水力學期末考試復習題及答案

1、精品水力學期末考試復習題及答案1、選擇題：(每小題2分)(1)在水力學中，單位質量力是指(c)a、單位面積液體受到的質量力；b、單位體積液體受到的質量力；c、單位質量液體受到的質量力；d、單位重量液體受到的質量力。(2)在平衡液體中，質量力與等壓面(d)a、重合；b、平行c、相交；d、正交。(3)液體中某點的絕對壓強為100kN/m2,則該點的相對壓強為ba、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2(4)水力學中的一維流動是指(d)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。(5)有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=(b)a、8;

2、b、4;c、2;d、1。(6)已知液體流動的沿程水力摩擦系數(shù)K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ca、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)(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V0為ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m(8)在明渠中不可以發(fā)生的流動是(c)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。(9)在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動是(b)。a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。(10)底寬b

3、=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ba、緩流；b、急流；c、臨界流；(11)閘孔出流的流量Q與閘前水頭的H(d)成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方(12)滲流研究的對象是(a)的運動規(guī)律。a、重力水；b、毛細水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。(13)測量水槽中某點水流流速的儀器有ba、文丘里計b、畢托管c、測壓管d、薄壁堰(14)按重力相似準則設計的水力學模型，長度比尺1=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da、1米，Q=1000;b、10米，心=100;c、1米，Q=100000;d

4、、10米，Q=100000。2、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。(x)(2)水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。(x)(3)水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。(x)(4)粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內因。(T)(5)同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。(T)(6)在正坡非棱柱渠道內可以形成均勻流。(X)(7)矩形斷面水力最佳斷面的寬深比芹2。(T)(8)斷面比能沿流程總是減小的。(X)(9)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。(X)(10)滲流達西定律適用的條件是恒定均勻層流滲流，并且無滲透變形。(T)3、填空題

5、：(每小題24分)(1)牛頓內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kN/m2,真空度為o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hhk,弗汝德數(shù)Fr1。(填寫、=、符號)答案：,0(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

6、擊相長Tr的水擊，稱為水擊，把TsTr的水擊稱為水擊。答案：直接，問接。的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程 答案：陡坡，緩流，減小。(9)a2型水面曲線是發(fā)生在坡上的流(指急流或緩流)(指增大、減小或不變)(10)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)生遠驅水躍時，下游收縮斷面水深hc的共腕水深hclht(ht為下游河道的水深，填寫、=、符號)答案：填寫、=、符號(12)按重力相似準則設計的溢流壩水力模型，長度比尺尢=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34分)(1)什么是理想

7、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

8、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)，雙是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)X=f1(Re);與iR渡區(qū)X=f2(Re,)；粗糙區(qū)X=f3(),紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平萬區(qū)。(4)為什么舍齊公式v=cjR7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

9、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,其適用于恒定均勻層流滲流；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感謝下載載精品都相等且等于v=kJ。5、作圖題：（1）定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。（5分）Dvo=0

10、（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)。（各渠段均充分長，各段糙率相同）（5分）解：6、計算題：精品（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2,長l=50m,兩個30折角、進口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為4=0.2,邊=0.5,叁=1.0,沿程水力摩擦系數(shù)居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，對上下游渠道內的計算斷面建立能量方程l2H=hw=（+U）（5分）4R2g計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)AR=0.2m,、=0.220.51.0=1.9將參數(shù)代入上式計算，可以求解得到二v=

11、4.16m/s,Q=vA=2.662m3/s（5分）即倒虹吸管內通過的流量為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=2.0cm0水頭H=5.5m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw=0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強p=4.9Ncm2o如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均為1。（15分）感謝下載載解：以過噴嘴中心的水平面為基準面，列水箱漸變流斷面11和噴嘴出口斷面22的能量方程2V2H 0 0 = 0 0 3.0.52g求得噴嘴出口流速和流量為V2= J2g 5 -9.9msQ =

12、v2A2 =0.000314 3S橡膠管道內的流速為v3 = =0.706mS（5分）（1.5 分）（1分）對于噴嘴建立x方向的動量方程F（6.5 分）p3A3-R=：PQ（V2x-V3x）R=p3A3-:?Q（V2-V3）=187.79N水流對噴嘴沖擊力為R=-R即為手握噴嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道，底寬b=10m,水深h=3m,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 二 b 2 -1 m2h =18.49 m（1.5 分）水力半徑舍

13、齊系數(shù)通過的流量（1分）（2分）（3分）AR=2.11mxCR16=80.90mr12/snQ=AC(Ri)0.5=144.93m31s（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/smhk= 2.81 m2）計算收縮斷面處水深以 814.72229.

