云南農(nóng)業(yè)大學水力學期末開卷（Word）

1、水力學模擬試題及答案（一） 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

2、深越大，躍后水深也越大。（ ） 答案：錯誤（10）滲流達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 和 。 答案：層流運動，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 _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h_ hk，弗汝德數(shù)Fr_1。（填寫< 、= 、&

3、gt;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_。2 / 22答案：短管，長管。（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Ts > Tr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)

4、生遠驅(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) 按重力相似準則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺L=25，當模型中某點的流速為v m= o.8m/s，則原型中對應點的流速為vp=_m/s 。答案：4m/s 。 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

5、河倒虹吸管，正方形斷面面積為 A=0.64 m2，長 l =50 m，兩個 30。折角、進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

6、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/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

7、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 (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

8、流態(tài)， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm m因為收縮斷面水深 hc =1.1 m < hk 為急流，下游水深ht=4.7m > 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hc"hc" 5.81m因為 hc" > ht ，該水躍為遠驅(qū)水躍。3）溢流壩下游發(fā)生遠驅(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水力學模擬題2 二、填空題（每空2分，共12分）1、水力最優(yōu)矩形斷

9、面的寬深比是 ，其水力半徑等于 的一半。2、水的運動粘滯系數(shù)隨溫度的升高而_ _，它的單位是 。3、紊流時粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加而 。4、明渠均勻流的 和 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 ，臨界水深將 。6、由于薄壁堰具有穩(wěn)定的 和 關(guān)系，一般多用于實驗室及小河渠的 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中的主要用途？ （5分） 2、什么是水擊？減小水擊壓強的措施有那些？（5分） 3、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”

10、是如何定義的？ （8分）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） 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）  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，當壩下游水深時，試（1）判別收縮斷面

11、處和壩下游的流態(tài)？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）  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） 5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑，管道總長，折角、進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)=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）  水力學答案 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

12、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斷面單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

13、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v0 3、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

14、上裝流量計測量流量。工作原理水塔水位恒定，當閘門開度一定時，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）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.（10分）解：過水斷面面積濕周水力半徑 2、（10分）解：由能量方程得則臨界水深時所對應的個水力要素為：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、（15分）解：（

15、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)生遠離式水躍。  4、（10分） 解：5、（15分）解：按短管計算水力學練習題及參考答案一、是非題(正確的劃“”，錯誤的劃“×)1、理想液體就是不考慮粘滯性的實際不存在的理想化的液體。 （）2、圖中矩形面板所受靜水總壓力的作用點與受壓面的形心點 O重合。(×) 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000。 (×)4、明槽水流的急流和緩流是用Fr判別的，當 Fr1為急流。 () 5、水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。 （×）6、水流總是從流速

16、大的地方向流速小的地方流動。 （×）6、達西定律適用于所有的滲流。 （×）7、閘孔出流的流量與閘前水頭的1/2次方成正比。 （）8、漸變流過水斷面上各點的測壓管水頭都相同。 () 9、粘滯性是引起液流運動能量損失的根本原因。 ()10、直立平板靜水總壓力的作用點就是平板的形心。 （×）11、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 ()12、陡坡上出現(xiàn)均勻流必為急流，緩坡上出現(xiàn)均勻流必為緩流。 () 13、在作用水頭相同的條件下，孔口的流量系數(shù)比等直徑的管嘴流量系數(shù)大。 (×)14、兩條明渠的斷面形狀、尺寸、糙率和通過的流量完全相等，但底坡不同，因此它們的

17、正常水深不等。 () 15、直立平板靜水總壓力的作用點與平板的形心不重合。 （）16、水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。 (×)17、水頭損失可以區(qū)分為沿程水頭損失和局部水頭損失。 () 18、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。 (×)19、靜止液體中同一點各方向的靜水壓強數(shù)值相等。 （）20、明渠過流斷面上各點的流速都是相等的。 (×)21、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。 () 22、靜止水體中,某點的真空壓強為50kPa，則該點相對壓強為-50 kPa。 ()24、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。 () 25、水深相同的靜止水面一定是等壓面。 ()26、恒定流

