水力学考试试题与答案

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1、11、选择题：、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、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

2、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； 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

3、非均匀流。答案：c（9）在缓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 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b2（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

4、b、毕托管 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 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：d2、判断题：、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：

5、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，跃后水深也越大。 （ ）3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：、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

6、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，

7、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 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：、问答题：（每小题 3 4 分）

8、（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。4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

9、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 =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

10、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

11、：、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)RRiRCv v005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：、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）分） 测 压 管 水 头 线总 水 头 线v00KKi i3KKi i3Ki hc02

12、(3) ht 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2)(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） 1 对数分布 ； 2 椭圆分布 ； 3 抛物线分布 ； 4 直线分布 。 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） 1 J(h1)= J(h2) 2 J(h1)J(h2) 3 J(h1) pb (2) pa iki2iki2i2k六、根据题目要求解答下列各题六、根据题目要求解答下列各题 1、图示圆弧形闸门 AB(1/4 圆), A 点以上的水深 H1.2m，闸门 宽

13、 B=4m，圆弧形闸门半径 R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形 闸门 AB 上作用的静水总压力及作用方向。解解：水平分力 Px=pcAx=74.48kN 铅垂分力 Py=V=85.65kN,静水总压力 P2= Px2+ Py2,P=113.50kN,tan= Py/Px=1.15 =49合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径 d0.8m，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，沿程水头损失系数=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量 Q 。 HROABR测压管水头总水头线v0=0v0=015解解： 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 gv RlhHw2)4(2计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9 . 10 . 15 . 022 . 0 , m2 . 04/