水力学试题带答案

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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

2、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；

3、d、非恒定非均匀流。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：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

4、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：正确（5） 同样条件下直接水击比间接水击更

5、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）

6、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 （指增

7、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h； 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

8、 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；在紊流光滑区入=片(Re)；筑渡区入

9、 =f2(Re,)；粗糙区入=f3 ()，紊流粗糙区又称为阻力平方区。RR(4) 为什么舍齐公式v = C、JR 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

10、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)Vo=?（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）

11、1 13 KNi缓流 ai-Ni缓流急流6、计算题:i3 KN3（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Zi=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H=hw=4r心烷计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数（5 分）R = 0.2m,工0.2x2 + 0.5 +1.0 = 1.9X将参数代入上式计算,可以求解得到v = 4.16m/s , Q

12、 = vA = 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2-2的能量方程v2H + 0 + 0 = 0 + 0 + 亠 + 0.52 g求得喷嘴出口流速和流量为v2 =存

13、 =9.9叹Q = v A = 0.000314m3 s橡胶管道内的流速为v = Q = 0.706ms35 分 ）1。 5分）（1 分）F L对于喷嘴建立x方向的动量方程p A -R = PpQ（v -v ）3 32 x3xR= p A -pQ（v -v ） = 187.79N3 323水流对喷嘴冲击力为Rf = -R即为手握喷嘴所需之力.（6.5 分）（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2A = bh + mh 2 =

14、 39m（1.5分）湿周水力半径舍齐系数通过的流量x = b + 2、1 + m2h = 18.49 mAR = 2.11 mxC =丄 R16 = 80.90m12/snQ = AC （R i）o。5 = 144.93 m3/s1。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。1 m,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 =14.72 m3/sm（ 12 分）（4 分）（4 分）（4 分）.14.722： 9.8= 2.81m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。-1）2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc”hc =-1） =5。81m-11X （ ：1 + 8一 29.8 x 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。