水力学期末考试复习题及答案2.doc

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水力学期末考试复习题及答案

1、选择题：

（每小题2分）

（1）在水力学中，单位质量力是指（c）

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。

（2）在平衡液体中，质量力与等压面（d）

a、重合；b、平行c、相交；d、正交。

（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为b

a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2

（4）水力学中的一维流动是指（d）

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。

（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（b）

a、8；b、4；c、2；d、1。

（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数l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c

a、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区

（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c

a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m

（8）在明渠中不可以发生的流动是（c）

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。

（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（b）。

a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。

（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b

a、缓流；b、急流；c、临界流；

（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（d）成正比。

a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方

（12）渗流研究的对象是（a）的运动规律。

a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。

（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有b

a、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰

（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=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d

a、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；

c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。

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。

（x）

（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。

（x）

（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。

（x）

（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。

（T）

（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。

（T）

（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。

（X）

（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。

（T）

（8）断面比能沿流程总是减小的。

（X）

（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。

（X）

（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。

（T）

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λL=25，当模型中某点的流速为vm=o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=________m/s。

答案：

4m/s。

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）

v0=0

测压管水头线

总水头线

v0=0

解：

（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，各段糙率相同）（5分）

解：

6、计算题：

（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为A=0.64m2，长l=50m，两个30。

折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。

求通过的流量Q?

（10分）

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

（5分）

计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

将参数代入上式计算，可以求解得到

（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=5.5m。

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）

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—2的能量方程

（5分）

求得喷嘴出口流速和流量为

（1.5分）

橡胶管道内的流速为

（1分）

对于喷嘴建立x方向的动量方程

N（6.5分）

水流对喷嘴冲击力为即为手握喷嘴所需之力。

（1分）

（3）有一梯形渠道，底宽b=10m，水深h=3m，边坡为1:

1，糙率n=0.014，底坡i=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m2（1.5分）

湿周m（1.5分）

水力半径m（1分）

舍齐系数（2分）

通过的流量Q=AC（Ri）0.5=144.93m3/s（3分）

（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。

已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/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）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=14.72m3/sm

m

因为收缩断面水深hc=1.1mhk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hc"

hc"＝

＝＝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sj＝1.05

则池深约为d=sjhc"-ht=1.0535.81–4.7=1.40m

水力学模拟题2

。

一、选择题（每小题1分，共5分）

1、明渠均匀流可能发生在：

（）

A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。

2、某水库水深为10m处的绝对压强为：

（）

A.10kPa；B.98kPa；C.147kPa；D.196kPa。

3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：

（）

A、均匀规律；B、直线变化规律；C、抛物线规律；D、对数曲线规律。

4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：

（）

A.A.             ～4），；

B.B.             ～4），；

C.C.             >（3～4）,；

D.D.             <（3～4）,。

5、粘性液体总水头线沿程的变化是：

（）

A.A.   沿程下降；B.   沿程上升；C.  保持不变；D.  前三种情况都有可能。

二、填空题（每空2分，共12分）

1、水力最优矩形断面的宽深比是，其水力半径等于的一半。

2、水的运动粘滞系数随温度的升高而__，它的单位是。

3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而。

4、明渠均匀流的和等物理量沿程不变。

5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将，临界水深将。

6、由于薄壁堰具有稳定的和关系，一般多用于实验室及小河渠的测量。

五、计算题（共65分）

1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽，水深，渠底坡，均匀流时测得流量，试求渠道的粗糙系数值。

（10分）

2、一矩形断面渠道，如图所示。

已知闸前水深，闸门开启高度，渠道底宽，闸孔垂直收缩系数，闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：

，，渠道糙率，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？

并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。

（提示：

能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）

3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。

已知渠宽，流量，坝下收缩断面处水深，当坝下游水深时，试

（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？

（2）下游是否需要修建消能工？

（15分）

4、如图所示为一平面闸门，宽，闸门在水深下工作。

求闸门所受静水总压力的大小和作用点。

（10分）

 5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径，管道总长，折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差，求通过的流量?

绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分）

水力学答案

一、选择题（每小题1分，共5分）

1.B2.D3.C4.B5.A

 二、填空题（每空2分，共12分）

1、2；水深

2、降低；m2/s

3、减小

4、水深和断面平均速度

5、减小；不变

6、流量和水头；流量

 五、计算题（共65分）

1.（10分）

解：

过水断面面积

湿周

水力半径

 2、（10分）

解：

由能量方程得

则

临界水深时所对应的个水力要素为：

由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线，,水流为急流。

 3、（15分）

解：

（1）

，收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。

（2）

，下游发生远离式水跃。

4、（10分）

解：

5、（15分）

解：

按短管计算

水力学练习题及参考答案

一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×）

1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。

（√）

2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。

（×）

3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。

　　（×）

4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。

（√）

5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。

（×）

6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。

（×）

6、达西定律适用于所有的渗流。

（×）

7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。

（√）

8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。

（√）

9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。

（√）

10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。

（×）

11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。

（√）

12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。

（√）

13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。

（×）

14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。

（√）

15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。

（√）

16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。

（×）

17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。

（√）

18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。

（×）

19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。

（√）

20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。

（×）

21、缓坡上可以出现均匀的急流。

（√）

22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50kPa。

（√）

24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。

（√）

25、水深相同的静止水面一定是等压面。

（√）

26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。

（×）

27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。

（√）

28、陡坡上可以出现均匀的缓流。

（×）

29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。

（√）

30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。

（×）

31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。

（×）

32、静水压强的大小与受压面的方位无关。

（√）

33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。

（×）

34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。

（×）

35、平坡渠道中不可能发生均匀流。

（√）

36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。

（√）

37、水跃只能发生于平底明渠中。

（×）

二、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）

1、作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量

（2）

（1）大;

（2）小；（3）相同；（4）无法确定。

2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强

（1）

（1）数值相等;

（2）数值不等;（3）仅水平方向数值相等;（4）铅直方向数值最大。

3、已知水流的沿程水力摩擦系数l只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（4）

（1）层流区；

（2）紊流光滑区；

（3）紊流过渡粗糙区；（4）紊流粗糙区。

4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为

（2）

（1）1kN/m2

（2）2kN/m2

（3）5kN/m2（4）10kN/m2

5、紊流的断面流速分布规律符合

（1）

（1）对数分布；

（2）直线分布；（3）抛物线分布；（4）椭圆分布。

6、长管的总水头线与测压管水头线

（1）

（1）相重合；

（2）相平行，呈直线；

（3）相平行，呈阶梯状；（4）以上答案都不对。

7、渗流的达西公式只能适用于

（1）

（1）恒定均匀层流

（2）恒定均匀紊流（3）恒定均匀流；（4）非恒定流。

8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属（3）

（1）层流区；

（2）紊流光滑区；

（3）紊流过渡粗糙区；（4）紊流粗糙区。

9、堰流的流量与堰顶水头的

（2）成正比。

（1）1/2次；

（2）3/2次方；（3）2次方；（4）1次方。

10、溢流