水力学期末考试复习题及答案2

1、水力学期末测试复习题及答案1、选择题：(每题2分)(1)在水力学中,单位质量力是指(c)a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力.(2)在平衡液体中,质量力与等压面(d)a、重合；b、平行c、相交；d、正交.(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,那么该点的相对压强为ba、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2(4)水力学中的一维流动是指(d)a、恒定流动；b、均匀流动；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动.(5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(b)a、8;b、

2、4;c、2;d、1.(6)液体流动的沿程水力摩擦系数九与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于ca、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区(7)忽然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击.水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,那么管道中原来的流速V0为ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m(8)在明渠中不可以发生的流动是(c)a、恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流.(9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(b).a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流.(10)底宽b=1.5m

3、的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,渠中某处水深h=0.4m,那么该处水流的流态为ba、缓流；b、急流；c、临界流；(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(d)成正比.a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方(12)渗流研究的对象是(a)的运动规律.a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水.(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有ba、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰(14)按重力相似准那么设计的水力学模型,长度比尺入l=100,模型中水深为0.1米,那么原型中对应点水深为和流量比尺为da、1米,入Q=1000;b、10米,入Q=100;c、1米,入Q=100000;d

4、、10米,入Q=100000.2、判断题：(每题2分)(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强.(x)(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动.(x)(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比拟粗糙.(x)(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因.(T)(5)同样条件下直接水击比间接水击更不平安.(T)(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流.(X)(7)矩形断面水力最正确断面的宽深比0=2.(T)(8)断面比能沿流程总是减小的.(X)(9)在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大.(X)(10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形.(T)3、填

5、空题：(每题24分)(1)牛顿内摩擦定律适用的条件是和.答案：层流运动,牛顿液体(2)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,那么该点的相对压强为kN/m2,真空度为.答案：2,不存在.(3)只受重力作用,静止液体中的等压面是.答案：水平面.(4)实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是,0答案：液体存在粘滞性和边界的影响.(5)水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h_hk,弗汝德数Fr1.(填写、=、符号)答案：,.(6)在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,那么水跃的跃后水深越_.答案：大.(7)根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为和.答案：短管,长管.(8)在水击计算中阀门关

6、闭的时间Ts水击相长Tr的水击,称为水击,把TsTr的水击称为水击.答案：直接,问接.(9)a2型水面曲线是发生在坡上的流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程(指增大、减小或不变)答案：陡坡,缓流,减小.(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的次方成正比.答案：3/2.(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共腕水深''、,hcht(ht为下游河道的水深,填写、=、符号)答案：填写、=、符号(12)按重力相似准那么设计的溢流坝水力模型,长度比尺入l=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,那么原型中对应点的流速为vp=m/s.答案：4m/s.5、

7、作图题：(1)定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线.(5分)V0=0解：(2)定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线,并注明曲线名称及流态.(各渠段均充分长,各段糙率相同)(5分)解：6、计算题：(1)图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为A=0.64m2,长l=50m,两个30°折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为11=0.2,(2=0.5,(3=1.0,沿程水力摩擦系数入=0.024,上下游水位差H=3m.求通过的流量Q?10分解：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lv2八H=hw=K十£之一5分4R2g计算方形管道断面的水力

8、半径和局部水头损失系数AR=0.2m,'、=0.220.51.0=1.9将参数代入上式计算,可以求解得到v=4.16m/s,Q=vA=2.662m3/s5分即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s.2从水箱接一橡胶管道及喷嘴如图.橡胶管直径D=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm.水头H=5.5m.由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m.用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N;cm2.如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v0=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1.15分解：以过喷嘴中央的水平面为基准面,列水箱渐变流断面11和喷嘴出口断面22的能量方程2H+0+0=

9、0+0+幺+0.55分2g求得喷嘴出口流速和流量为v2=v2gx5=9.9SQ=V2A2=0.00031叫3/1.5分橡胶管道内的流速为对于喷嘴建立x方向的动量方程1分v3=0.706m/6.5分P3A3-R=-：Qv2x-v3xRpp3A3-：QV2-V3=187.79N水流对喷嘴冲击力为R-R即为手握喷嘴所需之力.1分3有一梯形渠道,底宽b=10m,水深h=3m,边坡为1:1,糙率n=0.014,底坡i=0.001.如流动在紊流粗糙区,求通过的流量Q.9分解：计算渠道断面水力要素,湿周水力半径舍齐系数通过的流量过流断面面积A=bh+mh2=39m21.5分1.5分1分2分3分x=b21m2

10、h=18.49mAR=2.11mxC=1r%=80.90m12/snQ=ACRi0.5=144.93m3/s4某矩形断面渠道中筑有一溢流坝.渠宽B=18m,流量Q=265m3/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m,当坝下游水深ht=4.7m时,问：12分1坝下游是否发生水跃4分2如发生水跃,属于何种形式的水跃?4分4分hk3是否需要修建消能工假设需要修建消能工,估算消力池深.解：1计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态,q=Q/B=265/18=14.72m3/sm=2.81m由于收缩断面水深hc=1.1mvhk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

