水力学习题及答案分解

1、水力学练习题及参考答案(正确的划“”，错误的划“×)1、 理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。()2、 图 中 矩 形 面 板 所 受 静 水 总 压 力 的 作 用 点 与 受 压 面 的 形 心 点 O 重 合 。 (× )3、 园管中层流的雷诺数必然大于3000。×4、 明槽水流的急流和缓流是用Fr 判别的，当Fr> 1 为急流。( )5、 水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。(×)6、 水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。(×)7、 达西定律适用于所有的渗流。(×)8、 闸孔出流的流量与闸前水

2、头的1/2 次方成正比。()9、 渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。( )10、 粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。( )11、 、 直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。(×)12、 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。13、 、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。()14、 、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×)15、 、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。()16、 、 直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。()17、 、 水力粗糙管道是表示

3、管道的边壁比较粗糙。×18、 、 水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。( )19、 牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。( × )20、 、 静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。()21、 明渠过流断面上各点的流速都是相等的。×22、 、缓坡上可以出现均匀的急流。()23、 静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。( )24、 满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。()25、 水深相同的静止水面一定是等压面。()26、 恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。(×)27、 紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关

4、。28、 陡坡上可以出现均匀的缓流。( ×)29、 满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。()30、 当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流 。( × )31、 缓坡上 只能 出现非均匀流缓流。（×）32、静水压强的大小与受压面的方位无关。（ ）33、 水泵的扬程就是指水泵的提水高度。（× ）34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（×）35、 平坡渠道中不可能 发生均匀流。（ ）36、 当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（）37、 水跃 只能 发生于平底明渠中。（× ）（填写唯一正确答案的编号）38

5、、 、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量（ 2）（1）大 ;（2）小；（3）相同；（4）无法确定。39、 根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（ 1 ）（1） 数值相等; （2） 数值不等;（3） 仅水平方向数值相等;（4） 铅直方向数值最大。3、 已知水流的沿程水力摩擦系数只与边界粗糙度有关， 可判断该水流属于（ 4）1 层流区；2 紊流光滑区；3 紊流过渡粗糙区；4 紊流粗糙区。4、 液体中某点的绝对压强为100kN/m 2，则该点的相对压强为（ 2）（1） 1 kN/m 2（2）2 kN/m 2（3） 5 kN/m 2（4）10 kN/m 25、紊流的断面

6、流速分布规律符合（ 1 ）1 对数分布；2 直线分布；3 抛物线分布；4 椭圆分布。6、 长管的总水头线与测压管水头线（ 1 ）（ 1 ）相重合；（ 2）相平行，呈直线；（ 3）相平行，呈阶梯状；（ 4）以上答案都不对。7、渗流的达西公式只能适用于（ 1）（1） 恒定均匀层流（2） 恒定均匀紊流（3）恒定均匀流；（4）非恒定流。8、液流的沿程水力摩擦系数与 边壁粗糙度和 雷诺数都有关，即可判断该液流属（ 3）1 层流区；2 紊流光滑区；3 紊流过渡粗糙区；4 紊流粗糙区。4 、堰流的流量与堰顶水头的2 成正比 。1 1/2 次；23/2 次方 ；32 次方；4 1 次方 。10、 溢流坝下泄水

7、流收缩断面水深hc0 的跃后水深为hc02 ， 形成远离水跃衔接的条件是（ 3）（1） ht = hc02（2） ht > hc02（3） h t < hc02（4） 无法确定11、 按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为（ 2）（ 1 ） 100；（ 2） 10；（ 3） 20；（ 4） 50。12、 液体中某点的绝对压强为108kN/m 2，则该点的相对压强为（ 4）（ 1） 1 kN/m 2（ 2） 2 kN/m 2（ 3） 8 kN/m 2（ 4） 10 kN/m 21)13 、 静止液体中同一点沿各方向上的压强(1) 数值相等; (2) 数值不等; (3

8、) 仅水平方向数值相等。14、 矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比 等于( 2)1 1 ；22 ；33 ；44 。15、水泵的扬程是指( 2)(1) 水泵提水高度；(2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；(3) 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。16、 紊流粗糙区的水头损失与流速成( 2)1 一次方关系；2 二次方关系；31.75 2.0 次方关系。17、 在平衡液体中，质量力与等压面( 3)( 1 )重合；( 2)平行；( 3)正交。18、 雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数31 急流和缓流；2 均匀流和非均匀流；3 层流和紊流；4 恒定流和非恒定流。19 、 闸孔出流的流量与闸

