武汉大学：《水力学》课程教学资源（习题与解答）第十章有压管道和明槽非恒定流.doc_大学文库

第十章有压管道和明槽非恒定流 10-1 直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强 ( ) (1) 不受来自上游水库反射波的影响; (2) 受来自上游水库反射波的影响 (3) 受阀门反射波的影响 (4) 不受管道长度的影响 10-2 发生间接水击的条件是 ( ) (1) T a  L /C (2) T a  L / C (3) T a  2L /C (4) T a  2L /C 式中 Ta为阀门关闭时间，L 为管道长度，C 为水击波速。 10-3 在水击研究中，必须认为 ( ) (1)液体是可压缩的，管道是刚体 (2)液体是不可压缩的，管道是弹性体 (3)液体和管道都是弹性体 (4)液体是不可压缩的，管道是刚体 10-4 当阀门突然关闭时，水击波传播的第二阶段(即 L/C<t<2L/C)中，压强的变化为._________，波的传播方向为__________________，液体处于_____________状态。 10-5 减小水击压强的措施有：_______________________；_____________________________。 10-6 某水电站的压力钢管，管长 L=328 m，直径 D=800 mm，管壁厚度 δ=6 mm。水轮机的静水头 H0=100 m。管道末端阀门全开时，通过钢管的流量 qv=2 m3 /s。求阀门完全关闭时间 Ts=0.6 s 时的水击压强。(钢管弹性系数 E=19.6×1010 N/m2，水的弹性系数 E=19.6×108 N/m2 ) ( 3738.8Kpa ) 10-7 当管道条件(材料、直径、管长等)、水头、流速相同时，为什么间接水击压强小于直接水击压强？ 10-8 圣维南方程对明渠非恒定渐变流和急变流均适用。 ( ) 10-9 明渠非恒定流必是非均匀流。 ( ) 10-10 水坝瞬时溃决时，坝的上游将发生 ( ) ( 1 ) 顺涨波 ( 2 ) 顺落波 ( 3 ) 逆涨波 ( 4 ) 逆落波 10-11 明渠非恒定渐变流的连续方程为 __________________________________________________________, 式中各项的意义是 _______________________________________________________________________________________。 10-12 当水位相同时，明渠非恒定流涨水过程中的流量_________(填写大于、等于或小于)落水过程中的流量。 10-13 明渠非恒定流通常以波的形式出现。按波的传播方向可分为____________波和____________波；按水位变化可分为__________波和_____________波。 10-14 对于图示的简单管道系统，试绘制阀门突然开启过程中，水击波传播 4 个阶段的示意图

10-15某水电站压力钢管,管长L=800m,管径D=100cm,管壁厚度e=20mm,水头H。=100m 水头损失忽略不计。管道末端装有一节流阀门,用以控制水轮机的运转。阀门全开时,管中流速 v=2m/s。若假定阀门的启闭T,=ls,试计算(1)初始开度r。=1,终止开度r。=0.5:(2)初始开度ro=1,终止开度r。=0,这两种情况下阀门断面的水头。(189m,339.12m) 10-16一水电站压力钢管的直径D=2.5m,管壁厚度e=25nm,若钢管从水库引水到水电站管道长度 L=2000m,管道末端阀门关闭时间T=3s,问将产生直接水击或间接水击?若关闭时间为6s,则将产生什么水击?如在距水电站L1=500m处设置调压室,阀门关闭时间仍为3s,这时将产生什么水击?如果阀门关闭前管道通过流量为10m3s,相应水头H=90m,关闭后将产生最大水击压强的增量是多少?计算时不考虑水头损失。 (直接水击,间接水击,间接水击。第二相末的水击压强为最大,其值为42.4m) 10-17某电站引水钢管的长度L=950m,水头H。=300m,阀门全开时管道流速v=4m/s,钢管直径 D=3m,厚度e=25nm,已知最大水击压强值产生在第一相末。如果求最大水击压强水头不超过1.25Ho 则阀门关闭时间应为相长T的多少倍?设阀门关闭为线性规律。(T至少应为相长的T的3.64倍) 10-18一水平放置的电站引水管道,管径D=09m,管长L=1296m,上游端与水库相连接,其水头 H。=90m,流量Q=0.7m3/s,沿程损失系数λ=0.02,波速c=1000mys,阀门关闭规律 z=(1-T/T,),阀门关闭时间T=6。要求计算在关闭指数y=12种情况下,总时间T=16s内,管道水击压强沿程的变化情况。计算时可将管道分为N=5段 10-19试以恒定流与非恒定流流量公式作对比,并引入附加水面坡度概念,说明洪水期水位~流量关系曲线呈现绳套形的原因。 10-20试证棱柱体渠道非恒定流中的水力坡度J可以下式表示: +F 20 aA 1 aQ 式中,J,为水面坡度:F为佛汝德数。 10-21证明 as.+m,其中A为面积,B为水面宽,i为底坡。 0-22在洪水期一般首先出现水面坡度最大值J,-’然后出现流速最大值ν。’再出现流量最大值ρ。最后出现水位最大值二。,请从理论上加以说明

