水力学试题与答案.docx

1、水力学试题与答案（1）在水力学中，单位质量力是指（ ） a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（ ） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2答案：b（4）水力学中的一维流动是指（ ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半

2、径的比值d /R=（ ） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案： c（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以发生的流动是（ ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c（9）在缓

3、坡明渠中不可以发生的流动是（ ）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b-+（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 HHk 激流a、 缓流； b、急流； c、临界流；答案：b（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（ ）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 答案：d（12）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 答案：a（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有 a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管

4、d、薄壁堰 答案：b（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺L=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、 1米，Q =1000； b、10米，Q =100； c、1米，Q =100000； d、10米，Q =100000。 答案：d 2、判断题：（每小题2分）（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （ ） 答案：错误（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ） 答案：错误（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ） 答案：错误（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ） 答案：正（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。

5、 （ ） 答案：正确（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ） 答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比=2。 （ ） 答案：正确（8）断面比能沿流程总是减小的。 （ ） 答案：错误（9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（ ） 答案：错误（10）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 ( ) 答案：正确 3、填空题：（每小题2 4分）（1） 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。 答案：层流运动，牛顿液体（2） 液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 kN/m2，真空度为 。 答案：2， 不存在. （3） 只受重力作

6、用，静止液体中的等压面是 。 答案：水平面。（4） 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是 ， 。 答案：液体存在粘滞性和边界的影响。（5） 水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h hk，弗汝德数Fr 1。（填写 、 、 符号）答案： ， 。（6） 在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越 。答案：大。（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和 。答案：短管，长管。（8） 在水击计算中阀门关闭的时间Ts 水击相长Tr的水击，称为 水击，把Ts Tr的水击称为 水击。答案：直接， 间接。(9) a2型水面曲线是发生在 坡上的 流（指急流或缓流）的水面线，这时弗

7、汝德数Fr沿程 （指增大、减小或不变）答案：陡坡， 缓流， 减小。(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。答案：3/2 。（11） 泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深hc ht(ht为下游河道的水深，填写 、 、 符号)答案：填写 、 、 符号 (12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺L=25，当模型中某点的流速为v m= o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp= m/s 。答案：4m/s 。 4、问答题：（每小题3 4分）（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动

8、时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=

9、f1（Re）； 过渡区=f2（Re， ）；粗糙区=f3（ ），紊流粗糙区又称为阻力平方区。（4）为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。（5）流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正

10、坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。5、作图题：（1） 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 (5分)解： EMBED AutoCAD.Drawing.15 （2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，

11、各段糙率相同) (5分) EMBED AutoCAD.Drawing.15 解：6、计算题：（1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2，长 l =50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水力摩擦系数=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? （ 10分） EMBED Unknown * MERGEFORMAT s 解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程 EMBED Equation.3 (5分) 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 EMBED Equ

12、ation.3 将参数代入上式计算，可以求解得到 EMBED Equation.3 (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。 （2） 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分） EMBED Unknown * MERGEFORMAT s解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1 1和喷嘴出口断面2

13、2的能量方程 EMBED Equation.3 (5分)求得喷嘴出口流速和流量为 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 (1.5分) 橡胶管道内的流速为 EMBED Equation.3 (1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程EMBED Unknown * MERGEFORMAT s EMBED Equation.3 EMBED Equation.3N (6.5分) 水流对喷嘴冲击力为 EMBED Equation.3 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) （3） 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i

14、=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。 (9分)解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积 EMBED Equation.3m2 (1.5分) 湿周 EMBED Equation.3 m (1.5分) 水力半径 EMBED Equation.3 m (1分) 舍齐系数 EMBED Equation.3 (2分) 通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分)（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B18m，流量Q265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)1）坝下游是否发生水跃？ （4分）2）

15、如发生水跃，属于何种形式的水跃？ （4分）3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分） 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm EMBED Equation.3 m因为收缩断面水深 hc =1.1 m hk 为急流，下游水深ht=4.7m hk 为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hchc EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 5.81m因为 hc ht ，该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。估算消力池深d，取水跃淹没系数 j 1.05则池深约为 d = j hc- ht =1.05 5.81 4.7 = 1.40 m