9、前水头3 成正比1 1 次方；22 次方 ；30. 5 次方 。20、共轭水深是指( 1)(1) 水跃的跃前水深与跃后水深(2) 溢流坝下游水流收缩断面水深(3) 均匀流水深( 4)临界水深21 、 图示容器中有两种液体，密度2 > 1 ，则A、 B 两测压管中的液面必为(2)(1) B 管高于 A 管；(2) A 管高于 B 管；(3) AB 两管同高。22、 紊流的断面流速分布规律符合( 1 )1 对数分布；2 椭圆分布；3 抛物线分布；4 直线分布。23 平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数J (h1)与J (h2)的关系是( 1)1J(h1)= J(h 2)2J(h1)>J(

10、h2)3 J(h1)< J(h2)24、 盛水容器a 和 b 的测压管水面位置如图(a)、 (b) 所示，其底部压强分别为pa和pb。若两容器内水深相等，则pa和pb的关系为( 1)( 1) pa > pb(2) pa <pb(3)pa = pb (4) 无法确定3）25、 层流断面流速分布规律符合1 对数分布；2 直线分布；3 抛物线分布；4 椭圆分布。26、 佛汝德数Fr 是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（ 1 ）1 急流和缓流；2 均匀流和非均匀流3 层流和紊流；4 恒定流和非恒定流。27、紊流中粘滞底层厚度比绝对粗糙高度大得多的壁面称为（ 1 ）1 ）光滑面2 过渡

11、粗糙面3）粗糙面（ 4）以上答案均不对（在空格中填写正确答案）1、 、 水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。2、 明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越小 。3、 底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3 种形式。4、 测量明槽流量的主要工具有_堰 _ 、 _量水槽_ 。5、 根据管道计算方法的不同，管道可分类为长管 和 短管 。6、 渗流的达西公式是v=kJ_。7、 测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。8、 计算明渠均匀流的公式是Q AC Ri 。9、 根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为（ 1 ）

12、直接水击和 （ 2）间接水击。10、 底流式消力池中产生的水跃，要求是_微淹没_形式的水跃消能率高且稳定。11、 按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为8 。12、 牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体，层流运动13、 理想液体与实际液体的主要区别是_是否存在液体的拈滞性14、 实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性，外因是边界条件的影响。15、 水跃是水流从_急 _流过渡到缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是减小 。16、 三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是B B四、问答题1、 什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑

13、液体的可压缩性？解： 可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。2、 有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。3、 什么是相对压强和绝对压强？4、 写出水力半径R 的表达式。5、 请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。6、 明渠的底坡可以分为哪些类型？7、 如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别

14、明渠水流的流态？8、 根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？9、 试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。10、 明渠均匀流产生的条件是什么？五、作图题（在题图上绘出正确答案）1. 定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同 ） （5 分 ）182、 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。v0=03、 定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎） （5 分 ）v0=0总水头线测压管水头v0=0v0=07、 糙率相同定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。6、绘出图中的受压曲面AB 上

15、水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。六、根据题目要求解答下列各题1、 图示圆弧形闸门AB（1/4 圆 ）, A 点以上的水深H 1.2m，宽 B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门 AB 上作用的静水总压力及作用方向。解 ：水平分力铅垂分力静水总压力Px=pc× Ax=74.48kNPy= × V=85.65kN,P2= Px2+ Py2,P=113.50kN,tan = Py/Px=1.15=49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、 图示一跨河倒虹吸圆管，管径d 0.8m， 长l=50 m， 两个 30HARBO RQ。折角、

16、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2， 2=0.5， 3=1.0，沿程水头损失系数 =0.024， 上下游水位差H=3m。 若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量解 ： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建 立能量方程lv2H hw （）4R2g计算圆 管道断面的水力半径和局部水头损失系数R A d/4 0.2m,0.2 2 0.5 1.0 1.9将参数代入上式计算，可以求解得到3v 4.16m/s , Q vA 2.091m /s即 倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s 。3、 某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气（如题图），喷嘴

17、出口直径d2=2.0cm。 用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN m2， 管路内流速v1=0.706m/s。 求水流对喷嘴的水平作用力F （可取动量校正系数为1）解： 列喷嘴进口断面11 和喷嘴出口断面2 2 的连续方程：得 喷嘴流量和出口流速为：Q v1 A10.00314对于喷嘴建立x 方向的动量方程p1 A1 RQ(v2x v1x )R p3A3Q(v2 v3) 187.8 N水流对喷嘴冲击力:F 与 R, 等值反向。4、 有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b 1.5m，槽长L 120m。进口处槽底高程Z1=52.16m， 出口槽底高程Z2 52.04 m， 当槽

