河海大學(xué)水力學(xué)試題及答案

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)河海大學(xué)水力學(xué)試卷水工港行農(nóng)水一\挑選題部分（1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（）a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位分量液體受到的質(zhì)量力。答案：c（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。答案：d（3）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a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m答案：b（4）水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指（）a、恒定流動(dòng)；b、勻稱(chēng)流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。答案：d（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=（）a、8；b、4；c、2；d、1。答案：b（6）已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于a、層流區(qū)；b、紊流光潔區(qū)；c、紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)答案：c（7）驟然徹低關(guān)閉管道末端的閥門(mén)，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強(qiáng)水頭H=250m，則管道中本來(lái)的流速v0為a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）a、恒定勻稱(chēng)流；b、恒定非勻稱(chēng)流；c、非恒定勻稱(chēng)流；d、非恒定非勻稱(chēng)流。答案：c（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）。a、勻稱(chēng)緩流；b、勻稱(chēng)急流；c、非勻稱(chēng)緩流；d、非勻稱(chēng)急流。答案：b（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過(guò)的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某處水深h=0.4m緩流；b、急流；c、臨界流；答案：b（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的H（）成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方答案：d（12）滲流研究的對(duì)象是（）的運(yùn)動(dòng)邏輯。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案：a（13）測(cè)量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a、文丘里計(jì)b、畢托管c、測(cè)壓管d、薄壁堰答案：b（14）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長(zhǎng)度比尺λL=100，模型中水深為0.1米，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。答案：d2、判斷題：（每小題2分）（1）隨意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。（）答案：錯(cuò)誤（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（）答案：錯(cuò)誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。（）答案：錯(cuò)誤（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。（）答案：準(zhǔn)確（5）同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。（）答案：準(zhǔn)確（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成勻稱(chēng)流。（）答案：錯(cuò)誤（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比β=2。（）答案：準(zhǔn)確（8）斷面比能沿流程總是減小的。（）答案：錯(cuò)誤（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。（）答案：錯(cuò)誤（10）滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定勻稱(chēng)層流滲流，并且無(wú)滲透變形。()答案：準(zhǔn)確3、填空題：（每小題2～4分）牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是和。答案：層流運(yùn)動(dòng)，牛頓液體液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為kN/m2，真空度為。答案：2，不存在. 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是。答案：水平面。實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要緣故是，。答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深hhk，弗汝德數(shù)Fr1。（填寫(xiě)、、符號(hào)）答案：，。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。按照管道水頭損失計(jì)算主意的不同，管道可以分為和。答案：短管，長(zhǎng)管。在水擊計(jì)算中閥門(mén)關(guān)閉的時(shí)光Ts水擊相長(zhǎng)Tr的水擊，稱(chēng)為水擊，把TsTr的水擊稱(chēng)為水擊。答案：直接，間接。a2型水面曲線(xiàn)是發(fā)生在坡上的流（指急流或緩流）的水面線(xiàn)，這時(shí)弗汝德數(shù)Fr沿程（指增大、減小或不變）答案：陡坡，緩流，減小。(10)溢流堰的過(guò)堰流量與堰頂水頭的次方成正比。答案：3/2。（11）泄水建造物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時(shí)，下游收縮斷面水深hc的共軛水深hc’’ht(ht為下游河道的水深，填寫(xiě)、、符號(hào))答案：填寫(xiě)、、符號(hào)(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長(zhǎng)度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=m/s。答案：4m/s。4、問(wèn)答題：（每小題3～4分）（1）什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒(méi)有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來(lái)很大艱難。為了簡(jiǎn)化液體運(yùn)動(dòng)的研究，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動(dòng)邏輯，然后再考慮粘滯性影響舉行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)邏輯，用以解決實(shí)際工程問(wèn)題。這是水力學(xué)重要的研究主意。（2）“勻稱(chēng)流一定是恒定流”，這種說(shuō)法是否準(zhǔn)確？為什么？答案：這種說(shuō)法錯(cuò)誤的。勻稱(chēng)是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)光而言。當(dāng)流量不變通過(guò)一變直徑管道時(shí)，固然是恒定流，但它不是勻稱(chēng)流。（3）簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化邏輯。答案：通過(guò)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過(guò)渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光潔區(qū)λ=f1（Re）；過(guò)渡區(qū)λ=f2（Re，）；粗糙區(qū)λ=f3（），紊流粗糙區(qū)又稱(chēng)為阻力平方區(qū)。（4）為什么舍齊公式只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍齊公式是按照明渠勻稱(chēng)流的大量看見(jiàn)資料總結(jié)的公式，天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(dòng)相似的含義是什么？答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何相似是前提，動(dòng)力相似是保證，才干實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相似。（6）從力學(xué)意義上解釋明渠勻稱(chēng)流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的緣故。答案：勻稱(chēng)流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量方程來(lái)分析，只能消耗位能來(lái)克服水流阻力。所以勻稱(chēng)流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。（7）分析水面曲線(xiàn)時(shí)，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?yàn)橥饨鐚?duì)急流的干擾不能向上游傳揚(yáng)；緩流的控制斷面在下游，其緣故與急流正巧相反。（8）在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點(diǎn)的滲流流速u(mài)=kJ，其適用于恒定勻稱(chēng)層流滲流；而杜比公式是適用于恒定非勻稱(chēng)漸變層流滲流，同一過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ。5、作圖題：（1）定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)。