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1、1 水力学模拟试题及答案1、选择题：（每小题 2 分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）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/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、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
2、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、非恒定非均匀流。答案： c （9）在
3、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；2 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d、薄壁堰答案： b
4、 （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
5、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。3 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
6、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hhk，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，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（
7、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hcht(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， 在液体流动时会引起能量损失，给分析液体
8、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？4 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 =f1
9、（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
10、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) 解：RRiRCvv0=0 测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=0 5 （2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线
11、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=0.64 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）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gvRlhHw2)4(2(5 分) 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数9 .10.15 .022.02.0,mAR将参数代入上式计算，可以求解得到/sm,m/s3662.21
12、6.4vAQv(5 分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。KKi i1Ki i3KKi i3Ki i2KN1N1N3N3a1b1b2缓流缓流急流6 （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）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Hvg000020 52
13、2.(5 分) 求得喷嘴出口流速和流量为vg2259 9 .mssm3000314.022AvQ(1.5 分) 橡胶管道内的流速为sm706.033AQv(1 分) 对于喷嘴建立 x 方向的动量方程)(3233xxvvQRAp79.187)(3233vvQApRN (6.5 分) 水流对喷嘴冲击力为RR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Abhmh239m2 (1.5 分) 7 湿周
14、49.18122hmbxm(1.5 分) 水力半径RAx2 11.m (1 分) 舍齐系数s/m90.8012161RnC(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）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 81.28.972.143232gqhkm 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)181(232ccghqh)11. 18 .972.1481(21. 1325.81m 因为hcht，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 =1.055.81 4.7 = 1.40 m
