水力学试的题目与答案

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1、(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，贝V该点的相对压强为a、1 kN/m2b、2 kN/rni c 、5 kN/rni 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) 有压管道的管径d与管流水力半径的比值

2、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 vo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）在缓坡明渠中不可以

3、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 HvHk 激流a、缓流；b、急流；c、临界流；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(14)

4、按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺入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，入 q=1000 ; b 、10米，入 q=100 ;c、1 米，入 q=100000; d、10米，入 q=100000。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(5) 同样条件下直接水击比间接水击更不安全 ( )答案：正确(6)

5、 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B =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24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)

6、 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:：、二、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）

7、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 v、=、a符号）答案：填写：:：、二、符号（12）按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入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34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

8、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数入的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中入仅是雷诺数 -：Re的 函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，入仅是Re的函数;在紊R流光滑区入=f i (Re);过渡区入=f2 (Re,);粗糙区

9、入=f3 (), 紊流粗糙区又称为阻力平方区。(4) 为什么舍齐公餐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

10、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）pvo=0r（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：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=

11、0.64 m2，长I=50 m，两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为Z 1=0.2 , Z 2=0.5 ,Z 3=1.0，沿程水力摩擦系数入=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l2H=h“（g+M）2g（5分）计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数A r =0.2m ,_ 0.2 2 0.5 1.0 =1.97.将参数代入上式计算，可以求解得到v 二 4.16m/s , Q =vA 二 2.662m3/s（5 分）即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s。（2）从水箱接一

12、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 cm?。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22的能量方程2H + 0+0 = 0 十0 + V 十0.5 2g(5分）求得喷嘴出口流速和流量为vv2g汉5 = 9.9叹Q =v 2 A? =0.000314 m3(1.5分）橡胶管道内的流速为v3 = Q =0.7

13、06m(1分）-FF；对干喷嘴建立 x方向的动量方程P3A3 - R = B PQ(V2x - V3X)R = P3A3 PQ(v2 v3) =187.79 N(6.5分）水流对喷嘴冲击力为 R - - R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A = bh mh2 =39 n?（1.5 分）湿周x =b 2 1 m2h =18.49 m（1.5 分）水力半径r = 4=2.ii m（1x分）舍齐系数

14、=8O.9Om!2/s（2分）n通过 的流量Q = AC （R i）0.5 = 144.93 mi/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= 265ni/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 二3 14.72 = 2.81m g 、9.8q = Q/B =265/18 =14.72 m 3/smhk =3因为收缩断面水深hc =1.1 m hk为急流，下游水深ht=4.7mhk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hcIIhe-1)1.121814.7229.8 1.13_1) = 5.81m