水力學練習題及參考答案

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。(×)離水面2/3h處3、圓管中層流的雷諾數必然大于3000。小于2000×4、明渠水流的急流和緩流是用Fr判別的，當Fr＞1為急流。(√)5、水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動?！病痢?、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?！病獭?、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。受壓面形心點處的淹沒深度〔×〕11、層流的沿程水頭損失系數僅與雷諾數有關。γ=64Re12、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，孔口的流量系數比等直徑的管嘴流量系數大。(×)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擬粗糙。×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、牛頓內摩擦定律適用于所有的液體。只適用于牛頓流體(×)19、靜止液體中同一點各方向的靜水壓強數值相等?！病獭?0、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，那么該點相對壓強為-50kPa。(√)24、曼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?！病痢?7、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數僅與雷諾數有關?！?8、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。(×)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。 (√)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?！病痢?5、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?！病獭?7、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)作用水頭相同時，孔口的過流量要比相同直徑的管嘴過流量〔2〕(1)大;(2)??；(3)相同；(4)無法確定。2、根據靜水壓強的特性，靜止液體中同一點各方向的壓強〔1〕(1)數值相等;(2)數值不等;(3)僅水平方向數值相等;(4)鉛直方向數值最大。3、水流的沿程水力摩擦系數只與邊界粗糙度有關，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，那么該點的相對壓強為〔2〕〔1〕1kN/m2〔2〕2kN/m2〔3〕5kN/m2〔4〕10kN/m25、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合〔1〕1對數分布；2直線分布；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)恒定均勻層流(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與邊壁粗糙度和雷諾數都有關，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。()11/2次；23/2次方；32次方；41次方。10、溢流壩下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、按重力相似準那么設計模型，假設幾何比尺為100，那么流速比尺為〔2〕〔1〕100；〔2〕10；〔3〕20；〔4〕50。14、矩形斷面明渠水力最正確斷面的寬深比β等于b=2h梯形〔R=1/2h〕〔2〕11；22；33；44。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〕1一次方關系；2二次方關系；31.75～2.0次方關系。17、在平衡液體中，質量力與等壓面〔3〕〔1〕重合；〔2〕平行；〔3〕正交。18、雷諾數是判別以下哪種流態(tài)的重要的無量綱數31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。19、閘孔出流的流量與閘前水頭3成正比11次方；22次方；30.5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2>1，那么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對數分布；2橢圓分布；3拋物線分布；4直線分布。23平底棱柱形明渠發(fā)生水躍，其水躍函數J(h1)與J(h2)的關系是〔1〕1J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(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。假設兩容器內水深相等，那么pa和pb的關系為〔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對數分布；2直線分布；3拋物線分布；4橢圓分布。26、佛汝德數Fr是判別以下哪種流態(tài)的重要的無量綱數〔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比絕對粗糙高度大得多的壁面稱為〔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那么是模型與原型的佛汝德數相同。2、明渠的斷面和流量不變時，水躍的躍前水深越大，那么躍后水深越小。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、明渠均勻流的根本計算公式是。9、根據管道中水擊波傳播時間與閥門關閉時間的比照關系，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、按重力相似準那么設計的模型中，幾何比尺為64，那么流速比尺為8。12、牛頓內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___是否存在液體的粘滯性____________14、實際液體在流動時產生水頭損失的內因是液體的粘滯性，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，那么躍后水深是減小。16、三種液體盛有容器中，如下圖的四條水平面，其中為等壓面的是B—B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？絕對壓強：以假想的沒有大氣壓存在的絕對真空狀態(tài)為零點的壓強相對壓強：以大地大氣壓為零點的壓強4。寫出水力半徑R的表達式。R=A/X5、請分別敘說明渠均勻流水深和臨界水深的含義和區(qū)別。臨界水深：斷面比能ES最小時對應的水深6、明渠的底坡可以分為哪些類型？7、如何用臨界水深hk與渠道內的水深h來判別明渠水流的流態(tài)？8、根據邊界條件的不同，水頭損失可以分為哪兩類？9、試表達判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。1〕根據定義：2〕弗勞德數3〕斷面比能曲線4〕臨界水深10明渠均勻流產生的條件是什么？恒定流，流量、粗糙系數沿程不變，沒有渠系建筑物干擾的長直棱柱體正坡明渠。五、作圖題(在題圖上繪出正確答案)i.1>iki2<i.1>iki2<ik2、定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線和測壓管水頭線。v0=0v0=0測測壓管水頭線總水頭線v0=04、定性繪出圖示曲面AＢＣ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。