18、一定是均勻流，層流也一定是均勻流。 （×）27、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 ()28、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。 (×) 29、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。 ()30、當明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。 (×)31、緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。 （×）32、靜水壓強的大小與受壓面的方位無關(guān)。 ()33、水泵的揚程就是指水泵的提水高度。 (×)34、恒定總流能量方程只適用于整個水流都是漸變流的情況。 （×）35、平坡渠道中不可能發(fā)生均勻流。 ()36、當明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。

19、 （）37、水躍只能發(fā)生于平底明渠中。 (×)三、填空題(在空格中填寫正確答案)1、水力模型的重力相似準則是 模型與原型的佛汝德數(shù)相同 。 2、明渠的斷面和流量不變時，水躍的躍前水深越大，則躍后水深越 小 。3、底流式消能工的主要形式有降低護坦、修建消能坎、綜合式消能池3種形式。 4測量明槽流量的主要工具有_堰_ 、_量水槽_ 。 5、根據(jù)管道計算方法的不同，管道可分類為 長管 和 短管 。6、滲流的達西公式是_v=kJ_。7、測量管道流量的主要儀器有文丘里流量計、渦輪流量計。8、 計算明渠均勻流的公式是。9、根據(jù)管道中水擊波傳播時間與閥門關(guān)閉時間的對比關(guān)系，水擊可分類為 （1） 直

20、接水擊 和 （2） 間接水擊 。10、底流式消力池中產(chǎn)生的水躍，要求是_微淹沒_形式的水躍消能率高且穩(wěn)定。11、按重力相似準則設(shè)計的模型中，幾何比尺為64，則流速比尺為 8 。12、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是 牛頓流體 ，層流運動 13、理想液體與實際液體的主要區(qū)別是_是否存在液體的拈滯性_14、實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是 液體的粘滯性 ，外因是 邊界條件的影響。15、水躍是水流從_急_流過渡到 緩 流的局部水力現(xiàn)象；當流量一定，躍前水深增大時，則躍后水深是 減小 。16、三種液體盛有容器中，如圖所示的四條水平面，其中為等壓面的是 BB 1有一管徑d=0.4m 的管道，其糙率n=0.0

21、25，則水力半徑為 m，其流量模數(shù)K= m3/s。2靜水壓強的特性為 、 3有一溢流堰，堰頂厚度為10m，堰上水頭為2m，則該堰流屬于 ；堰上總水頭H0=2m, 下游水位超過堰頂?shù)母叨萮s=1.4m，此時堰流為 出流。4理想液體與實際液體最主要的區(qū)別在于 。5滲流達西公式的適用條件為 ，滲流杜比公式與滲流達西公式的區(qū)別在于 。6已知謝才系數(shù)，則沿程阻力系數(shù)l= 。7當液流為 流時，流線與跡線重合。8正坡明渠漸變水流的水面曲線共 條，而正坡地下河槽中漸變滲流的浸潤曲線共 條。9描述液體運動的兩種方法分別為 、 。1 0.1m; 2 靜水壓強的方向垂直指向作用面；同一點不同方向上的靜水壓強大小相等3 寬頂堰；自由出流4 理想液體不考慮液體的黏滯性5 層流均勻滲流；達西公式適用于均勻滲流而杜比公式適用與非均勻漸變滲流6 0.0497 恒定流8 8；29 拉格朗日法、歐拉法1（本小題12分）如圖所示，一個封閉水箱，下面有一1/4園柱曲面AB，寬為2m（垂直于紙面方向），半徑R=1m，計算曲面AB所受靜水總壓力的大小、方向和作用點。解：水平分力： （3） 垂直分力： (3) 合力： (2) 方向：與方向的夾角為 (