水力學(xué)練習(xí)題及參考答案

1、水力學(xué)練習(xí)題及參考答案二、單項(xiàng)選擇題(填寫唯一正確答案的編號(hào))作用水頭相同時(shí)，孔口的過流量要比相同直徑的管咀過流量(2)(1)大；(2)小；(3)相同 ；(4)無法確定。根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)(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 已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于1、2、3、1 層流區(qū) 2 紊流光滑區(qū) ；3紊流過渡粗糙區(qū)4、 液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為(1) 1 kN/m2(2) 2 kN/m2(3) 5 kN/m25、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合1對(duì)數(shù)分布；

2、2直線分布；3拋物線分布；6、長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線(1 )相重合；(2)相平行，呈直線；(3)相平行，呈階梯狀；4橢圓分布。(4)紊流粗糙區(qū)(2)2(4) 10 kN/m2(1)(1)(4)以上答案都不對(duì)。7、滲流的達(dá)西公式只能適用于(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。&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1 層流區(qū) 2紊流光滑區(qū)；3紊流過渡粗糙區(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；(1)(3)4紊流粗糙區(qū)4 1次方10、溢流壩下泄水流收縮斷面水深hc0的躍后水深為 hc02，

3、形成遠(yuǎn)離水躍銜接的條件是(3)(1) ht = hc02 ht > hc02按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型，若幾何比尺為(1) 100； ( 2) 10；(3) ht < hc02100，則流速比尺為(3) 20;(4)無法確定(4)50。(2)12、13、14、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為108kN/m2,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為(1) 1 kN/m2(2) 2 kN/m2靜止液體中同一點(diǎn)沿各方向上的壓強(qiáng)(1)數(shù)值相等；(2)數(shù)值不等矩形斷面明渠水力最佳斷面的寬深比2(3) 8 kN/m2(4)(4)210 kN/m2(1)15、(1)16、117、18、119、120、(3)B等于3僅水平方向數(shù)值

4、相等(2)水泵的揚(yáng)程是指(水泵提水高度；水泵提水高度 +2 22)(2)水泵提水高度+吸水管的水頭損失; 吸水管與壓水管的水頭損失。紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成一次方關(guān)系；2 二次方關(guān)系；在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面(1)重合；(2)平行；雷諾數(shù)是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù) 急流和緩流；2 均勻流和非均勻流閘孔岀流的流量與閘前水頭 1次方22次方共軛水深是指(1)(2)31.752.0次方關(guān)系 。(3)(3)正交。3層流和紊流;3成正比;30. 5次方4 恒定流和非恒定流。(1)水躍的躍前水深與躍后水深21、圖示容器中有兩種液體，密度(2)溢流壩下游水流收縮斷面水深：2 >兒，貝U

5、 A、B兩測(cè)壓管中的液面必為(3)均勻流水深(4 )臨界水深(2)12、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng)B管高于A管;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(duì)數(shù)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(shù)J (hi)與J (h2)的關(guān)系是(1)1J(hi)= J(h2)2J(hi)>J(h03 J(hi)< J(h024、盛水容器a和b的測(cè)壓管水面位置如圖(a)、(b)所示，其底部壓強(qiáng)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 <

6、Pb(3) Pa = Pb(4)無法確定25、層流斷面流速分布規(guī)律符合1對(duì)數(shù)分布2直線分布3拋物線分布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比絕對(duì)粗糙高度 厶大得多的壁面稱為(1)(1)光滑面 2 過渡粗糙面(3)粗糙面(4 )以上答案均不對(duì)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(zhǔn)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(shí)，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(hù)坦、修建消能坎、綜合式消能池3種形式。

7、4測(cè)量明槽流量的主要工具有 _堰、量水槽_。5、 根據(jù)管道計(jì)算方法的不同，管道可分類為長(zhǎng)管和短管。6、 滲流的達(dá)西公式是v=kJ 。7、測(cè)量管道流量的主要儀器有文丘里流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。8、計(jì)算明渠均勻流的公式是 Q =AC. Ri。9、根據(jù)管道中水擊波傳播時(shí)間與閥門關(guān)閉時(shí)間的對(duì)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。13、理想液體與實(shí)際液體的主要區(qū)別是 _是否存在液體的拈滯性14、 實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)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