11、2计算收缩断面处水深hc的共虹水深hchc=%18q2(Io2ghc-1)1.1/.O14.722(.183.9.81.13一1)=5.81m由于hc>ht,该水跃为远驱水跃.3溢流坝下游发生远驱水跃,需要修建消力池.估算消力池深d,取水跃淹没系数q=1.05那么池深约为d=qhc'-ht=1.0535.81-4.7=1.40m水力学模拟题20一、选择题每题1分,共5分1、明渠均匀流可能发生在：A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；G逆坡棱柱形渠道；D都有可能.2、某水库水深为10m处的绝对压强为：A.10kPa;B.98kPa;C.147kPa;D.196kPa.3、在圆管流

12、中,层流的断面流速分布符合：A、均匀规律；B、直线变化规律；C、抛物线规律；D、对数曲线规律.4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：A. A.1=34d,H0>9m；B. B.l=34d,H0<9m；C. C.l>34d,H0>9m;D. D.l<34d,H0<9mo5、粘性液体总水头线沿程的变化是：E. A.沿程下降;B.沿程上升；C.保持不变；D.前三种情况都有可能.二、填空题每空2分,共12分1、水力最优矩形断面的宽深比是,其水力半径等于的一半.2、水的运动粘滞系数随温度的升高而,它的单位是.3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而.4、明渠均匀流的和等物理

13、量沿程不变.5、在流量一定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时,随底坡的增大,正常水深将,临界水深将°6、由于薄壁堰具有稳定的和关系,一般多用于实验室及小河渠的测量.五、计算题共65分1、某有机玻璃矩形断面明渠,底宽b=0.15m,水深h=0.065m,渠底坡i=0.02,均匀流时测得流量Q=20L/s,试求渠道的粗糙系数n值.10分2、一矩形断面渠道,如下图.闸前水深H=14m,闸门开启高度e=1m,渠道底宽b=3m,闸孔垂直收缩系数£=0.62,闸门局部水头损失系数二=01,两段渠道的底坡分别为：i1=0,i2=0.05,渠道糙率n=0.04,不计闸前行进流速,试判别

14、第二段渠道中的水流为缓流或急流并定性绘出两段渠道中的水面曲线两段渠道均充分长.提示:能量方程求出流量,在求出临界水深以及临界底坡15分3,3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝.渠宽b=18m,流量Q=265m/s,坝下收缩断面处水深hc=1.1m,当坝下游水深ht=5m时,试1判别收缩断面处和坝下游的流态2下游是否需要修建消能工15分4、如下图为一平面闸门总压力的大小和作用点.AB,宽b=5m,闸门在水深H=8m下工作.求闸门所受静水10分5、图示一跨河倒虹吸管,管道直径局部水头损失系数分别为I1=0.2,d=1.0m,管道总长l=50m,折角、进口和出口的I2=0.5,I3=1.0,沿程水头损失

15、系数入=0.024,上下游水位差H=5m,求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线15分水力学答案、选择题每题1.B2.D3.C1分,共4.B5.、填空题每空2分,共2;水深5分A12分22、降低；m/s3、减小4、水深和断面平均速度5、减小；6、流量和五、计算题1.10分不变水头；流量共65分解：过水断面面积湿周=b.2h02A=bh=0.150.065=0.00975m2=0.1520.065=0.28mR水力半径21n=R3i2Q2、10分0.00975-0.0348m0.28210.00975t5-0.034830.022=0.00850.0173解：hc=£=0.6

16、21=0.62m由能量方程得H=hcc22v_2g2gVc2gH-hc_2“14一°.62=15.44m/s10.1_一_3Q=AcVc=hcbVc=0.62315.44=28.72m/shKQ2,28.722.一2=3：2=2.11mgb2；9.832临界水深时所对应的个水力要素为：K=b2hK=322.11=7.22m1cck=_Rkn1610.041n1f/s1KCKBK9.87.2224.4623=0.0394由于为急流.i>iK,故第二段渠道为陡坡,且综合分析其水面线为b2型降水曲线,h<hK,水流*4.72m3/sm183、15分Qq一解：1bhc=1.1m&

17、lt;hK,几=5m收缩断面处为急流,下游水流为缓流,所以溢流坝下游必(2)ht<hc",下游发生远离式水跃.定发生水跃.0.614.722=(.183-1)=5.81m2；9.81.134、(10分)H29.882Pb=5=1568KN解：22H8_e=2.67m335、(15分)=0.568解：50.0.024-0.520.21.01.0Q=cA.2gH=0.5681.0229.85=4.41m3/s4水力学练习题及参考答案、是非题正确的划,错误的划"X1、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

