水力学考试试题与答案

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1、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

2、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v为0a、 1.54m b 、 2.0mc 、 2.45md、 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：

3、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、测压管d、薄

4、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=100,模型中水深为0.1L米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1 米，入=1000；b、10 米，入=100；QQc、1 米，入 =100000；d、10 米，入=100000。QQ 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不安全。()答案：

5、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0=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

6、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hh，弗汝德数Fr1。k（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T 水击相长T的水击，称为 水击，sr把 T T 的水击称为水击。sr答案：直接， 间接。（9）a 型水面曲线是发生在坡上的流（指急流或缓流）的水面线，2这时弗汝德数 Fr 沿程（指增大、减小或不变）答案

7、：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 h 的共轭水深ch h（h为下游河道的水深，填写、=、符号）c t t答案：填写、=、符号（12）按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺久=25，当模型中某点的L流速为v二o.8m/s，则原型中对应点的流速为v二m/s。mp 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

8、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=f(Re)；过渡区入=f 12 (R

9、e, 冷粗糙区入=f( )紊流粗糙区又称为阻力平方区。R3R _(4) 为什么舍齐公式v = CpRi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

10、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6、计算题：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形

11、断面面积为A=0.64m2,长l=50m,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H二h二（九丄+ 丫 g ）兰（5分）w4 R2 g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数R = = 0.2m,2 g= 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 = vA = 2.662m3/s（5 分）即倒虹吸管内通过

12、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vo=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。15 分）（1.5 分 ）（1 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（5 分 ）v2H + 0 + 0 = 0 + 0 + 十 + 0.52 g求得喷嘴出口流速和流量为v2 = Q存 =9.9 mS

13、Q = v A = 0.000314m322/ S橡胶管道内的流速为v = Q = 0.706 m3 A/s（6.5 分 ）R = p A - p Q （v 一 v ） = 187.79 N（1 分 ）3 323水流对喷嘴冲击力为R = -R即为手握喷嘴所需之力。（3）有一梯形渠道，底宽b=10m，水深h = 3m，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9A = bh + mh 2 = 39 m2（1.5 分 ）湿周x = b + 2、；1 + m2h = 18.49 m（1.5 分 ）水力

14、半径AR = = 2.11 mx（1 分 ）舍齐系数C = - R U = 8O.9Om/s n（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B=18m，流量Q=265ms/s，坝下收缩断面处水深h=l.lm，当坝下游水深h=4.7m时，问：（12分）ct1）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h，判断收缩断面和下游水流流态，kq= Q/B =265/18 =14.72 m3/sm.a q 214.7229.8=2.81 m因为收缩断面水深h =1.1 m h为缓流, c k t k 所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深 h 的共軛水深 hc-1）h （1+亠2gh 3c1.12x f.1 + 8 x14.7229.8 x 1.13-1） =5.81m因为 h h ，该水跃为远驱水跃。ct3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。估算消力池深