水力學(xué)模擬試題及答案

1、水力學(xué)模擬試題及答案（一）1、選擇題：（每小題2分）（1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（ ） a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力； c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。 答案：c（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（ ） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d（3）液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b（4）水力學(xué)中的一維流動是指（ ） a、恒定流動； b、均勻流動； c、層流運動； d、運動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動。 答案

2、：d（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d /R=（ ） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b（6）已知液體流動的沿程水力摩擦系數(shù)l與邊壁相對粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動屬于 a、層流區(qū)； b、紊流光滑區(qū)； c、紊流過渡粗糙區(qū)； d、紊流粗糙區(qū) 答案： c（7）突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強水頭H = 250m，則管道中原來的流速v0為 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ） a、恒定均勻流； b、恒定非均勻流； c、非恒定均勻流； d

3、、非恒定非均勻流。 答案：c（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ）。 a、均勻緩流； b、均勻急流； c、非均勻緩流； d、非均勻急流。 答案：b（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某處水深h = 0.4m，則該處水流的流態(tài)為a、 緩流； b、急流； c、臨界流；答案：b（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的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）滲流研究的對象是（ ）的運動規(guī)律。 a、重力水； b、毛細(xì)水； c、氣態(tài)水； d、薄膜水。 答案：a（13）測量水槽中某點水流流速的儀器有 a、文丘里計 b、

4、畢托管 c、測壓管 d、薄壁堰 答案：b（14）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的水力學(xué)模型，長度比尺L=100，模型中水深為0.1米，則原型中對應(yīng)點水深為和流量比尺為a、 1米，Q =1000； b、10米，Q =100； c、1米，Q =100000； d、10米，Q =100000。 答案：d 2、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強等于該受壓面形心處的壓強。 （ ） 答案：錯誤（2）水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。 （ ） 答案：錯誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。 （ ） 答案：錯誤（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。 （ ） 答案：正確（5）同樣條件下直接水

5、擊比間接水擊更不安全。 （ ） 答案：正確（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。 （ ） 答案：錯誤（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比=2。 （ ） 答案：正確（8）斷面比能沿流程總是減小的。 （ ） 答案：錯誤（9）在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。（ ） 答案：錯誤（10）滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。 ( ) 答案：正確 3、填空題：（每小題2 4分）（1） 牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 層流運動 和 牛頓液體 。（2） 液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為 _2_kN/m2，真空度為不存在. 。（3） 只受

6、重力作用，靜止液體中的等壓面是_水平面_。（4） 實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是_液體存在粘滯性_， _邊界的影響_。（5） 水流在明渠中的流態(tài)為緩流時，其水深h_ hk，弗汝德數(shù)Fr_1。（填寫符號）（6） 在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越_大_。（7） 根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為_短管_和_長管_。（8） 在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts Tr的水擊稱為_間接_水擊。(9) a2型水面曲線是發(fā)生在_陡坡_ 坡上的 _緩流_流（指急流或緩流）的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程 _減小_（指增大、減小或不變） (10) 溢流堰的過堰流量與堰頂

7、水頭的_3/2_次方成正比。（11） 泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時，下游收縮斷面水深hc的共軛水深hc _ht(ht為下游河道的水深，填寫符號)答案：填寫符號 (12) 按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺L=25，當(dāng)模型中某點的流速為v m= o.8m/s，則原型中對應(yīng)點的流速為vp=_4_m/s 。4、問答題：（每小題3 4分）（1）什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實際液體都具有粘滯性，在液體流動時會引起能量損失，給分析液體運動帶來很大困難。為了簡化液體運動的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運動規(guī)律，然后再考慮

8、粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實際水流的運動規(guī)律，用以解決實際工程問題。這是水力學(xué)重要的研究方法。（2）“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答案：這種說法錯誤的。均勻是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言。當(dāng)流量不變通過一變直徑管道時，雖然是恒定流，但它不是均勻流。（3）簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實驗可以發(fā)現(xiàn)：在層流中僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過渡區(qū)，僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)=f1（Re）； 過渡區(qū)=f2（Re， ）；粗糙區(qū)=f3（ ），紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。（4）為什么舍齊公式 只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍

