水力學模擬試題及答案一

水力學模擬試題及答案(一)1、選擇題：(每小題2分)(1)在水力學中，單位質(zhì)量力是指(C)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(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為100kN/m2,則該點的相對壓強為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案：b(4)水力學中的一維流動是指( )a、恒定流動；b、均勻流動；c、層流運動；d、運動要素只與一個坐標有關的流動。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，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vo為a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m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、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）滲流研究的對象是（ ）的運動規(guī)律。a、重力水；b、毛細水；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）按重力相似準則設計的水力學模型，長度比尺 入l=100,模型中水深為0.1米，則原型中對應點水深為和流量比尺為a、1米，Xq=1000;b、10米，入q=100;c、1米，Xq=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等于該受壓面形心處的壓強。（前提：靜止液體中！！?。┐鸢福哄e誤TOC\o"1-5"\h\z2）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：正確同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。 （ ）答案：正確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6=2。 （ ）答案：正確斷面比能沿流程總是減小的。 （ ）答案：錯誤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2kN/mrrrrmkN/m,真仝度為。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？、？、?的號)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???????？。答案：短管，長管。(8)在水擊計算中閥門關閉的時間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，問接。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。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)生遠驅(qū)水躍時，下游收縮斷面水深 hc的共腕水深hc ht(ht為下游河道的水深，填寫？、？、。符號)答案：填寫？、？、？■符號按重力相似準則設計的溢流壩水力模型，長度比尺 入l=25,當模型中某點的流速為vm=o.8m/s,則原型中對應點的流速為vp=????????m/s。答案：4m/s。4、問答題：(每小題3?4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)：在層流中人僅是雷諾數(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)X=fi(Re);過泵區(qū)入=f2(Re,);自糙區(qū)入二￡3()，紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。 R(4)為什么舍齊公式v=cJ■RT 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)在滲流計算中達西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達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，同一過水斷面上各點的滲流流速都相等且等于v=kJ。5、作圖題:。 (5(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)。均充分長，各段糙率相同)。 (5(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)。均充分長，各段糙率相同)(5(各渠段分)解：6、計算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2,長l=50日兩個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)入=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TOC\o"1-5"\h\zl v2H=hw=（」+￡0匚 （5 分）4R 2g ' 7計算正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:v=4.16m/s,Q=vA=2.662m3/s （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=5.5m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw=0.5m0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TOC\o"1-5"\h\zv0=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 1—1和噴嘴出口斷面2—2的能量方程2H十0+0=0+0+且十0.5 （5 分）2g求得噴嘴出口流速和流量為 V2=y2gM5=9.9嗯Q=V2A2=0.000314m/S （1.5 分）橡膠管道內(nèi)的流速為V3=9=0.706m/ （1 分）A3 s

對于噴嘴建立x對于噴嘴建立x方向的動量方程p3A3-R=-，Q（v2x-V3x）TOC\o"1-5"\h\zR=p3A3_PQ（V273）=187.79N （6.5 分）水流對噴嘴沖擊力為 Rf=-R即為手握噴嘴所需之力。 （1分）⑶有一梯形渠道，底寬b=10mi水深h=3日邊坡為1:1，糙率n=0.014,底坡i=0.001。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+mh2=39m2 （1.5分）濕周 x=b+2j1+m2h=18.49m （1.5分）水力半徑 R=^=2.11m （1 分）x舍齊系數(shù) C=1R16=80.90m；2/s（2分）n通過的流量 Q=AC（Ri）0.5=144.93m3/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=265m3/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流態(tài)，q=Q/B=265/18=14.72m3/smhk14.722hk14.722=3，q2=3:g，9.8=2.81m因為收縮斷面水深 hc