水力學練習題及答案

1、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

2、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

3、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

4、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。 （）37、水躍只能發(fā)生于平底明渠中。 (×)二、單項選擇題(填寫唯一正確答案的編號)1、 作用水頭相同時，孔口的過流量要比相同直徑的管咀過流量 （2） (1)大 ;

5、(2)小 ； (3)相同 ； (4)無法確定 。2、根據(jù)靜水壓強的特性，靜止液體中同一點各方向的壓強 （1） (1) 數(shù)值相等; (2) 數(shù)值不等;(3) 僅水平方向數(shù)值相等;(4) 鉛直方向數(shù)值最大 。3、已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)l 只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于 （4）(1) 層流區(qū) ； (2) 紊流光滑區(qū) ；(3) 紊流過渡粗糙區(qū) ； (4) 紊流粗糙區(qū) 。4、液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為 （2）（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m25、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合 （1） (1)對數(shù)分布； (2)直線

6、分布； (3)拋物線分布； (4)橢圓分布。6、長管的總水頭線與測壓管水頭線 （1）（1）相重合； （2）相平行，呈直線；（3）相平行，呈階梯狀； （4）以上答案都不對。7、滲流的達西公式只能適用于 （1） (1) 恒定均勻?qū)恿?(2) 恒定均勻紊流 (3)恒定均勻流； (4)非恒定流 。8、液流的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)都有關(guān)，即可判斷該液流屬 （3）(1) 層流區(qū) ； (2) 紊流光滑區(qū) ；(3) 紊流過渡粗糙區(qū) ； (4 ) 紊流粗糙區(qū) 。9、堰流的流量與堰頂水頭的( 2 )成正比。 (1) 1/2次； (2) 3/2次方； (3) 2次方； (4) 1次方 。10、溢流壩下

7、泄水流收縮斷面水深 hc0 的躍后水深為 hc02 ，形成遠離水躍銜接的條件是 （3）(1) ht = hc02 (2) ht > hc02 (3) ht < hc02 (4) 無法確定 11、按重力相似準則設計模型，若幾何比尺為100，則流速比尺為 （2）（1）100； （2）10； （3）20； （4）50。 12、液體中某點的絕對壓強為108kN/m2，則該點的相對壓強為 （4）（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m213、靜止液體中同一點沿各方向上的壓強 （1）(1) 數(shù)值相等 ; (2) 數(shù)值不等 ; (3) 僅水平方向數(shù)值

8、相等 。14、矩形斷面明渠水力最佳斷面的寬深比等于 （2）( 1 ) 1 ； ( 2 ) 2 ； ( 3 ) 3 ； ( 4 ) 4 。15、水泵的揚程是指 （2）(1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水頭損失；(3) 水泵提水高度 + 吸水管與壓水管的水頭損失。 16、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成 （2） (1) 一次方關(guān)系； (2) 二次方關(guān)系； (3) 1.752.0次方關(guān)系 。17、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。18、雷諾數(shù)是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù) (3 )(1) 急流和緩流 ； (2) 均勻流和非均勻流 ；

9、(3) 層流和紊流； (4) 恒定流和非恒定流。19、閘孔出流的流量與閘前水頭 ( 3 )成正比(1) 1次方 ； (2) 2次方 ； (3) 0. 5次方 。20、共軛水深是指 ( 1)(1) 水躍的躍前水深與躍后水深 (2) 溢流壩下游水流收縮斷面水深 (3) 均勻流水深 （4）臨界水深21、圖示容器中有兩種液體，密度r2 > r1 ，則 A、B 兩測壓管中的液面必為 (2)(1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 兩管同高。22、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合 （1） ( 1 ) 對數(shù)分布 ； ( 2 ) 橢圓分布 ； ( 3 ) 拋物線分布 ； ( 4

10、 ) 直線分布 。 23平底棱柱形明渠發(fā)生水躍，其水躍函數(shù) J (h1)與 J (h2)的關(guān)系是 （1）( 1 ) J(h1)= J(h2) ( 2 ) J(h1)>J(h2) ( 3 ) J(h1)< J(h2) 24、盛水容器 a 和 b 的測壓管水面位置如圖 (a)、(b) 所示，其底部壓強分別為 pa和 pb。若兩容器內(nèi)水深相等，則 pa和pb的關(guān)系為 （1） ( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 無法確定 25、層流斷面流速分布規(guī)律符合 （3）( 1 ) 對數(shù)分布 ； ( 2 ) 直線分布 ；( 3 ) 拋物線分布

