Time Allowed: This Final Assessment has been designed so that a well-prepared student could complete it within THREE hours .  You are allowed an extra 30 minutes for online submission.

Book Designation:

This assessment is open book , you are permitted to access your course manuals and other    written material including online resources . However, the assessment must be your own work .

Format:

There are 4 QUESTIONS in this exam .

You must answer ALL 4 QUESTIONS .

The mark value out of 40 is noted following each sub-question (each question is worth 10 marks).

An information sheet is provided for your reference, in a similar manner to the course tests .

Submission:

It is your responsibility to ensure your assessment is successfully submitted on time.        We recommend you aim to submit a couple of minutes in advance of the deadline, to allow time to deal with any technical issues that might arise.

Remember that this test needs to be handwritten, either using paper and pen or digitally on a

tablet. We will not accept typed answers .

The submission format is PDF. Please ensure that the file is perfectly readable before your   final submission. We also STRONGLY recommend you download your submitted document from Canvas , after submitting it, to verify you have uploaded the correct document

Make sure your calculation steps are neat and clear. State any assumptions made.

If an item of information appears to be missing, make a reasonable assumption and state  your assumption clearly. See the “Support” and “Question Interpretation” notes on the next

page.

Unless otherwise stated, you may assume that ρ = 1000 kg/m3   and g = 9.81 m/s2 .         Set your answers out clearly and legibly.  Incomplete or poorly presented answers whilst otherwise correct will not gain full marks .

Don’t forget to include the units of each magnitude.

Support:

   If you have any concerns regarding your Final Assessment, please call the Contact

Centre for advice, rather than your instructors .

   The Contact Centre can be reached on these numbers:

   Auckland: 09 373 7513

   O utside Auckland: 0800 61 62 63

   International: +64 9 373 7513

For any Canvas issues , please use 24/7 help on Canvas by chat or phone.

If any corrections are announced during the 24 hours of the final assessment, you will be   notified by a Canvas Announcement. Please ensure your notifications are turned on during this period.

Q uestion Interpretation:

Please note that during the final assessment period you cannot contact your instructors for       clarification on how to interpret the wording of any specific questions or to verify that your answer is correct. Interpreting wording and making appropriate assumptions is part of what is being           assessed.  You will need to interpret the question yourself and check your own answers .

If you believe there is a typo, first re-read the question to check you have not misunderstood the question, as it is very common for students to misread questions .  If you still believe there is a   typo, please phone the Contact Centre.

1    Please download the exam questions here: CIVIL202 2022 EXAM

Answer the questions and upload a pdf of your answers below. Please check the following before uploading your answers:

Add your name and student ID to the front page.

Ensure that all your pages are numbered and scanned in the right order.

Your answers are all included in a single pdf file.

Question 1 (10 marks total)

a)   Two large flat plates are separated by a layer of oil with density of 800 kg/m3 and dynamic     viscosity of 0.12 Ns/m2 . The gap between the plates is 15 mm. Both plates measure 2 m width by 2 m length.

i)  The top plate is moved at a constant velocity by the application of a force. If the velocity of the plate is 0.3 m/s, calculate the applied force. [2 marks]

ii) Considering a stationary control volume between the two plates with inflow and outflow control surfaces perpendicular to the plates, calculate the mass flux of the oil through the control surfaces. Explain why the fluxes through the inflow and outflow surfaces must be equal. [2 marks]

iii)You have been asked to design a new (larger) system that maintains Reynolds number      similarity with the original system. If the gap between the plates in the new system is       20 mm, and the same fluid is to be used, calculate the velocity at which the top plate must move to maintain Reynolds number similarity with the original system. [1 mark]

b)   You are required to design a barometer that uses water instead ofmercury to operate under standard sea level conditions.

i)  Draw a conceptual diagram ofyour barometer design. Show on your diagram what the pressures will be at all liquid-gas interfaces, and where the barometer reading will be   taken. [0.5 marks]

ii) Calculate the minimum height requirement of the barometer tube to measure standard sea- level atmospheric pressure. [0.5 marks]

iii)If the barometer is installed in direct sunlight causing the water temperature to rise to 50°C, what will the measurement error be? [ 1 mark]

c)   A cross section of a tank with width 5 m (into the page) is filled with water. A quarter-

cylindrical structure in one wall protrudes into the tank as shown in the Figure for Question 1. The distances AB, and BC are 4 m and 1 m respectively.

Figure for Question 1.

i)  Calculate the size and centre of pressure BC.

ii) Calculate the size and centre of pressure CD.

of the vertical hydrostatic force on the surface       [ 1 mark]

of the vertical hydrostatic force on the surface [2 marks]

Question 2 (10 marks total)

A modified Venturi Meter has been designed for the purpose of measuring the discharge of water in a pipe system, as shown in the Figure for Question 2. The Venturi Meter is calibrated by direct measurement of discharge using a hydraulic bench. The diameter of the pipe is D1  = 0.06 m, and the diameter within the Venturi Meter is D4  = 0. 16 m.

Figure for Question 2.

a)   During the calibration tests, a volume of 30 litTes was collected in the hydraulic bench. If it

took 16 seconds to collect this volume, calculate the velocity of the flow in the pipe, V1 . [2 marks]

b)   The water level h1  in the piezometer at location 1 is 0.25 m above the centreline of the pipe. Calculate the height of the Energy Grade Line (EGL) at this location and describe a method for the direct measurement of this line. [2 marks]

c)   Calculate the water level in the wide section of the Venturi Meter, h4 . State any assumptions made during this calculation. [2 marks]

d)   Repeat the calculation in Question 2c, knowing that the discharge coefficient of the Venturi Meter is 0.90. State any issues with your calculated result, and the likely reason. [2 marks]

e)   Sketch the Hydraulic Grade Line (HGL) and Energy Grade Line (EGL) for this modified Venturi Meter. [ 1 mark]

f)    With the aid of a sketch and with reference to the relevant equations, describe the similarities between measuring discharge using a standard Venturi Meter (where the throat is narrower    than the pipe) and measuring discharge over a smooth object submerged in an open channel. [ 1 mark]

Question 3 (10 marks total)

The Figure for Question 3 shows a cross-section through a structure (marked A) that transitions       water from a 2 m wide rectangular channel with flow depth y = 4 m to a pipe with diameter D = 1 m  at B. The friction loss through the transition is described by the equation hL  = 0.3 , where vB  is the velocity in the pipe at B. A pressure gauge at the bottom of the pipe B gives a reading of 10 kPa.        Assume a hydrostatic pressure distribution between the top and bottom of the pipe at B.

Figure for Question 3.

a)   Calculate the flow rate through the system. [5 marks]

b)   Identify a suitable control volume and draw an annotated free body diagram. Calculate and show the resultant forces for all distributed loads on the control volume. [2.5 marks]

c)   Determine the force of the water on the structure A. [2.5 marks]

Question 4 (10 marks total)

The system shown in the Figure for Question 4 is designed to pump water at 40 L/s from reservoir A to B. The pump is indicated with a P on the diagram. The pipe properties are given in the Table for

Question 4.

Table for Question 4.

Figure for Question 4.

Determine the following for the system:

a)   The required working point of the pump.

b)   The flow regimes in the suction and delivery pipes.

c)   The input power requirement of a pump running at an efficiency of 75 %.

d)   The NPSH available.

e)   The celerity and pressure increase of a water hammer wave in the delivery pipe reservoir B is suddenly closed. Assume a compressible fluid and rigid pipe.

[3 marks] [1 mark] [ 1 mark]

[2 marks] if a valve at

[1 marks]