水力學(xué)試題與答案

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) 液體中某點的絕對壓強(qiáng)為 100kN/m2，貝V該點的相對壓強(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)中的一維流動是指()a 、恒定流動；b、均勻流動；c 、層流運(yùn)動；d、運(yùn)動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動。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) 已知液體流動的沿程水力摩擦系數(shù)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(qiáng)水頭 H = 250m,則管道中原來的流速 vo為 a 、 b 、 c 、 d 、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 、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 、

3、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=的矩形明渠，通過的流量 Q =s，已知渠中某處水深 h = ，則該處水流的流態(tài)為 H<Hk 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( 12)滲流研究的對象是()的運(yùn)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 、畢托管 c 、測壓管 d 、薄壁 堰答案： b(14)按重

4、力相似準(zhǔn)則設(shè)計的水力學(xué)模型，長度比尺入l=100,模型中水深為米，則原型中對應(yīng)點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 =1000000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)0()答案：錯誤( 2 ) 水 流 總 是 從 壓 強(qiáng) 大 的 地 方 向 壓 強(qiáng) 小 的 地 方 流 動 0()答案：錯誤( 3 ) 水 力 粗 糙 管 道 是 表 示 管 道 的 邊 壁 比 較 粗 糙 0()答案：錯誤（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因 （

5、）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）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B =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24分）答案：短管，長管。(1) 牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 和。答案：層流運(yùn)動，牛頓液體(2) 液體中某點的絕對壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點的

6、相對壓強(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) 實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是答案：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，其水深 hhk，弗汝德數(shù) Fr1。(填寫、符號)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)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為和。(8)在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts水擊相長Tr的水擊，稱為水擊，把TsTr的水擊稱為水擊。答案：直接，間接。(9)a2型水面曲線是發(fā)生在坡上的流（指急流或緩流）的水面線，這時

7、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） 溢流堰的過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，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，長度比尺入l=25,當(dāng)模型中某點的流速為V m= S，則原型中對應(yīng)點的流速為Vp=m/s。答案：4m/s。4、問答題：（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

8、液體運(yùn)動帶來很大困難。為了簡化液體運(yùn)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(yùn)動規(guī)律，然后再考慮粘滯 性影響進(jìn)行修正，可以得到實際水流的運(yùn)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)入的變化規(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；在層流到紊流過渡區(qū)，入僅是 Re的函數(shù);在紊 流光滑區(qū)入=f

9、 i (Re);過渡區(qū)入=f2 (Re,);粗糙區(qū)入=f3 (), 紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。(4) 為什么舍齊公式石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) 流動相似的含義是什么相似是前提，動力相似是保證，才能實現(xiàn)流動相似。答案：流動相似包括幾何相似、運(yùn)動相似和動力相似。其中幾何（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

10、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）Vo=O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（5分）段糙率相解:(1)圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面

11、積為A=m2，長I =50m,兩個30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z1 =,Z 2=,Z 3=,沿程水力摩擦系數(shù)入=，上下游水位差 H=3m。求通過的流量Q （ 10分）-lh'-K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(5v2)2g計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)AR0.2m ,0.2 20.5 1.01.9將參數(shù)代入上式計算，可以求解得到v 4.16m/s , Q vA 2.662m 3/s（5 分）即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為s。（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴（如圖）。橡膠管直徑D=，噴嘴 出口直徑d=。水頭H = m。由

12、水箱至噴嘴的水頭損失 hw =。用壓力 表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng) p = cm?。如用手握住噴嘴，需(15 分)要多大的水平力 R行近流速vo=0,取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均為1。解：以過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2(5H 0 00 0 生 0.52g求得噴嘴出口流速和流量為V 、2g 5 9.9msQ v2A20.000314m橡膠管道內(nèi)的流速為(1V3Q 0.706ms對于噴嘴建立x方向的動量方程P3A3RQ(V2xV3x)R p3A3Q(v2 v3) 187.79 N水流對噴嘴沖擊力為 R R即為手握噴嘴所需之力(1（3）有一

13、梯形渠道，底寬 b =10 m水深h = 3 m,邊坡為1:1 ,糙率n =，底坡i =。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A bh mh239分）濕周x b2 Am2h 18.49 m分）水力半徑RAx2.11 m(1分）舍齊系數(shù)C-F nJ680.90m12/s(2分）通過的流量Q =AC (R i) = m 3/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 265m/s，壩下收縮斷面處水深 hc=,當(dāng)壩下游水深ht=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 = m 3/smhk 2 ' 23, g