11、； ( 4 ) 橢圓分布 。26、佛汝德數(shù)Fr是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù) （1）( 1 ) 急流和緩流 ； ( 2 ) 均勻流和非均勻流 ；( 3 ) 層流和紊流； ( 4 ) 恒定流和非恒定流。 27、紊流中粘滯底層厚度 d 比絕對粗糙高度 D 大得多的壁面稱為 （1）（1）光滑面 ( 2 ) 過渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不對三、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

12、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

13、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 四、問答題 1什么是液體的可壓縮性？什么情況下需要考慮液體的可壓縮性？解：可壓縮性是：當外界的壓強發(fā)生變化時液體的體積也隨之發(fā)生改變的特性。液體可壓縮性一般情況下可以不必考慮，但是當外界壓強變化較大，如發(fā)生水擊現(xiàn)象時必須予以考慮。2有人說“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？解：這種說法是錯誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對于空間

14、而言，即運動要素沿流程不變，而恒定流是相對于時間而言，即運動要素不隨時間而變。兩者判別標準不同。3什么是相對壓強和絕對壓強？ 4。寫出水力半徑R的表達式。 5、請分別敘說明渠均勻流水深和臨界水深的含義和區(qū)別。6、明渠的底坡可以分為哪些類型？7、如何用臨界水深hk與渠道內(nèi)的水深h 來判別明渠水流的流態(tài)？8、根據(jù)邊界條件的不同，水頭損失可以分為哪兩類？9、試敘述判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。10明渠均勻流產(chǎn)生的條件是什么？ 五、作圖題(在題圖上繪出正確答案)i.1>iki2<ik1.定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) (5分)2、定性繪出圖

15、示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。 v0=0測 壓 管 水 頭 線總 水 頭 線v0=03、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)i.1>iki2<ik4、定性繪出圖示曲面A上水平方向的分力和鉛垂方向壓力體。(5分)5、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線向。 v0=0v0=0測壓管水頭總水頭線v0=0v0=06、繪出圖中的受壓曲面AB上水平分力的壓強分布圖和垂直分力的壓力體圖。 7、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同) 六、根據(jù)題目要求解答下列各題

16、HROABR1、圖示圓弧形閘門AB(1/4圓), A點以上的水深H1.2m，閘門寬B=4m，圓弧形閘門半徑R=1m，水面均為大氣壓強。確定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN 鉛垂分力 Py=×V=85.65kN,靜水總壓力 P2= Px2+ Py2,P=113.50kN,tana= Py/Px=1.15 a=49°合力作用線通過圓弧形閘門的圓心。 2、圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d0.8m，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，沿程水頭損失系

17、數(shù)=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水頭忽略不計，求通過倒虹吸管的流量Q 。 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 計算圓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 即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.091m3/s 。 3、d1v1某水平管路直徑d1=7.5cm，末端連接一漸縮噴嘴通大氣(如題圖)，噴嘴出口直徑d2=2.0cm。用壓力表測得管路與噴嘴接頭處的壓強p=49kN/m2，管路內(nèi)流速v1=0.706m/s。求水流對噴嘴的水平作用力F (可取動量校正系數(shù)為1) 解：列噴嘴進口斷面11和噴嘴出口斷面22的連續(xù)方程：

18、P1x2211得噴嘴流量和出口流速為： R 對于噴嘴建立x方向的動量方程 N 水流對噴嘴沖擊力:F與R, 等值反向。 4、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b1.5m，槽長L120m。進口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z252.04m，當槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。 解： i=（Z1-Z2）/L =0.001 m2 m m v=C(Ri)0.51.46m/sQ= vA=3.72m3/s。5、有一矩形斷面混凝土渡槽(n=0.014)，底寬b1.5m,槽長L116.5m。進口處槽底高程Z1=52.06m，當通過設計流量Q7.65m3/s時

19、，槽中均勻流水深h 0=1.7m，試求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？6、圖示水箱一側(cè)有一向上開口的短管，箱內(nèi)水位恒定，水通過管嘴向上噴射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的總水頭損失是短管流速水頭的0.2倍，取動能校正系數(shù)=1。求管嘴的出流速度v及此射流達到的高度z。7、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點位置，已知水深H=2 m，板寬B3m。 8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長b=0.8m，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，沿程水頭損失系數(shù) =0.024，已知通過流量Q=2.662m3/s。若上下

20、游的行進流速水頭忽略不計，求上下游水位差H 。 9、有一水電站引水鋼管，管道長度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水擊波波速C1172 m/s。由于管道末端閥門在2秒內(nèi)完全關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強水頭H。 10、測定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗裝置如題圖所示。已知試驗段 AB 長10 m ，管徑d0.05m，彎管曲率半徑Rd，管段沿程水力摩擦系數(shù)0.0264，實測AB兩端測壓管水頭差h0.63cm，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.028m3，試求彎管局部水頭損失系數(shù)。11、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b1.5m

