水力學(xué)習(xí)題及答案

1、水力學(xué)練習(xí)題及參考答案、是非題（正確的劃，錯(cuò)誤的劃"X）1、理想液體就是不考慮粘滯性的實(shí)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(diǎn)與受壓面的形心點(diǎn)O重合。（X）3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000。（X）4、明槽水流的急流和緩流是用Fr判別的，當(dāng)Fr>1為急流。（，）5、水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（X）6、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動(dòng)。（X）6、達(dá)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?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相同。（，）9、粘滯性是引起液流運(yùn)動(dòng)能量損失的根本原因。

2、（，）10、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)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(guān)。（，）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。（，）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。（，）15、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)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。（，）18、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。（X）19、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng)數(shù)

3、值相等。（，）20、明渠過流斷面上各點(diǎn)的流速都是相等的。（X）21、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。（，）22、靜止水體中，某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)為50kPa,則該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)為-50kPa。（，）24、滿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。（X）27、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。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)。（，）30、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。（X）32、靜水壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無關(guān)。(V)33、水泵的揚(yáng)程就是指水泵的提水高度

4、。(X)34、恒定總流能量方程只適用于整個(gè)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。(V)36、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流定是急流。37、水躍只能發(fā)生于平底明渠中。(X)(X)緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。2、大；(2)??；(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)數(shù)值相等;(2)數(shù)值不等;(3)3、已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)僅水平方向數(shù)值相等；(4)鉛直方向數(shù)值最大九只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于(4)(1)層流區(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11)1kN/m(3) 5kN/m(2)紊流光滑區(qū)(4)紊流粗糙區(qū)1

5、00kN/m21,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為，一、一2(2) 2kN/m,、一2(4) 10kN/m5、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合(1科數(shù)分布;(2戶線分布;(3次物線分布;(4帆圓分布。長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線(1)相重合；(3)相平行，呈階梯狀；(2)相平行，呈直線;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。(1)二、單項(xiàng)選擇題(填寫唯一正確答案的編號(hào))1、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(3)(1)層流區(qū)；(3)紊流過渡粗糙區(qū)紊流光滑區(qū)紊流粗糙區(qū)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

6、斷該液流屬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是hc0的躍后水深為hc02,形成遠(yuǎn)離水躍銜接的條件(3)ht=hc02(2)ht>hc02ht<hc02(4)無法確定(2)(1) 100;(2) 10;(3) 20;(4) 50。(4)12、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為108kN/m11、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型，若幾何比尺為100,則流速比尺為,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為，-、-2(2)2kN/m，-、一2(3)8kN/m，、一2(4)10kN/m13、靜止液體中同一點(diǎn)沿各方向上的壓強(qiáng)(1)(1)數(shù)值相等；

7、(2)數(shù)值不等；(3)僅水平方向數(shù)值相等。14、矩形斷面明渠水力最佳斷面的寬深比3等于(2)(1)一(2)2;(3)3;(4)4。15、水泵的揚(yáng)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(guān)系；(2)二次方關(guān)系；(3)1.752.0次方關(guān)系。17、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面(3)(1)重合；(2)平行；(3)正交。18、雷諾數(shù)是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù)(3)(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。19、閘孔出流的流量與

8、閘前水頭(3腆正比(1)1次方；(2)2次方；(3)0.5次方。20、共軻水深是指(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q>科，則A、B兩測(cè)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。AE22、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(%)與J(h2)的關(guān)系是(1)1 J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(h1)<J(h2)24、盛水容器

9、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<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(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6比絕對(duì)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(duì)三、填空題（在空格中填寫正確答案）1、

10、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。4.測(cè)量明槽流量的主要工具有堰_(dá)、量水槽_o5、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=ACjRi。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。11、按重力相似準(zhǔn)

11、則設(shè)計(jì)的模型中，幾何比尺為64,則流速比尺為8。12、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng)13、理想液體與實(shí)際液體的主要區(qū)別是一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：外因是初界條件的影孫15、水躍是水流從_1J流過渡到上流的局部水力現(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，

12、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 .什么是相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)？4。寫出水力半徑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、如何用臨界水深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（在題圖上繪出正

