水力學(xué)精彩試題與問(wèn)題詳解

1、(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(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為 100kN/m2，貝V該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為a、1 kN/m2b、2 kN/rni c 、5 kN/rni d 、10 kN/m2答案：b(4) 水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指()a 、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c 、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。答案：d(5) 有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值

2、d / R=()a 、8； b、4；c、2； d 、1。答案：b(6) 已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對(duì)粗糙度和雷 諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于a 、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過(guò)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(mén)，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強(qiáng)水頭 H = 250m，則管道中原來(lái)的流速 vo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(dòng)是（）a 、恒定均勻流；b 、恒定非均勻流；c 、非恒定均勻流；d、非恒定非均勻流。答案：c（9）在緩坡明渠中不可以

3、發(fā)生的流動(dòng)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(guò)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 HvHk 激流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(duì)象是()的運(yùn)動(dòng)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(cè)量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a 、文丘里計(jì) b、畢托管c 、測(cè)壓管d 、薄壁堰答案：b(14)

4、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長(zhǎng)度比尺入l=100,模 型中水深為0.1米，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為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、判斷題：(每小題2分)(1) 任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。( )答案：錯(cuò)誤(2 )水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。( )答案：錯(cuò)誤(3 )水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。( )答案：錯(cuò)誤(4 )粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因( )答案：正(5) 同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全 ( )答案：正確(6)

5、 在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流 ( )答案：錯(cuò)誤(7 )矩形斷面水力最佳斷面的寬深比B =2 ( )答案：正確(8 ) 斷面比能沿流程總是減小的( )答案：錯(cuò)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(cuò)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(wú)滲 透變形。()答案：正確3、填空題：(每小題24分)(1) 牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 和。答案：層流運(yùn)動(dòng)，牛頓液體(2) 液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為 kN/m2，真空度為。答案：2，不存在.(3) 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是 。答案：水平面。(4)

6、 實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。(5) 水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深h hk，弗汝德數(shù)Fr1。(填寫(xiě):：、二、符號(hào)) 答案：，：；。(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。答案：大。(7) 根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為 和答案：短管，長(zhǎng)管。(8) 在水擊計(jì)算中閥門(mén)關(guān)閉的時(shí)間Ts ：水擊相長(zhǎng)Tr的水擊，稱(chēng)為 水擊，把Ts Tr的水擊稱(chēng)為水擊。答案：直接，間接。（9）a2型水面曲線(xiàn)是發(fā)生在 坡上的 流（指急流或緩流）的水面線(xiàn)，這時(shí)弗汝德數(shù)Fr沿程 （指增大、減小或不變）答案：陡坡，緩流，減小。（10）

7、溢流堰的過(guò)堰流量與堰頂水頭的 次方成正比。答案：3/2。（11）泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時(shí)，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(xiě) v、=、a符號(hào)）答案：填寫(xiě)：:：、二、符號(hào)（12）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長(zhǎng)度比尺入l=25,當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為 v m= o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流 速為 vp=m/s。答案：4m/s。4、問(wèn)答題：（每小題34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(méi)有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來(lái)很大困難。為了簡(jiǎn)化液體運(yùn)動(dòng)的討論，我們引入了理

8、想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮粘滯 性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)際工程 問(wèn)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(shuō)法是否正確？為什么？答案：這種說(shuō)法錯(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相 對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過(guò)一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但 它不是均勻流。(3) 簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律。答案：通過(guò)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中入僅是雷諾數(shù) -：Re的 函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過(guò)渡區(qū)，入僅是Re的函數(shù);在紊R流光滑區(qū)入=f i (Re);過(guò)渡區(qū)入=f2 (Re,);粗糙區(qū)

9、入=f3 (), 紊流粗糙區(qū)又稱(chēng)為阻力平方區(qū)。(4) 為什么舍齊公餐只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍齊公式是根據(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(dòng)相似的含義是什么？答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何 相似是前提，動(dòng)力相似是保證，才能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)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(qiáng)水頭沿程不變，但水流 運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量方程來(lái)分析，只能消耗位能來(lái)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(xiàn)

10、時(shí)，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?yàn)橥饨鐚?duì)急流的干擾不能向上游傳播；緩流的控制斷面在下游，其原因與急流正好相反。（8）在滲流計(jì)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(diǎn)的滲流流速u(mài)=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(guò) 水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)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(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)。（5分）pvo=0r（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)及流態(tài)。（各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同）（5分）解：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為 A=

11、0.64 m2，長(zhǎng)I=50 m，兩個(gè)30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z 1=0.2 , Z 2=0.5 ,Z 3=1.0，沿程水力摩擦系數(shù)入=0.024，上下游水位差H=3m求通過(guò)的流量 Q?（ 10分）解：按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立 能量方程l2H=h“（g+M）2g（5分）計(jì)算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)A r =0.2m ,'_ 0.2 2 0.5 1.0 =1.97.將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到v 二 4.16m/s , Q =vA 二 2.662m3/s（5 分）即倒虹吸管內(nèi)通過(guò)的流量為2.662m3/s。（2）

12、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(cè)得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng) p = 4.9N cm?。如 用手握住噴嘴，需要多大的水平力 R行近流速v0=0,取動(dòng)能校正系 數(shù)和動(dòng)量校正系數(shù)均為1。（ 15分）解：以過(guò)噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流 斷面1 1和噴嘴出口斷面22的能量方程2H + 0+0 = 0 十0 + V 十0.5 2g(5分）求得噴嘴出口流速和流量為vv'2g漢5 = 9.9嘆Q =v 2 A? =0.000314 m3(1.5分）橡膠管道內(nèi)的流速為v

13、3 = Q =0.706m(1分）-FF；對(duì)干噴嘴建立 x方向的動(dòng)量方程P3A3 - R = B PQ(V2x - V3X)R = P3A3 PQ(v2 v3) =187.79 N(6.5分）水流對(duì)噴嘴沖擊力為 R - - R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(dòng)在紊流粗糙區(qū) ，求通過(guò)的流 量Q（9分）解：計(jì)算渠道斷面水力要素，過(guò)流斷面面積A = bh mh2 =39 n?（1.5 分）濕周x =b 2 1 m2h =18.49 m（1.5 分）水力半徑r = 4=2.ii

14、m（1x分）舍齊系數(shù)=8O.9Om!2/s（2分）n通過(guò) 的流量Q = AC （R i）0.5 = 144.93 mi/s（3分）（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬B= 18m,流量Q= 265ni/s，壩下收縮斷面處水深 hc=1.1m，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，問(wèn)(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(jì)算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài),'q 二3 14.72 = 2.81m g 、9.8q = Q/B =265/18 =14.72 m 3/smhk =3因?yàn)槭湛s斷面水深hc =1.1 m