水力学考试试题与答案doc.docx
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水力学考试试题与答案doc
水力学考试试题与答案
1、选择题：
（每小题2分）
（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、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/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；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答案：
c（8）在明渠中不可以发生的流动是（a、恒定均匀流；c、非恒定均匀流；答案：
c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（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a、缓流；b、急流；c、临界流；答案：
b
1
）
b、紊流光滑区；
c、紊流过渡粗糙区；
d、紊流粗糙区
b、2.0m
c、2.45m）
d、3.22m
b、恒定非均匀流；d、非恒定非均匀流。
）。
a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。
（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（a、1次方答案：
d（12）渗流研究的对象是（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b、2次方c、3/2次方
）成正比。
d、1/2次方
）的运动规律。
a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。
c、测压管
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a、1米，λc、1米，λ答案：
d2、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：
正确（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
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β=2。
答案：
正确（8）断面比能沿流程总是减小的。
（（（（（（（（））））））））））
QQ
=1000；=100000；
b、10米，λd、10米，λ
Q
=100；
Q=100000。
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
（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。
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
3
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λ的变化规律。
答案：
通过尼古拉兹实验可以发现：
在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re）；过渡区λ?
?
=f2（Re，）；粗糙区λ=f3（），紊流粗糙区又称为阻力平方区。
R
R
（4）为什么舍齐公式v?
CRi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）
v0>0
测压管水头线
总水头线
v0>0
解：
4
（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）
K
（5分）
i1<iK
i2<iK
K
i3>iK
解：
N1K
缓流
a1
N1
缓流
b1
N3b2
急流
i1<iK
i2<iK
i3>iK
KN3
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δ1=0.2，δ2=0.5，δ3=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lv2（5分）H?
hw?
（?
?
?
?
）4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR?
?
0.2m,?
?
?
0.2?
2?
0.5?
1.0?
1.9
?
将参数代入上式计算，可以求解得到
?
v?
4.16m/s,Q?
vA?
2.662m3/s
即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。
5
（5分）
（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2vH?
0?
0?
0?
0?
2?
0.5（5分）2g求得喷嘴出口流速和流量为
v2?
2g?
5?
9.9ms
3
mQ?
v2A2?
0.000314
s
（1.5分）
橡胶管道内的流速为Qv3?
?
0.70m6sA3
（1分）
对于喷嘴建立x方向的动量方程
p3A3?
R?
?
?
Q（v2x?
v3x）R?
p3A3?
?
Q（v2?
v3）?
187.79N
水流对喷嘴冲击力为R?
?
?
R即为手握喷嘴所需之力。
（3）有一梯形渠道，底宽底坡i=0.001。
如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。
解：
计算渠道断面水力要素，过流断面面积
A?
bh?
mh2?
39m2
（6.5分）（1分）（9分）
b=10m，水深h=3m，边坡为1:
1，糙率n=0.014，
（1.5分）
6
湿周水力半径舍齐系数通过的流量
x?
b?
21?
m2h?
18.49m
R?
A?
2.11mx111C?
R6?
80.90m2/snQ=AC（Ri）0.5=144.93m3/s
（1.5分）（1分）（2分）（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：
1）坝下游是否发生水跃？
2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？
3）是否需要修建消能工？
若需要修建消能工，估算消力池深。
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（12分）（4分）（4分）（4分）
hk?
3
?
q2
14.722?
?
2.81mg9.8
3
因为收缩断面水深
hc=1.1m<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hc"hcq2（1?
8?
1）"3hc＝2ghc
1.114.722?
（1?
8?
?
1）＝5.81m＝29.8?
1.13
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=?
jhc"-ht=1.05×5.81–4.7=1.40m
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。
（√）
7
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。
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。
8
?
×?
（√）（×）（×）（×）（√）（√）（√）（×）?
√?
（√）（×）
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（√）（√）?
×?
（√）（×）（√）?
×?
（√）（√）（√）（√）（×）?
√?
（×）（√）（×）（×）（√）（×）
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
（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
（×）（√）（√）（×）
（2）
（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?
只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（4）?
1?
?
3?
层流区；紊流过渡粗糙区；
2
?
2?
?
4?
紊流光滑区紊流粗糙区
；。
（2）
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m，则该点的相对压强为
（1）1kN/m2
（2）2kN/m2（3）5kN/m2（4）10kN/m25、紊流的断面流速分布规律符合?
1?