9、齊公式是根據(jù)明渠均勻流的大量觀察資料總結(jié)的公式，自然界中明渠水流幾乎都處于紊流阻力平方區(qū)，因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)。（5）流動相似的含義是什么？答案：流動相似包括幾何相似、運動相似和動力相似。其中幾何相似是前提，動力相似是保證，才能實現(xiàn)流動相似。（6）從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強水頭沿程不變，但水流運動總要消耗能量，因此從能量方程來分析，只能消耗位能來克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。（7）分析水面曲線時，如何尋找急流和緩流的控制斷面？答案：急流的控制斷面在上游，因為外界對急流的干擾不能向上游傳播；緩流的控制斷面

10、在下游，其原因與急流正好相反。（8）在滲流計算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點的滲流流速u=kJ，其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c的滲流流速都相等且等于v= kJ。5、作圖題：（1） 定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。 (5分)v0=0測 壓 管 水 頭 線總 水 頭 線v0=0解：（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)。(各渠段均充分長，各段糙率相同) (5分)解：6、計算題：（1） 圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為 A=0.64 m2，長 l =50 m，兩個 30。折

11、角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水力摩擦系數(shù)=0.024，上下游水位差 H=3m。求通過的流量 Q ? （ 10分） 解： 按短管計算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對上下游渠道內(nèi)的計算斷面建立能量方程 (5分) 計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù) 將參數(shù)代入上式計算，可以求解得到 (5分) 即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.662m3/s 。 （2） 從水箱接一橡膠管道及噴嘴(如圖)。橡膠管直徑D=7.5cm，噴嘴出口直徑d=2.0cm。水頭H =5.5 m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw = 0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強p = 4.9N

12、/cm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均為1。 （15分） 解：以過噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面11和噴嘴出口斷面22的能量方程 (5分)求得噴嘴出口流速和流量為 (1.5分) 橡膠管道內(nèi)的流速為 (1分)對于噴嘴建立x方向的動量方程 N (6.5分) 水流對噴嘴沖擊力為 即為手握噴嘴所需之力。 (1分) （3） 有一梯形渠道，底寬 b =10 m，水深 h = 3 m，邊坡為 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流動在紊流粗糙區(qū) ，求通過的流量Q。 (9分)解：計算渠道斷面水力要素，過流斷面面積 m2 (

13、1.5分) 濕周 m (1.5分) 水力半徑 m (1分) 舍齊系數(shù) (2分) 通過的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分)（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬B18m，流量Q265m3/s，壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時，問： ( 12分)1）壩下游是否發(fā)生水躍？ （4分）2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？ （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)計算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm m因為收縮斷面水深

14、 hc =1.1 m hk 為緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2）計算收縮斷面處水深hc的共軛水深hchc 5.81m因為 hc ht ，該水躍為遠(yuǎn)驅(qū)水躍。3）溢流壩下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍，需要修建消力池。估算消力池深d，取水躍淹沒系數(shù) sj 1.05則池深約為 d = sj hc- ht =1.0535.81 4.7 = 1.40 m水力學(xué)模擬題2 。一、選擇題（每小題1分，共5分）1、明渠均勻流可能發(fā)生在：（B）A、平坡棱柱形渠道；B、順坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水庫水深為10m處的絕對壓強為：（ D ）A. 10kPa；B. 98kPa；C. 147kPa；D.

15、196kPa。3、在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：( C ) A、均勻規(guī)律；B、直線變化規(guī)律； C、拋物線規(guī)律；D、對數(shù)曲線規(guī)律。4、圓柱形外管嘴的正常工作條件是：（ B ）A. A. 4），；B. B. 4），；C. C. (34) ,；D. D. (34) ,。5、粘性液體總水頭線沿程的變化是：（ A ） A. A. 沿程下降；B. 沿程上升；C. 保持不變； D. 前三種情況都有可能。二、填空題（每空2分，共12分）1、水力最優(yōu)矩形斷面的寬深比是 2 ，其水力半徑等于 水深 的一半。2、水的運動粘滯系數(shù)隨溫度的升高而_降低_，它的單位是 m2/s 。3、紊流時粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增

16、加而 減小 。4、明渠均勻流的 水深 和 斷面平均速度 等物理量沿程不變。5、在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時，隨底坡的增大，正常水深將 減小 ，臨界水深將 不變 。6、由于薄壁堰具有穩(wěn)定的 流量 和 水頭 關(guān)系，一般多用于實驗室及小河渠的 流量 測量。三、簡答題（每小題5分，共18分）、試分別說明雷諾數(shù)Re，佛汝德數(shù)Fr的物理意義及其在水力學(xué)中的主要用途？ （5分）：（1）雷諾數(shù)Re的物理意義：它表征液流慣性力與粘滯力的對比關(guān)系，即。在水力學(xué)中主要用它來判別液流的型態(tài)是層流還是紊流。佛汝德數(shù)Fr的物理意義：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對比關(guān)系。其能量意義是表示過水?dāng)嗝鎲?/p>

