水力學(xué)綜合練習(xí)題

1、水力學(xué)綜合練習(xí)題一、 是非題 你認(rèn)為正確的在題干后括號內(nèi)劃“”，反之劃“”。1.牛頓內(nèi)摩擦定律適用于層流運(yùn)動(dòng)和牛頓流體。 （ ）2.根據(jù)連續(xù)性方程，流速與過流斷面面積成正比。 （ ）3.根據(jù)能量方程水流，水流總是從位置高的地方向位置低的地方流動(dòng)。 （ ）4.層流一定是均勻流，紊流一定是非均勻流。 （ ） 5.明渠水流的急流和緩流是用佛汝德數(shù)Fr判別的，當(dāng) Fr1時(shí)為急流。 （ ）6.均勻流過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測壓管水頭都相同。 （ ）7.明渠水流的斷面比能沿流程總是增加的。 （ ）8.滲流模型中的滲流流速與實(shí)際滲流流速相等。 （ ）二、單項(xiàng)選擇題1.靜水中若某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)是20kPa，則其相對壓強(qiáng)

2、是 （ ）（A）118 kPa （B）78 kPa （C）-20 kPa （D）-78 kPa 2.水力最佳斷面是 （ ） （A）濕周一定，面積最小的斷面， （B）面積一定，通過流量最大的斷面，（C）最低造價(jià)的斷面， （D）最小糙率的斷面3.紊流中粘滯底層厚度 d 比絕對粗糙度D大得多的壁面稱為 （ ）（A）光滑面 （B）過渡粗糙面 （C）粗糙面 （D）以上答案均不對4.當(dāng)水流的沿程水頭損失系數(shù)只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于 （ ）（A）層流區(qū) （B）紊流光滑區(qū) （C）紊流過渡區(qū) （D）紊流粗糙區(qū)5.明渠中發(fā)生 a1 型水面曲線，則水流屬于 （ ）（A）急流 （B）緩流 （C）均勻流 （

3、D）層流6.過堰水流的流量Q與堰頂水頭H的 （ ）（A） 1/2次方成正比 （B） 3/2次方成正比 （C） 2次方成正比 （D） 1次方成正比 三、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？2簡要敘述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪幾種？它們各自適用的條件是什么？四、計(jì)算題HROABR1.圖示圓弧形閘門AB（1/4圓）， A點(diǎn)以上的水深H1.4m，閘門寬度b= 4m，圓弧形閘門的半徑R=1m，水面為大氣壓強(qiáng)。試確定圓弧形閘門AB的靜水總壓力大小及其方向。 2.測定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如圖所示。已知試驗(yàn)段 AB 長10 m ，管徑d0.05m

4、，彎管曲率半徑Rd，管段沿程水力摩擦系數(shù)0.0264，實(shí)測AB管段兩端測壓管水頭差h0.63m，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.28m3，試求彎管內(nèi)的流速、沿程水頭損失和局部水頭損失系數(shù)。3.某矩形斷面渠道中有一平板閘門，平板閘門寬b=4m。閘前水深H=3.8m，閘下收縮水深hc=0.7m，已知閘孔通過的流量Q=20m3/s。忽略水流和邊界的摩擦阻力，求水流作用于閘門上的作用力，并與按靜水壓強(qiáng)分布圖計(jì)算作用于閘門上的作用力相比較。 4.某矩形斷面渠道，通過的流量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。 參考答

5、案：一、是非題1. 2. 3.× 4. × 5. 6. 7. × 8. × 二、單項(xiàng)選擇題1. C 2. B 3. A 4. D 5. B 6. B 三、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：液體的可壓縮性是指：當(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)液體的體積也隨之而發(fā)生改變的特性。液體的可壓縮性在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簡要敘述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪幾種？它們各自適用的條件是什么？解： 泄水建筑物下游消能的主要形式有底流消能、面流消能、挑流消能和消力戽消能，其中底流消能和挑

6、流消能應(yīng)用最多。底流消能需要修建消力池，工程量較大，適用地質(zhì)條件較差的水庫泄水建筑物下游和河道閘下游消能；面流消能要求下游水位變幅較小；挑流消能適用地質(zhì)條件較好的高水頭泄水建筑物下游的消能。四、計(jì)算題1、圖示圓弧形閘門AB（1/4圓）， A點(diǎn)以上的水深H1.4m，閘門寬度b= 4m，圓弧形閘門的半徑R=1m，水面為大氣壓強(qiáng)。試確定圓弧形閘門AB的靜水總壓力大小及其方向。解：弧形閘門AB在鉛垂面的投影面的形心水深為1.4+0.5=1.9 m 水平分力 Px=pcAx=g hc×bR=74.48kN 壓力體體積 V=bHR+b×0.25R2= 8.74m2 鉛垂分力 Py=gV

7、=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、測定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如圖所示。已知試驗(yàn)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(shí)測AB管段兩端測壓管水頭差h0.63m，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.28m3，試求彎管內(nèi)的流速、沿程水頭損失和局部水頭損失系數(shù)。 解：（1）先求彎管內(nèi)的流速： （2）再求沿程水頭損失，由達(dá)西公式： （3）最后求局部水頭損失系數(shù)，已知總水頭損失： 答：彎管

8、內(nèi)的流速為，沿程水頭損失為，局部水頭損失系數(shù)為0.77。3、某矩形斷面渠道中有一平板閘門，平板閘門寬b=4m。閘前水深H=3.8m，閘下收縮水深hc=0.7m，已知閘孔通過的流量Q=20m3/s。忽略水流和邊界的摩擦阻力，求水流作用于閘門上的作用力，并與按靜水壓強(qiáng)分布圖計(jì)算作用于閘門上的作用力相比較。 11Fp1111V1FRxV2Fp2解：取控制體計(jì)算流速 v1=Q/A1=1.32m/s vc=Q/Ac=7.14m/s 上游斷面動(dòng)水壓力 FP1=gH12b/2=9.80×3.82×4/2=283.02kN 下游斷面動(dòng)水壓力 FP2=ghc2b/2=9.604kN 列x向動(dòng)量方程 Fx=Q(v2-v1) 即 FP1- FP2-=Q(v2-v1) 閘門上的動(dòng)水壓力 = FP1- FP2-Q (v2-v1)=157.02kN 按靜水壓強(qiáng)分布圖求作用在閘門上的靜水壓力 =g(H-e)2b/2=164.84kN 可見靜水壓力后者大于閘門上的動(dòng)水壓力前者。 4、某矩形斷面渠道，通過的流量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。 解： 渠道內(nèi)的流速 v = Q/A=Q/（bh）= 6m/s 計(jì)算佛汝德數(shù) Fr = v/（gh）1/2=6/（9.8×1）1