10-15 某水电站压力钢管，管长 L = 800m ，管径 D =100cm ，管壁厚度 e = 20mm ，水头 H0 =100m ，水头损失忽略不计。管道末端装有一节流阀门，用以控制水轮机的运转。阀门全开时，管中流速 v 2m / s max = 。若假定阀门的启闭 T s s =1 ，试计算（1）初始开度  0 =1 ，终止开度  e = 0.5 ；（2）初始开度  0 =1 ，终止开度  e = 0 ，这两种情况下阀门断面的水头。 ( 189.2m; 339.12m) 10-16 一水电站压力钢管的直径 D = 2.5m ，管壁厚度 e = 25mm ，若钢管从水库引水到水电站管道长度 L = 2000m ，管道末端阀门关闭时间 T s s = 3 ，问将产生直接水击或间接水击？若关闭时间为 6s，则将产生什么水击？如在距水电站 L1 = 500m 处设置调压室，阀门关闭时间仍为 3s，这时将产生什么水击？如果阀门关闭前管道通过流量为 10m3 /s，相应水头 H0=90m，关闭后将产生最大水击压强的增量是多少？计算时不考虑水头损失。 (直接水击 ,间接水击, 间接水击。第二相末的水击压强为最大，其值为 42.4m) 10-17 某电站引水钢管的长度 L = 950m ，水头 H0 = 300m ，阀门全开时管道流速 v 4m / s 0 = ，钢管直径 D = 3m ，厚度 e = 25mm ，已知最大水击压强值产生在第一相末。如果求最大水击压强水头不超过 1.25H0，则阀门关闭时间应为相长 T r 的多少倍？设阀门关闭为线性规律。 (Ts至少应为相长的 Tr的 3.64 倍) 10-18 一水平放置的电站引水管道，管径 D = 0.9m ，管长 L =1296 m ，上游端与水库相连接，其水头 H0 = 90m ，流量 Q 0.7m / s 3 = ，沿程损失系数  = 0.02 ，波速 c =1000 m s ，阀门关闭规律 ( ) v = 1−T T s  ，阀门关闭时间 T s s = 6 。要求计算在关闭指数 y =1,2 种情况下，总时间 T s e =16 内，管道水击压强沿程的变化情况。计算时可将管道分为 N = 5 段。 10-19 试以恒定流与非恒定流流量公式作对比，并引入附加水面坡度概念，说明洪水期水位~流量关系曲线呈现绳套形的原因。 10-20 试证棱柱体渠道非恒定流中的水力坡度 J 可以下式表示： ( ) t Q t gA A gA Q J J F i J p r p   −   = + − + 2 1 2 2 式中， p J 为水面坡度； F r 为佛汝德数。 10-21 证明 Bi s A s A z h +   =   ，其中 A 为面积，B 为水面宽， i 为底坡。 10-22 在洪水期一般首先出现水面坡度最大值 p max J ，然后出现流速最大值 max v ，再出现流量最大值 Qmax ，最后出现水位最大值 max z ，请从理论上加以说明

武汉大学：《水力学》课程教学资源（习题与解答）第十章 有压管道和明槽非恒定流

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