(5分)vv0=0測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)v0=0（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)及流態(tài)。(各渠段均充足長(zhǎng)，各段糙率相同)(5分)解：6、計(jì)算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2，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)分離為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系數(shù)λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通過(guò)的流量Q?（10分）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(5分)計(jì)算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到(5分)即倒虹吸管內(nèi)通過(guò)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=2.0cm。水頭H=5.5m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw=0.5m。用壓力表測(cè)得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=4.9Ncm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取動(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)量校正系數(shù)均為1。（15分）解：以過(guò)噴嘴中央的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面1—1和噴嘴出口斷面2—2的能量方程(5分)求得噴嘴出口流速和流量為 (1.5分)橡膠管道內(nèi)的流速為 (1分)對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程N(yùn)(6.5分)水流對(duì)噴嘴沖擊力為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(dòng)在紊流粗糙區(qū)，求通過(guò)的流量Q。(9分)解：計(jì)算渠道斷面水力要素，過(guò)流斷面面積m2(1.5分)濕周m(1.5分)水力半徑m(1分)舍齊系數(shù)(2分)通過(guò)的流量Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/s(3分（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(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，問(wèn)：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(jì)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=14.72m3m因?yàn)槭湛s斷面水深hc=1.1mhk為急流，下游水深ht=4.7mhk為緩流，所以溢流壩下游必然發(fā)生水躍。2）計(jì)算收縮斷面處水深hc的共軛水深hc"hc"＝＝＝5.81m因?yàn)閔c"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。估算消力池深d，取水躍吞沒(méi)系數(shù)j＝1.05則池深約為d=jhc"-ht=1.055.81–4.7=1.40m水力學(xué)練習(xí)題及參考答案一、是非題(準(zhǔn)確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×)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。(×) 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000?！?、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)。（×）6、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動(dòng)。（×）6、達(dá)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。（√）8、漸變流過(guò)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)能量損失的根本緣故。(√)10、豎立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)就是平板的形心。（×）11、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)?！?2、陡坡上浮上勻稱(chēng)流必為急流，緩坡上浮上勻稱(chēng)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。(×)14、兩條明渠的斷面形狀、尺寸、糙率和通過(guò)的流量徹低相等，但底坡不同，因此它們的正常水深不等。(√)15、豎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?！?7、水頭損失可以區(qū)別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。 (×)19、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng)數(shù)值相等。（√）20、明渠過(guò)流斷面上各點(diǎn)的流速都是相等的。×21、緩坡上可以浮上勻稱(chēng)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(mǎn)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、恒定流一定是勻稱(chēng)流，層流也一定是勻稱(chēng)流。（×）27、紊流光潔區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)?！?8、陡坡上可以浮上勻稱(chēng)的緩流。(×)29、滿(mǎn)寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。(√)30、當(dāng)明渠勻稱(chēng)流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。(×)31、緩坡上只能浮上非勻稱(chēng)流緩流。（×）32、靜水壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無(wú)關(guān)。 (√)33、水泵的揚(yáng)程就是指水泵的提水高度。(×)34、恒定總流能量方程只適用于囫圇水流都是漸變流的情況。（×）35、平坡渠道中不可能發(fā)生勻稱(chēng)流。(√)36、當(dāng)明渠勻稱(chēng)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。(×)二、單項(xiàng)挑選題(填寫(xiě)唯一準(zhǔn)確答案的編號(hào))作用水頭相同時(shí)，孔口的過(guò)流量要比相同直徑的管咀過(guò)流量（2）(1)大;(2)?。?3)相同；(4)無(wú)法決定。2、按照靜水壓強(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。3、已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)l只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于（4）1層流區(qū)；2紊流光潔區(qū)；3紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；4紊流粗糙區(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（2）（1）1kN/m2（2）2kN/m2（3）5kN/m2（4）10kN/m25、紊流的斷面流速分布邏輯符合（1）1對(duì)數(shù)分布；2直線(xiàn)分布；3拋物線(xiàn)分布；4橢圓分布。6、長(zhǎng)管的總水頭線(xiàn)與測(cè)壓管水頭線(xiàn)（1）（1）相重合；（2）相平行，呈直線(xiàn)；（3）相平行，呈階梯狀；（4）以上答案都不對(duì)。7、滲流的達(dá)西公式只能適用于（1）(1)恒定勻稱(chēng)層流(2)恒定勻稱(chēng)紊流(3)恒定勻稱(chēng)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(guān)，即可判斷該液流屬（3）1層流區(qū)；2紊流光潔區(qū)；3紊流過(guò)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(yuǎn)離水躍銜接的條件是（3）(1)ht=hc02(2)ht>hc02(3)ht<hc02(4)無(wú)法決定11、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（2）（1）100；（2）10；（3）20；（4）50。12、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（4）（1）1kN/m2（2）2kN/m2（3）8kN/m2（4）10kN/m213、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;(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β等于（2）11；22；33；44。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；31.75～2.0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(wú)量綱數(shù)31急流和緩流；2勻稱(chēng)流和非勻稱(chēng)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)勻稱(chēng)流水深（4）臨界水深21、圖示容器中有兩種液體，密度2>1，則A、B兩測(cè)壓管中的液面必為(2)(1)B管高于A(yíng)管；(2)A管高于B管；(3)AB兩管同高。22、紊流的斷面流速分布邏輯符合（1）1對(duì)數(shù)分布；2橢圓分布；3拋物線(xiàn)分布；4直線(xiàn)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(guān)系是（1）1J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(h1)<J(h2)24、盛水容器a和b的