对数分布；?
2?
直线分布；?
3?
抛物线分布；?
4?
椭圆分布。
（1）
6、长管的总水头线与测压管水头线
（1）相重合；（3）相平行，呈阶梯状；7、渗流的达西公式只能适用于
（1）恒定均匀层流
（2）恒定均匀紊流?
1?
?
3?
层流区；紊流过渡粗糙区；?
2?
?
2?
?
4?
（3）恒定均匀流；（4）非恒定流。
紊流光滑区紊流粗糙区?
3?
2次方；；。
?
4?
1次方
（2）相平行，呈直线；（4）以上答案都不对。
（1）
（1）
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）
9、堰流的流量与堰顶水头的?
2?
成正比。
?
1?
1/2次；（3）
（1）ht=hc02
（1）100；
（2）ht>hc02
（2）10；
2
3/2次方；
。
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深hc0的跃后水深为hc02，形成远离水跃衔接的条件是（3）ht<hc02（3）20；（4）无法确定
（2）（4）50。
11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m，则该点的相对压强为（4）2222
（1）1kN/m
（2）2kN/m（3）8kN/m（4）10kN/m13、静止液体中同一点沿各方向上的压强
（1）数值相等;
（2）数值不等;（3）仅水平方向数值相等。
（2）14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于
（1）
9
?
1?
1；15、水泵的扬程是指
?
2?
2；
?
3?
3；
?
4?
4。
（2）
（1）水泵提水高度；
（2）水泵提水高度+吸水管的水头损失；
（3）水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成?
1?
一次方关系；?
2?
二次方关系；
（2）?
3?
1.75～2.0次方关系。
（3）（3）正交。
?
3?
17、在平衡液体中，质量力与等压面
（1）重合；
（2）平行；
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数?
1?
?
3?
急流和缓流；?
2?
均匀流和非均匀流；层流和紊流；?
4?
恒定流和非恒定流。
19、闸孔出流的流量与闸前水头?
3?
成正比?
1?
1次方20、共轭水深是指
（1）水跃的跃前水深与跃后水深（3）均匀流水深
（2）溢流坝下游水流收缩断面水深（4）临界水深
（2）；?
2?
2次方；?
3?
0.5次方。
（1）
21、图示容器中有两种液体，密度?
2>?
1，则A、B两测压管中的液面必为
（1）B管高于A管；
（2）A管高于B管；（3）AB两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合?
1?
?
3?
对数分布抛物线分布；；?
2?
?
4?
椭圆分布直线分布；。
（1）
23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数J（h1）与J（h2）的关系是?
1?
J（h1）=J（h2）?
2?
J（h1）>J（h2）?
3?
J（h1）<J（h2）
（1）
24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图（a）、（b）所示，其底部压强分别为pa和pb。
若两容器内水深相等，则pa和pb的关系为
（1）pa>pb
（2）pa<pb（3）pa=pb
（1）（4）无法确定
10
25、层流断面流速分布规律符合?
1?
?
3?
对数分布抛物线分布；；?
2?
直线分布?
4?
椭圆分布；。
（3）
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数?
1?
?
3?
急流和缓流；?
2?
均匀流和非均匀流；层流和紊流；?
4?
恒定流和非恒定流。
（1）
27、紊流中粘滞底层厚度?
比绝对粗糙高度?
大得多的壁面称为
（1）光滑面?
2?
过渡粗糙面（3）粗糙面
（1）
（4）以上答案均不对
三、填空题（在空格中填写正确答案）1、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。
2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越小。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4．测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。
5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、计算明渠均匀流的公式是Q?
ACRi。
长管和短管。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为
（1）直接水击和
（2）间接水击。
10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为8。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体，层流运动13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性，外因是边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到缓流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是减小。
16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是B—B
11
四、问答题1．．什么是液体的可压缩性？
什么情况下需要考虑液体的可压缩性？
解：
可压缩性是：
当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。
液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。
2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？
为什么？
解：
这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。
两者判别标准不同。
3．什么是相对压强和绝对压强？
4。
写出水力半径R的表达式。
5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。
6、明渠的底坡可以分为哪些类型？
7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态？
8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。
10明渠均匀流产生的条件是什么？
五、作图题（在题图上绘出正确答案）1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
（各渠段均充分长，各段糙率相同）（5分）
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12
2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
v0=0
总水头线测压管水头线
v0=0
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。
（各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎）（5分）
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