8、部水力現(xiàn)象；當(dāng)流量一定，躍前水深增大時(shí)，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(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)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(dāng)外界壓強(qiáng)變化較大，如發(fā)生水擊現(xiàn)象時(shí)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(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變, 而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。3 .什么是相

9、對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)？4、寫岀水力半徑R的表達(dá)式。5、請(qǐng)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、女M可用臨界水深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（在題圖上繪岀正確答案）2、定性繪岀圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。（各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同，末端3、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。 有一跌坎）（5分）5、定性繪岀圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線向Nvo=0_總水頭線測(cè)壓管水頭vo=0

10、4、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）vo=0vo=06、繪出圖中的受壓曲面 AB上水平分力的壓強(qiáng)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(zhǎng)，各段糙率相同 ）KH六、根據(jù)題目要求解答下列各題1、圖示圓弧形閘門 AB（1/4圓）,A點(diǎn)以上的水深H = 1.2m，閘門寬B=4m ，圓弧形閘門半徑 R=1m，水面均為大氣壓強(qiáng)。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=PcX Ax=74.48kN鉛垂分力Py=Y X V=85.65kN,靜水總壓力巴=Px 圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d=

11、 0.8m，長(zhǎng)l=50 m，兩個(gè) 30°折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z 1=0.2，Z 2=0.5，Z 3=1.0，沿程水頭損失系數(shù) 入=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水頭忽略不計(jì)，求通過倒虹吸管的流量Q °+ 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。H入乂才計(jì)算圓管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)解：按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面,對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程2）-2gA.R d/4=0.2m,'= 0.2 20.5 1.0 =1.91.將參數(shù)代

12、入上式計(jì)算，可以求解得到二 v=4.16m/s, Q = vA = 2.091m3/s 即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為 2.091m3/s。3、某水平管路直徑di=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(cè)得管路與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=49kN m2,管路內(nèi)流速V1=0.706m/s。求水流對(duì)噴嘴的水平作用力F何取動(dòng)量校正系數(shù)為1)解：列噴嘴進(jìn)口斷面1 1和噴嘴出口斷面22的連續(xù)方程:得噴嘴流量和岀口流速為:= v1A = 0.00314v2 二 Q =9.9Ai對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程p1A1 K = - : Q( v2x v1x)R = P3A -

13、 :-Q(v2 -V3) =187.8N水流對(duì)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,m,出口槽底高程Z2 = 52.04 m，當(dāng)槽中均勻流水深 h°=1.7m時(shí),槽長(zhǎng)L = 120m。進(jìn)口處槽底高程 Z1 =52.16試求渡槽底坡i和通過的流量Qo解：i= (Z1-Z2) /L =0.001A = bh 二 2.55 m2x = b 2h = 4.9mAR0.52mx1 16 1；C R 6 =64.06 m 2/s nv=C(Ri)°J 1.46m/s Q= vA= 3.72m3/s。5、有一矩形斷面混凝土渡槽

14、(n=0.014)，底寬b= 1.5m,槽長(zhǎng)L = 116.5m。進(jìn)口處槽底高程 Z1=52.06m ,當(dāng)通過設(shè)計(jì)流量Q = 7.65m /s時(shí)，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(dòng)能校正系數(shù) a=1o求管嘴的出流速度v及此射流達(dá)到的高度廠匚IioH=2 m，板寬 B = 3m7、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置，已知水深8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長(zhǎng)b=0.8m，長(zhǎng)1=50 m,兩個(gè)

15、30 折角、進(jìn)口和出口的局部水入=0.024，已知通過流量Q=2.662頭損失系數(shù)分別為Z 1=0.2，Z 2=0.5，Z 3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)m3/so若上下游的行進(jìn)流速水頭忽略不計(jì)，求上下游水位差H。9、有一水電站引水鋼管,管道長(zhǎng)度L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水擊波波速 C = 1172 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(qiáng)水頭H10、測(cè)定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如題圖所示。已知試驗(yàn)段AB長(zhǎng)10 m，管徑d = 0.05 m，彎管曲率半徑R = d，管段沿程水力摩擦系數(shù) 入=0.0264，