21、，槽長L120m。進口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z252.04m，當槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。 12、某溢流壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，已知單寬流量q14.72m2/s，當壩下游水深ht=4.7m時，1）求對應收縮斷面處水深hc的躍后水深hc2 2）壩下游發(fā)生何種形式的水躍？是否需要修建消能工？ 解：1)計算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)， 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hc2hc2

22、 5.81m因為 hc2 > 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。13、 矩形斷面渠道中有一平板閘門，渠寬b3m。閘前水深H4m，閘下收縮斷面水深hc=0.8m，已知渠道流量Q=18m3/s。取動能和動量校正系數(shù)均為1。求水流作用于閘門上的作用力。14、已知如圖所示水平安裝的文丘里流量計，已測得壓強=0.5m，=-0.2m，水管的橫斷面積A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不計水頭損失，求通過文丘里流量計的流量 Q為多少？15、管道直徑 d = 10 mm，通過流量 Q = 20 cm3/s，運動粘度n = 0.0101 cm2/s。問管中水流

23、流態(tài)屬層流還是紊流？若將直徑改為 d = 30 mm，水溫、流量不變，問管中水流屬何種流態(tài)？ 16、有一水電站引水鋼管，管道長度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水擊波波速C1172 m/s。由于管道末端閥門在2秒內(nèi)完全關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強水頭H。 17、某矩形斷面河道中建筑有一座WES堰型溢流壩，溢流堰寬b10m，在設計水頭Hd=2.50m時的流量系數(shù)為md=0.502，堰高P1=16m。問： （1）不考慮側(cè)收縮和淹沒影響，求通過堰型溢流的流量Q。（2）若壩下收縮斷面處水深hc=0.8m，當壩下游水深h t=3.5m時，壩下游是否發(fā)生水躍？如發(fā)

24、生水躍，屬于何種形式的水躍？是否需要修建消能工？18、有一矩形斷面渠道底寬b1.5m，底坡i0.0004，糙率n0.014，當槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求通過的流量Q 。19、圖示一水平放置的彎管，直徑D=0.2 m，轉(zhuǎn)角=90°，11斷面管軸處的動水壓強為p1=40kN/m2，22斷面與大氣連通，管中流量為Q0.1m3/s，求水流通過彎管時對管壁的作用力。（取動能校正系數(shù)和動量修正系數(shù)均為1）1122D20、A求圖中圓弧形閘門AB所受靜水總壓力的大小及方向。已知水深H=4 m，板寬B2m。 HB 21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n = 0.025，寬b = 6m，當Q

25、 = 14.0m3/s時，渠中均勻水深h = 2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。 22、某矩形斷面渠道，通過的流量為Q=30m3/s，底寬為b=5m，水深為h=1m，判斷渠內(nèi)水流是急流還是緩流？如果是急流，試計算發(fā)生水躍的躍后水深是多少。23、某矩形斷面渠道中建有單孔平板閘門，已知平板閘門的寬度b6 m，閘前水深為 H=4m，閘孔流量系數(shù)=0.45，閘門開度e=0.5m，閘底板與渠底齊平。（1） 不計閘前行進流速水頭，按自由出流求過閘流量Q。 （2） 若閘下收縮水深hc0.4m，下游水深ht=2.5m，判斷閘下水躍銜接的形式，并確定是否需要修建消力池？。 H h t h c 24、如圖所示矩形

26、平板閘門AB寬b=3m，門重G=9800N，=60°，h1 =1m，h2=1.73m。試求：下游有水時啟門力T，25、有一水平放置的管道(如圖)。管徑d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。斷面1處測管高度H=2 m。不計管道收縮段的水頭損失。取動能與動量校正系數(shù)均為1。求水流作用于收縮段管壁上的力。 26、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n = 0.025，寬b = 5m，當Q = 15.0m3/s時，渠中均勻水深h = 2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。27、有一單孔水閘，平板閘門孔寬3.0 m，閘門開度e = 0.5m，閘前水深H6.0 m，閘孔流量系數(shù)=0.556，閘底板與渠底齊平。不計閘前行進流速水頭，按自由出流求過閘流量Q。 28、水溫 10。C時水流的運動粘滯系數(shù)為 n = 0.0131 cm2/s，水管的直徑為 10 cm，管中流速為 100 cm/s，試判別水流流態(tài)。 29、有一矩形斷面渠道均勻流，底寬 b =10 m，水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001 。如流動在紊流粗糙區(qū)，求謝才系數(shù)C和流量Q，并判別是急