云南农业大学水力学期末开卷

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1、1水力学模拟试题及答案（一）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 =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

2、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 Fr1。（填写 、 、符号）答案： ， 。（6） 在流量

3、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。2（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

4、、 、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 。 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：（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)v0=0测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=0KKi 33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

5、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） 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) gvRlhHw2)4(计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.105.0.0,mA将参数代入上式计算，可以求解得到(5 分) /s ,/s 362.16.4vAQv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

6、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 = 4.9Ncm2。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 11 和喷嘴出口断面 22 的能量方程Ki 3i 2NN3ab1缓 流 缓 流 急 流4(5 分)Hvg0205.求得喷嘴出口流速和流量为 9.ms(1.5 分) s314.2AvQ橡胶管道内的流速为 (1 分)706.3对于喷嘴建立 x 方向的动量方程N )(323xvQRAp 79.18)(323vQApR(6.5 分) 水流对喷嘴冲

7、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 =10 m，水深 h = 3 m，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) Abh239湿周 m (1.5 分) 4.18x水力半径 m (1 分) R2.舍齐系数 (2 分) s/901216nC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 Q265m 3/s，坝下收缩断面处水深 hc=

8、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 =14.72 m3/sm5m81.2.974332gqhk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 )18(32cgq 5.81m).974(21. 32因为 hc

9、 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 =1.055.81 4.7 = 1.40 m水力学模拟题 2 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

10、室及小河渠的 测量。三、简答题（每小题 5 分，共 18 分）、试分别说明雷诺数 Re，佛汝德数 Fr 的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5 分）2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5 分）3、 “恒定流与非恒定流” ， “均匀流与非均匀流” ， “渐变流与急变流”是如何定义的？ （8 分）五、计算题（共 65 分）1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽 mb1.0，水深 h065.，渠底坡 02.i，均匀流时测得流量 sLQ/20，试求渠道的粗糙系数 n值。 （10 分）2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深 H4，闸门开启高度 me1，渠道底宽 b3，闸孔垂直收缩系数6.0，闸

11、门局部水头损失系数 .，两段渠道的底坡分别为： i， 5.2i，渠道糙率 4.n，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）63、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽 mb18，流量 sQ/2653，坝下收缩断面处水深 mhc1.，当坝下游水深 mht5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 AB，宽 5，闸门在水深 H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

12、一跨河倒虹吸管，管道直径 md0.1，管道总长 l50，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，沿程水头损失系数 =0.024，上下游水位差 mH，求通过的流量 Q? 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.B 2.D 3.C 4.B 5.A 二、填空题（每空 2 分，共 12 分）1、 2 ； 水深2、降低；m 2/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 三、简答题（每小题 5 分，共 18 分）、答：（1）雷诺数 Re 的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即 Re/vd。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数 Fr 的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即2gFrh。在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低） ，从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强