16、實(shí)測(cè)AB兩端測(cè)壓管水頭差 h = 0.63 cm ,100秒鐘流入量水箱的水體體 積為0.028 m3，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b = 1.5m，槽長(zhǎng)L = 120m。進(jìn)口處槽底高程 乙=52.16m，出口槽底高程 Z2= 52.04m,當(dāng)槽中均勻流水深 ho=1.7m時(shí)，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，已知單寬流量q= 14.72m2/s，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，1）求對(duì)應(yīng)收縮斷面處水深hc的躍后水深hc22）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(jì)算臨界水深hk,判斷收

17、縮斷面和下游水流流態(tài),hk " g9.814722 = 2.81m因?yàn)槭湛s斷面水深he =1.1 m ihk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(jì)算收縮斷面處水深he的共軛水深he2hc2討 8 ghc2q3-1)1.1x214.7228 9.8 1.13 "八5.81m因?yàn)閔e2 ht ,該水躍為遠(yuǎn)驅(qū)水躍。3)溢流壩下游發(fā)生遠(yuǎn)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b= 3m閘前水深H = 4m,閘下收縮斷面水深 he=0.8m , 已知渠道流量Q=18m3/s。取動(dòng)能和動(dòng)量校正系數(shù) 均為1。求水流作用于閘

18、門上的作用力。14、已知如圖所示水平安裝的文丘里流量計(jì)，已測(cè)得壓強(qiáng)-P1 =0.5m , P2 =-0.2m,水管的橫1hv斷面積A1=0.002m2, A2=0.001m2,不計(jì)水頭損失，求通過文丘 里流量計(jì)的流量 Q為多少?15、 管道直徑d = 10 mm,通過流量 Q = 20 em3/s,運(yùn)動(dòng)粘度= 0.0101 em2/s。問管中水流流態(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(zhǎng)度 L=2000 m,管中水流的流速 v=2 m/s,管道水擊波波速 C= 1172 m/ s。由于管道末端閥門在 2秒內(nèi)完全關(guān)閉

19、，產(chǎn)生水擊。試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強(qiáng)水頭H。仃、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(shè)計(jì)水頭Hd=2.50m時(shí)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he=0.8m，當(dāng)壩下游水深h t=3.5m時(shí)，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(dāng)槽中均勻流水深 ho=1.7m時(shí), 試求通過的流量Q19、圖示一水平放置的彎管，直徑D= 0.2

20、 m,轉(zhuǎn)角a =90 °, 1 1斷面管軸處的動(dòng)水壓強(qiáng)為pi=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(shí)對(duì)管壁的作用力。（取動(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)量修正系數(shù)均為1）20、求圖中圓弧形閘門21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n = 0.025,寬b = 6m，當(dāng)Q = 14.0m3/s時(shí)，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(jì)算發(fā)生水躍的躍后水深是多少。b= 6 m,閘前水深為 H=4m ,閘孔流量

21、系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數(shù)卩=0.45，閘門開度e=0.5m，閘底板與渠底齊平。(1) 不計(jì)閘前行進(jìn)流速水頭，按自由出流求過閘流量Q。(2) 若閘下收縮水深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？。24、如圖所示矩形平板閘門 AB寬b=3m, 門重 G=9800N， a =60 °， g =1m， h2=1.73m。 試求：下游有水時(shí)啟門力 T，25、有一水平放置的管道(如圖)。管徑di=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。斷面1處測(cè)管高度H=2 m。不計(jì)管道收縮段的水頭損失

22、。取動(dòng)能與動(dòng)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(dāng)Q = 15.0m3/s時(shí)，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 H = 6.0 m，閘孔流量系數(shù)卩=0.556，閘底板與渠底齊平。不計(jì)閘前行進(jìn)流速水頭，按自由岀流求過閘流量Q。 228、水溫10 C時(shí)水流的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為= 0.0131 cm /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(dòng)在紊流粗糙區(qū)，求謝才系數(shù) C和流量Q,并判別是急流還是緩流。30、有一虹吸管(如圖)。已知管徑d=10 cm，hi=1.5 m，h2=3 m，不計(jì)水頭損失，取動(dòng)能校正系數(shù)a =1。求斷面c c中心處的壓強(qiáng)pc。32、有一單孔水閘，平板閘門孔寬b= 3.0 m，閘門開度e=0.5 m，閘前水深H = 6.0 m，閘孔流量系數(shù)卩=0.