水力学及河流动力学真题

惠企百科
2023-05-18 · 百度认证:北京惠企网络技术有限公司官方账号
惠企百科
惠企百科网是一家科普类综合网站,关注热门中文知识,集聚互联网精华中文知识,本着自由开放、分享价值的基本原则,向广大网友提供专业的中文知识平台。
向TA提问
展开全部
百度经验:水力学及河流动力学真题
水力学和河流动力学作为现代工程技术的重要学科,旨在研究水的运动规律和河流的流动规律。以下是几道水力学和河流动力学真题,希望对大家有所帮助。

第一道题:水流的流量和速度
问题:在一条宽度为20m,深度为5m的河道中,水流的流速为2m/s,请问这条河流的流量为多少?

解答:根据水流的流量公式,流量=截面面积×流速,因此这道题需要首先求出截面面积:

截面面积=20m×5m=100m2

然后根据公式,流量=100m2×2m/s=200m3/s

第二道题:水流的压力和能量守恒
问题:一个质量为1kg的小球从11m高处水面撞向河床,撞击后弹回水面的高度是6m,请问此时水流对小球的压力是多少?假定小球下落过程中没有受到阻力。

解答:首先需要根据能量守恒定律计算小球下落的速度:

势能转化为动能:mgh=?mv2

解得:v=√(2gh)≈15.2m/s

根据动量守恒定律,小球弹回水面的速度与下落的速度相等,因此同时有:

mv=2mgh

代入数值,得到v≈15.2m/s,将此刻小球的动能转化为势能,得到:

mgh=?mv2

解得:h≈2.9m,即小球弹回水面后的高度为8.1m。考虑小球受到的力是重力和水流对小球的压力,因此有:

F=mg-P

其中P为水流对小球的压力,m为小球质量,g为重力加速度。根据运动学公式,小球下落过程中的加速度为g,因此有:

s=?gt2,t=√(2s/g)≈1.5s

而小球弹回水面的时间也约为1.5s,则可以认为水流对小球的作用力施加时间也为1.5s。由于小球弹回水面后再度上升的高度很小,可以不考虑在此过程中水流对小球的作用力。因此有:

F=mg/2=P

代入数值,可得P≈50N

第三道题:水力跳跃和加宽河道的效果
问题:在一个水宽10m,深度0.5m的河道中,水流平稳地以2m/s的速度流动。现在在河道中心线处加宽1m,深度不变。假定加宽处为完全垂直折到,求加宽处水流的高度和流速。

解答:当水流遇到突变的交汇处时,为了满足质量守恒,流体必须升高以填补宽度的缺口。水的动能将被部分转化成压力能,形成水力跳跃。

假定水流在加宽处跳跃高度为h,则有:

1/2ρv?2+ρgh?=1/2ρv?2+ρgh?

其中,ρ为水的密度,v?和h?为加宽前水流的速度和高度,v?和h?为加宽后水流的速度和高度。由于加宽后水流的切向速度在两侧形态相同的情况下要相同,因此1/2ρv?2=1/2ρv?2。另一方面,加宽处的水流与两侧水流共享质心,因此有h?+h?=2h。

将以上两个式子联立,得到:

h=1/5v?2/(2g)+1/5(2v?)2/(2g)-h?

代入数值,可得:

h≈0.314m

同时,由水量守恒可知,加宽后水流速度为原来的2/3,因此可得新的水流速度为2/3×2m/s=4/3m/s。

因此,当河道中心线加宽1m时,形成的水力跳跃高度约为0.314m,加宽处的水流速度为4/3m/s。

总结
以上是几道典型的水力学和河流动力学真题,涉及到水流的流量、速度、压力、能量守恒和水力跳跃等知识点。掌握这些知识点,并能灵活应用到实际工程中,是一名优秀的水利工程师必不可少的技能。
物声科技2024
2024-10-28 广告
作为北京物声科技有限公司的一员,我们专注于构件力学试验监测领域。我们拥有丰富的声发射和超声波检测技术,能够为客户提供精确的构件力学试验监测解决方案。我们的团队由高素质的专业人员组成,具备自主研发能力和丰富的现场检测经验。我们致力于确保监测结... 点击进入详情页
本回答由物声科技2024提供
推荐律师服务: 若未解决您的问题,请您详细描述您的问题,通过百度律临进行免费专业咨询

为你推荐:

下载百度知道APP,抢鲜体验
使用百度知道APP,立即抢鲜体验。你的手机镜头里或许有别人想知道的答案。
扫描二维码下载
×

类别

我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。

说明

0/200

提交
取消

辅 助

模 式