14、8 1.13-1) = 5.81m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。hc的共虹水深hc因為hcht,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。估算消力池深d,取水躍淹沒系數(shù)j=1.05則池深約為d=jhc-ht=1.055.81-4.7=1.40m水力學模擬題2o一、選擇題（每小題1分，共5分）1、明渠均勻流可能發(fā)生在：（）A、平坡棱柱形渠道；B、順坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水庫水深為10m處的絕對壓強為：（）A.10kPa；B.98kPa;C.147kPa；D.196kPa。

15、3、在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：（）A、均勻規(guī)律；B、直線變化規(guī)律；C、拋物線規(guī)律；D、對數(shù)曲線規(guī)律。4、圓柱形外管嘴的正常工作條件是：（）A. A.1=（34）d,H09m;B. B.1=（34）d,H0（34）d,Ho9m；D. D.l（34）d,H0iK,故第二段渠道為陡坡，且綜合分析其水面線為b2型降水曲線,h hK，水流為急流。3、(15分)q=Q=265=I4.72m3/sm解：（1）b18hc =1.1m , ht = 5mA hK,收縮斷面處為急流，下游水流為緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2-,-2志一1）底8-5.81mht 1為急流。（儲5、水流總是從壓強大的地

16、方向壓強小的地方流動。（X）6、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動。（X）6、達西定律適用于所有的滲流。（X）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管水頭都相同。（腦9、粘滯性是引起液流運動能量損失的根本原因。（儲10、直立平板靜水總壓力的作用點就是平板的形心。（X）11、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關。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。（V）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。（X）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。（

17、腦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。（X）17、水頭損失可以區(qū)分為沿程水頭損失和局部水頭損失。（v）18、牛頓內摩擦定律適用于所有的液體。（X）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。（X）21、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。（V）22、靜止水體中，某點的真空壓強為50kPa,則該點相對壓強為-50kPa。（v）24、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。（V）25、水深相同的靜止水面一定是等壓面。（儲26、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流。（X）27、紊流光滑區(qū)的沿程水頭

18、損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關。28、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。（X）29、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。（儲30、當明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。（X）31、緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。（X）32、靜水壓強的大小與受壓面的方位無關。（腦33、水泵的揚程就是指水泵的提水高度。（X）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。（X）35、平坡渠道中不可能發(fā)生均勻流。（儲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。（X）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）大；（

19、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)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,則該點的相對壓強為（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附數(shù)分布；（2戶線分布；（3拋物線分布；（4肺圓分布。6、長管的總水頭線與測壓管水頭線（1）（1）

20、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(shù)與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)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。(1) 1/2次；(2)3/2次方；(3)2次方；(4)1次方。10、溢流壩下泄水流收縮斷面水深hco的躍后水深為hc02,形成遠離水躍銜接的條(3)(1) h t = h c02(2) h t h c02 h t 科，則A、B兩測壓

21、管中的液面必為(2)B管高于A管;(3)AB兩管同高。(2)A管高于B管;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)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)的關系是(1)1J(h1)=J(h2)2J(h1)J(h2)3J(h1)Pb(2)Pahk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的共聊水深hc2hc2=M,1+8-1）2.ghc1.12-1) = 5.81mC14.722(183,9.81.13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

22、渠道中有一平板閘門，渠寬b=3m。均為1。求水流作用于閘門上的作用力。閘前水深H=4m,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)14、已知如圖所示水平安裝的文丘里流量計，已測得壓強曲=0.5m,p2=-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 cm 3/s ,運動粘度 v = 0.0101cm 2/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

23、引水鋼管，管道長度L=2000m ,管中水流的流速 v=2 m/s ,管道水擊波波速C=1172m/s。由于管道末端閥門在2秒內完全關閉，產(chǎn)生水擊。試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強水頭AH。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(shù)為md=0.502,堰高Pi=16m。問：(1)不考慮側收縮和淹沒影響，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,

24、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= 0.2 m ,轉角 a=90,1 1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Q=0.1m3/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)20、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=4m,板寬B=2m。14.0m 3/s 時21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n=0.025,寬,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=30m31s,底寬為b=5m,水深為

25、h=1m,判斷渠內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。b = 6 m ,閘前水深為 H23、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Q。=4m,閘孔流量系數(shù)四二0.45,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(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？。xzX-z.zzy.z24、如圖所示矩形平板閘門AB寬b=3m,門重G=9800N,a=60,hi=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

26、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(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=3.0m,閘門開度e=0.5m,閘前水深H=6.0m,閘孔流量系數(shù)產(chǎn)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28、水溫10C時水流的運動粘滯系數(shù)為v=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 = 3 m ,糙率n = 0.014 ,底坡i=0.001 。如流動在紊流粗糙區(qū),求謝