18、中均匀流水深h0=1.7m 时， 试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。解： i= ( Z1-Z2) /L = 0.001A bh2.55 m2x b 2h 4.9 mAR 0.52mxC1 nR16 64.06 m 12 /sv=C (Ri)0.5 1.46m/sQ= vA= 3.72m3/s。5、 有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b 1.5m,槽长L 116.5m。进口处槽底高Z1=52.06m，当通过设计流量Q 7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底坡Z 2？6、 图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出h=5 m， 短

19、管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍， 取动能校正系数=1 。求管嘴的出流速度v 及此射流达到的高度z。7、 求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m， 板宽B 3m。8、 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b= 0.8m，长l=50 m，两个30。 折角、进口和 1=0.2， 2=0.5， 3=1.0，沿程水头损失系数 =0.024Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。9、 有一水电站引水钢管，管道长度L=2000 m ，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波C 1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水

20、击。试判断水击类型；并求管中水击压强水头H。10 、 测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。已知试验段AB 长 10 m ，管径d 0.05 m，弯管曲率半径R d，管段沿程水力摩擦系数 0.0264 ，实测 AB 两端测压管水头差h 0.63 cm， 100 秒钟流入量水箱的水体体积为0.028 m3，试求弯管局部水头损失系数。11、 有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b 1.5m，槽长L 120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2 52.04 m，当槽中均匀流水深h0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q。12、 某溢流坝下

21、收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q 14.72m2/s，当坝下游水深ht=4.7m 时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc22）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？解：1）计算临界水深hk， 判断收缩断面和下游水流流态，hk 3gq23 149.7.8222.81m因为收缩断面水深hc =1.1 m hk 为急流，下游水深ht=4.7m hk 为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc2hc ( 1 8 q 1)hc22ghc31.114.722( 1 831) 5819.8 1.13 5.81mhc2 ht ，该水跃为远驱水跃。3

22、）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。13 、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b 3m。H 4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m，Q=18m 3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。14 、 已知如图所示水平安装的文丘里流量计，已测得压强p1 =0.5m，p2 =-0.2m，水管的横断面积A1=0.002m2， A2=0.001m2, 不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量Q 为多少？15、 管道直径d = 10 mm，通过流量Q = 20 cm3/s，运动粘度= 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为d = 30 mm，水温、流量不

23、变，问管中水流属何种流态？16、 有一水电站引水钢管，管道长度L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C 1172 m/s。由于管道末端阀门在2 秒内完全关闭，产生水击。试判断水击类型；并求管中水击压强水头 H。17、 某矩形断面河道中建筑有一座WES 堰型溢流坝，溢流堰宽b 10m，在设计水头Hd=2.50m 时的流量系数为md=0.502，堰高P1=16m。问：（ 1 ）不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q 。（ 2）若坝下收缩断面处水深hc=0.8m，当坝下游水深h t=3.5m 时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？

24、18、 有一矩形断面渠道底宽b 1.5m， 底坡 i 0.0004， 糙率n 0.014， 当槽中均匀流水深h0=1.7m 时，试求通过的流量Q 。19、 图示一水平放置的弯管，直径D= 0.2 m，转角 =90°， 1 1 断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m 2， 2 2 断面与大气连通，管中流量为Q 0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校正系数和动量修正系数均为1 ）1D2012220、 求图中圆弧形闸门AB 所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m ，板宽B 2m。2721、 有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 6m，当

25、Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。22、 某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。23、 某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b 6 m，闸前水深为H=4m，闸孔流量系数 =0.45，闸门开度e=0.5m，闸底板与渠底齐平。（ 1 ） 不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。（ 2） 若闸下收缩水深hc 0.4m，下游水深ht=2.5m，判断闸下水跃衔接的形式，并确定是否需要修建消力池？。24、 如图所示矩形平板闸门

26、AB 宽 b=3m，门重 G=9800N， =60°，h1=1m， h2=1.73m。试求：下游有水时启门力T，25、 有一水平放置的管道（如图）。管径d1=10 cm， d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。 不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。 求水流作用于收缩段管壁上的力。26、 有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。27、 有一单孔水闸，平板闸门孔宽3.0 m，闸门开度e = 0.5m，闸前水深H 6.0 m，闸孔流量系数 =0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。28、 水温10。 C 时水流的运动粘滞系数为流速为 100 cm/s，试判别水流流态。= 0.0131 cm2/s，水管的直径为10 cm，管中29、 有一矩形断面渠道均匀流，底宽b =10 m，水深 h = 3 m，糙率n = 0.014，底坡i =0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C 和流量Q，并判别是急流还是缓