河海大學(xué)水力學(xué)試題及答案

1、1選擇題部分 （一）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（正交 ） （二）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（ ） c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力（3）液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為b、2 kN/m2（4）水力學(xué)中的一維流動是指（ ） d、運動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動。（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d /R=（ ） b、4；（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c、紊流過渡粗糙區(qū)；（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

2、為 c 、2.45m （8）在明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ） c、非恒定均勻流；（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ）。 b、均勻急流； （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 b、急流（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的H（ ）成正比。 d、1/2次方（12）滲流研究的對象是（ ）的運動規(guī)律。 a、重力水；（13）測量水槽中某點水流流速的儀器有 b、畢托管 （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 d、10米，Q =100000。 2

3、、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。 （ 錯誤 ）（2）水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。 （ 錯誤 ）（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。 （ 錯誤 ）（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。 （ ）（5）同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。 （ ）（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。 （錯誤 ）（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比=2。 （ ）（8）斷面比能沿流程總是減小的。 （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。（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。

4、 ( )（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） 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是_。 答案：水平面。（3） 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。（4） 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）答案：> ， < 。（5） 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。（6） 根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為_和_。答案：短管，長管。（7） 在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts < 水擊相長Tr的水

5、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)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

6、的流速為vp=_m/s 。答案：4m/s 。 （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

7、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

8、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

9、和測壓管水頭線。 (5分)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：（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，

10、可以求解得到 (5分) 即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.662m3/s 。 第二題 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/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。 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) 第四題 有一梯形渠道，底寬 b =10 m，水深 h = 3