13、確答案）1 .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）（5分）2、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。V0=03、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，末端有一跌坎）（5分）vo=0總水頭線測(cè)壓管水頭V0=0V0=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、糙率相同定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。六、根據(jù)題目要求解答下列各題閘門1、圖示圓弧形閘門AB（1/4圓），A點(diǎn)以上的水深H=1.2m,寬B=4m,圓弧形閘門半徑R=1m,水面均為大氣壓強(qiáng)。確

14、定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。解：水平分力鉛垂分力靜水總壓力Px=pcXAx=74.48kNPy=丫乂V=85.65kN,P2=Px2+Py2,P=113.50kN,tano（=Py/Px=1.15a=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(zhǎng)l=50m,兩個(gè)30HARBOR折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為1=0.2,2=0.5,I3=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l一.V2H=hw

15、=（'）4R2g計(jì)算圓管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)R=公=d/4=0.2m,'、=0.220.51.0=1,9將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到3v=4.16m/s,Q=vA=2,091m/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(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（可取動(dòng)量校正系數(shù)為1）Q=v1A=0.00314解：列噴嘴進(jìn)口斷面11和噴嘴出口斷面22的連續(xù)方程:得噴嘴流量和出口流速為

16、:對(duì)于噴口f建立x方向的動(dòng)量方程P1A1R=:：Q(V2x-V1x)R=P3A3-rQ(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,槽長(zhǎng)L=120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,當(dāng)槽中均勻流水深h0=1,7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。解：i=(Z1-Z2)/L=0.001A=bh=2.55m2x=b2h=4.9m_A_R=0.52mxC=-nR16=64.06m12/sv=C(Ri)°.5=1.46m/sQ=vA=3.72m3/s。5、有一矩形斷面混凝土渡

17、槽（n=0.014）,底寬b=1.5m,槽長(zhǎng)L=116.5m。進(jìn)口處槽底高程Z=52.06m,當(dāng)通過設(shè)計(jì)流量Q=7.65m3/s時(shí)，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(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=5m,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)爐1。求管嘴的出流速度v及此射流達(dá)到的高度z。7、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置，已知水深H=2m,板寬B=3m。8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長(zhǎng)b=0.8m,長(zhǎng)l=50m,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

18、I1=0.2,I2=0.5,I3=1.0,沿程水頭損失系數(shù)入=0.024,已知通過流量Q=2.662m3/s。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=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AHo10、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)10m,管徑d=0.05m,彎管曲率半徑R=d,管段沿程水力摩擦系數(shù)入=0.0264,實(shí)測(cè)AB兩端測(cè)壓管水頭差h=0.63cm,100秒鐘流入量水箱的水體體積

19、為0.028m3,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Zi=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。12、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,判斷收縮斷面和下游水流流態(tài),因?yàn)槭湛s斷面水深hc=1.1mvhk為急流，下游水深ht=4.7m>hk為

20、緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2)計(jì)算收縮斷面處內(nèi)深hc白共聊水深hc2%（18口一1）hc2=2，,ghc31.1/彳c14.722八M(J1+8M3-1)581m.9.81.13-581m因?yàn)閔c2>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hc=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)1=0,5m,p2-=-0.2m,水管的橫斷面積Ai=0.002m2,A2=0.0

21、01m2,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=10mm,通過流量Q=20cm3/s,運(yùn)動(dòng)粘度v=0.0101cm2/s。問管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？若將直徑改為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(zhǎng)度L=2000m,管中水流的流速v=2m/s,管道水擊波波速C=1172m/so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AHo17、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

22、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hc=0.8m,當(dāng)壩下游水深ht=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h0=1.7m時(shí)，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(zhuǎn)角“=90°,11斷面管軸處的動(dòng)水壓強(qiáng)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(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AB所受靜水總

23、壓力的大小及方向。已知水深H=4m,板寬B=2m。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。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b=6m,閘前水深為H=4m,閘孔流量系數(shù)(1=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

24、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,”=60。，h1=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d1=10cm,d2=5cm。管中流量Qv=10L/s。斷面1處測(cè)管高度H=2m。不計(jì)管道收縮段的水頭損失。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。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。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=3.0m,閘門開度e=0.5m,閘前水深H=6.0m,閘孔流量系數(shù)科=0.556,閘底板與渠底齊平。不計(jì)閘前行進(jìn)流速水頭，按自由出流求過閘流量Q。=0.0131cm2/s,水管的直徑為10cm,管中28、水溫10°C時(shí)水流的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)為流速為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30、有一虹吸管（如圖）。已知管徑d=