17、位重量液體平均動能與平均勢能之比的二倍開平方，即。在水力學(xué)中主要用它判別水流的流態(tài)是緩流、臨界流或急流。2、什么是水擊？減小水擊壓強的措施有那些？（5分）答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強交替升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強：（一）延長閥門（或?qū)~）的啟閉時間T（二）縮短壓力水管的長度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速v03、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”是如何定義的？（8分）答：（1）沿程水頭損失實測裝置設(shè)備 從水位恒定的水塔引出管道，與需要測量水頭損失的新鋼管相

18、聯(lián)，為了便于操作和計算，該管水平放置，兩端各開一個測壓孔，測壓孔直徑左右的測壓管，用橡皮管與壓差計相連接。測壓孔間距L視采用壓差計類型和測量精度而定，做到讀數(shù)準(zhǔn)確，誤差在5以內(nèi)。 在測壓孔兩端設(shè)A、B兩個閘閥，控制流量與排氣。閘閥距測壓孔距離應(yīng)大于（610）d，（d為新鋼管直徑），避免閘閥后旋渦水流對測壓管測流的影響。 在管道出口采用重量法或體積法測量流量。也可在管路上裝流量計測量流量。工作原理水塔水位恒定，當(dāng)閘門開度一定時，管中通過的流量一定，測出流量。管道直徑保持不變，經(jīng)過管道的水流為有壓均勻流，水力坡度與測壓管坡度相等，由壓差計測出壓差經(jīng)簡單換算即得長度為L的管道的沿程水頭損失，即（2）

19、沿程阻力系數(shù)在紊流光滑區(qū)的變化規(guī)律大量實驗證明，在紊流光滑區(qū)，沿程阻力系數(shù)只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，與絕對粗糙度無關(guān)。五、計算題（共65分）1、某有機玻璃矩形斷面明渠，底寬，水深，渠底坡，均勻流時測得流量，試求渠道的粗糙系數(shù)值。（10分）解：過水?dāng)嗝婷娣e濕周水力半徑2、一矩形斷面渠道，如圖所示。已知閘前水深，閘門開啟高度，渠道底寬，閘孔垂直收縮系數(shù)，閘門局部水頭損失系數(shù)，兩段渠道的底坡分別為：，渠道糙率，不計閘前行進(jìn)流速，試判別第二段渠道中的水流為緩流或急流？并定性繪出兩段渠道中的水面曲線（兩段渠道均充分長）。（提示：能量方程求出流量，在求出臨界水深以及臨界底坡）（15分）解：由能量方程得則臨界水深

20、時所對應(yīng)的個水力要素為：由于，故第二段渠道為陡坡，且綜合分析其水面線為型降水曲線，,水流為急流。 3、某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬，流量，壩下收縮斷面處水深，當(dāng)壩下游水深時，試（1）判別收縮斷面處和壩下游的流態(tài)？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）解：（1），收縮斷面處為急流，下游水流為緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。（2），下游發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍。4、如圖所示為一平面閘門，寬，閘門在水深下工作。求閘門所受靜水總壓力的大小和作用點。（10分）解：5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑，管道總長，折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)=

21、0.024，上下游水位差，求通過的流量? 繪制管道的總水頭線和測壓管水頭線（15分） 解：按短管計算水力學(xué)答案一、選擇題（每小題1分，共5分）1.B 2.D 3.C 4.B 5.A 二、填空題（每空2分，共12分）1、 2 ； 水深2、降低；m2/s 3、減小 4、水深和斷面平均速度 5、減小 ； 不變 6、流量 和 水頭 ； 流量 三、簡答題（每小題5分，共18分）、答：（1）雷諾數(shù)Re的物理意義：它表征液流慣性力與粘滯力的對比關(guān)系，即。在水力學(xué)中主要用它來判別液流的型態(tài)是層流還是紊流。佛汝德數(shù)Fr的物理意義：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對比關(guān)系。其能量意義是表示過水?dāng)嗝鎲挝恢亓恳后w平均動能與平均勢能之比的二倍開平方，即。在水力學(xué)中主要用它判別水流的流態(tài)是緩流、臨界流或急流。2、答：壓力管道中，由于管中流