y =6y，u z =一7t，t为时间，求：(1)当地加速度；(2)迁移加速度；(3)加速度的矢量表达式。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
30.流动场中速度沿流程均匀地减小，并随时间均匀地变化。A点和B点相距2m，C点在中间，如图3—82所示。已知t=0时，u A =2m／s，u B =1m／s；t=5s时，u A =8m／s，u B =4m／s。试求t=2s时C点的加速度。 ) ) 2
2
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
31.某河道在某处分为两支——外江及内江，外江设一座溢流坝以抬高上游河道水位，如图3-83所示。已测得上游河道流量Q=1250m ／s。通过溢流坝的流量Q 1 =325m ／s，内江过水断面的面积A=375m 。求内江流量及断面A的平均流速。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：Q=Q 1 +Q 2 ，Q 2 =Q—Q 1 =1250-325=925m ／s, 解析：
32.一水力机械，Q=2．51／s，从轴中心流入，从4个转臂流出，每个转臂喷嘴的射流直径d=1cm，射流方向与圆周切线成30°角，转轮半径为0．3m，如图3-84所示，试求：(1)保持臂固定的转矩；(2)若忽略机械摩擦，求最大转速，以r／min计(每分钟转数计)；(3)如转速为120r／min，求水力机械发出的功率。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
33.如图3-85所示，两块平行平板问有黏性液体，下平板固定，上平板以均匀的速度U向右运动。假设两平板间的距离为h，液体的流动平行于平板，试求两平板间液体在平板移动方向无压强变化时的速度分布。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：N—S方程可化为： 积分得：u x =C 1 y+C 2 ，C 2 =0， ) ) 3
2
3
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) ) 解析：
34.如图3—86所示为平板闸泄流的流网图，闸门开度a=0．3m，上游水深H=0．97m，下游均匀流处水深h=0．187m，试求：(1)过闸单宽流量q；，(2)作用在1m宽闸门上的动水总压力。（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案： 解析：
35.已知平面流的流速分量为：u x =Ax，u y =一Ay(A为常数),试求(1)应力p xx ，p yy ，τ xy ，τ yx ；(2)假设忽略外力作用，且x=y=0处压强为p 0 ，写出压强分布表达式。 （分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：解析：
) u 1 H=u 2 h，Q=0．747m ／s.m，P=2049．2N／m。)
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