vv0=0v0=0v0=0測壓管水頭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、根據題目要求解答以下各題HROABR1、圖示圓弧形閘門AB(1/4圓),A點以上的水深H＝1.2m，閘門寬B=4m，圓弧形閘門半徑RHROABR解：水平分力Px=pc×Ax=74.48kN鉛垂分力Py=γ×V=85.65kN,靜水總壓力P2=Px2+Py2,P=113.50kN,tan=Py/Px=1.15∴=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d＝0.8m，長l=50m，兩個30。折角、進口和出口的局部水頭損失系數分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數λ=0.024，上下游水位差H=3m。假設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將參數代入上式計算，可以求解得到即倒虹吸管內通過的流量為2.091m3/s3、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=49kNm2，管路內流速v1=0.706m/s。求水流對噴嘴的水平作用力Fd1v1解：列噴嘴進口斷面1—1和噴嘴出口斷面2—2的連續(xù)方程：P1x2P1x2211RR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b＝1.5m，槽長L＝120m。進口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，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=0.001m2mmv=C(Ri)0.5＝1.46m/sQ=vA=3.72m35、有一矩形斷面混凝土渡槽(n=0.014)，底寬b＝1.5m,槽長L＝116.5m。進口處槽底高程Z1=52.06m，當通過設計流量Q＝7.65m3/s時，槽中均勻流水深h0=1.7m，試求渡槽底坡和出口槽底高程Z26、圖示水箱一側有一向上開口的短管，箱內水位恒定，水通過管嘴向上噴射。假設管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，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α=1。求管嘴的出流速度v及此射流到達的高度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，水深H=2m，板寬B＝3m8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長b=0.8m，長l=50m，兩個30。折角、進口和出口的局部水頭損失系數分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數λ=0.024，通過流量Q=2.662m3/s。假設9、有一水電站引水鋼管，管道長度L=2000m，管中水流的流速v=2m/s，管道水擊波波速C＝1172m/s。由于管道末端閥門在試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強水頭ΔH。10、測定90°彎管的局部水頭損失系數的試驗裝置如題圖所示。試驗段AB長10m，管徑d＝0.05管曲率半徑R＝d，管段沿程水力摩擦系數λ＝0.0264，實測AB兩端測壓管水頭差△h＝0.63cm，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.028m11、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝1.5m，槽長L＝120m。進口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，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Q12、某溢流壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，單寬流量q＝14.72m2/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h2〕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=1.1mhk為急流，下游水深ht=4.7mhk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＝＝＝5.81m因為hc2ht，該水躍為遠驅水躍。3〕溢流壩下游發(fā)生遠驅水躍，需要修建消力池。13、矩形斷面渠道中有一平板閘門，渠寬b＝3m閘前水深H＝4m，閘下收縮斷面水深hc=0.8m渠道流量Q=18m3/s均為1。求水流作用于閘門上的作用力。14、如下圖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15、管道直徑d=10mm，通過流量Q=20cm3/s，運動粘度=0.0101cm2/s。問管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？假設將直徑改為d=30mm，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=2000m，管中水流的流速v=2m/s，管道水擊波波速C＝1172m/s。由于管道末端閥門在試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強水頭ΔH。17、某矩形斷面河道中建筑有一座WES堰型溢流壩，溢流堰寬b＝10m，在設計水頭Hd=2.50m時的流量系數為md=0.502，堰高P1=〔1〕不考慮側收縮和淹沒影響，求通過堰型溢流的流量Q?！?〕假設壩下收縮斷面處水深hc=0.8m，當壩下游水深ht=3.5m時，壩下游是否發(fā)生水躍？如發(fā)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b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，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=0.2m，轉角α=90°，1－1斷面管軸處的動水壓強為p1=40kN/m2，2－2斷面與大氣連通，管中流量為Q＝0.1m3/s，求水流通過彎管時對管壁的作用力?！?1122D20、A求圖中圓弧形閘門AB所受靜水總壓力的大小及方向。水深H=4m，板寬B＝2AHHBB21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n=0.025，寬b=6m，當Q=14.0m3/s時，渠中均勻水深h=2m22、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=1m23、某矩形斷面渠道中建有單孔平板閘門，平板閘門的寬度b＝6m，閘前水深為H=4m，閘孔流量系數μ=0.45，閘門開度e=0.5m，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。假設閘下收縮水深hc＝0.4m，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?ht?PAGEXXXhcht?PAGEXXX24、如下圖矩形平板閘門AB寬b=3m，門重G=9800N，α=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=10cm，d2=5cm。管中流量Qv=10L/s。斷面1處測管高度H=2m。不計管道收縮段的水頭損失。取動能與動量校正系數均為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=2m27、有一單孔水閘，平板閘門孔寬＝3.0m，閘門開度e=0.5m，閘前水深H＝6.0m，閘孔流量系數μ=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28、水溫10。C時水流的運動粘滯系數為=0.0131cm2/s，水管的直徑為10cm，管中流速為100cm/s，試判別水流流態(tài)。29、有一矩形斷面渠道均勻流，底寬b=10m，水深h=3m，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C和流量Q，并判別是急流還是緩流。30、有