18、O重合.X3、园管中层流的雷诺数必然大于3000.X4、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.X6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动.X6、达西定律适用于所有的渗流.X7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比.,8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同.,9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因.,10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心.X11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关.12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流.,13、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

19、流量系数大.X14、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.,15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合.,16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比拟粗糙.X17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失.,18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体.X19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等.,20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的.X21、缓坡上可以出现均匀的急流.,22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,那么该点相对压强为-50kPa.,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、

20、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流.X27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关.28、陡坡上可以出现均匀的缓流.X29、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.X32、静水压强的大小与受压面的方位无关.(V)33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度.(X)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.(X)35、平坡渠道中不可能发生均匀流.(V)36、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流定是急流.37、水跃只能发生于平底明渠中.(X)(X)缓坡上只能出现非均匀流缓流.2、大；(2)小；(3)相同；(4)无法确定.根据静水压强的

21、特性,静止液体中同一点各方向的压强数值相等;(2)数值不等;(3)3、水流的沿程水力摩擦系数仅水平方向数值相等；(4)铅直方向数值最大九只与边界粗糙度有关,可判断该水流属于(4)(1)层流区；3紊流过渡粗糙区4、液体中某点的绝对压强为11)1kN/m(3) 5kN/m(2)紊流光滑区(4)紊流粗糙区100kN/m21,那么该点的相对压强为,一、一2(2) 2kN/m,、一2(4) 10kN/m5、紊流的断面流速分布规律符合(1科数分布;(2户线分布;(3次物线分布;(4帆圆分布.长管的总水头线与测压管水头线(1)相重合；(3)相平行,呈阶梯状；(2)相平行,呈直线;以上答案都不对.7、渗流的达

22、西公式只能适用于(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.(1)二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、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(3)(1)层流区；(3)紊流过渡粗糙区紊流光滑区紊流粗糙区液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关,即可判断该液流属堰流的流量与堰顶水头的(2成正比.(1)1/2次;(2)3/2次方;(3)2次方;(4)1次方10、溢流坝下泄水流收缩断面水深是hc0的跃后水深为hc02,形成远离水跃衔接的条件(3)ht=hc02(2)ht>hc02ht<hc02(4)无法确定(2)(1) 100;(2)

23、 10;(3) 20;(4) 50.(4)12、液体中某点的绝对压强为108kN/m11、按重力相似准那么设计模型,假设几何比尺为100,那么流速比尺为,那么该点的相对压强为,-、-2(2)2kN/m,-、一2(3)8kN/m,、一2(4)10kN/m(1)(2)(1)水泵提水高度(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失;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)仅水平方向数值相等14、矩形断面明渠水力最正确断面的宽深比3等于(J(h1)=J(h2)1；15、水泵的扬程是指(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(1)一次方

24、关系;(2)二次方关系;(3)1.752.0次方关系.(3)(1)重合;(2)平行；(3)正交.17、在平衡液体中,质量力与等压面18、雷诺数是判别以下哪种流态的重要的无量纲数(1)急流和缓流3层流和紊流;均匀流和非均匀流恒定流和非恒定流.19、闸孔出流的流量与闸前水头(1)1次方20、共轲水深是指(3押正比(2)2次方(3)0.5次方(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(4)临界水深21、图示容器中有两种液体,密度马>科,那么A、B两测压管中的液面必为(2)B管高于A管;(2)A管高于B管；AI：AB两管同高.(3)均匀流水深22、紊流的断面流速分布规律

25、符合椭圆分布(1)对数分布直线分布.(3)抛物线分布23平底棱柱形明渠发生水跃,其水跃函数J(%)与J(h2)的关系是2J(h1)>J(h2)3J(h1)<J(h2)Pa(1) Pa>Pb(2) Pa<PbPa=Pb(4)无法确定24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示,其底部压强分别为和pb.假设两容器内水深相等,那么pa和pb的关系为25、层流断面流速分布规律符合31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是判别以下哪种流态的重要的无量纲数11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

26、滞底层厚度6比绝对粗糙高度大得多的壁面称为11光滑面2过渡粗糙面3粗糙面4以上答案均不对三、填空题在空格中填写正确答案1、水力模型的重力相似准那么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,那么跃后水深越小.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_o5、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=ACjRi.9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的比照关系,水击可分

27、类为（1） 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、按重力相似准那么设计的模型中,几何比尺为64,那么流速比尺为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一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：外因是初界条件的影孙15、水跃是水流从_1J流过渡到上流的局部水力现象；当流量一定,跃前水深增大时,那么跃后水深是减小.16、三种液体盛有容器中,如下图的四条水平面,其中为等压面的是B-B六、根据题目要求解答以下各题1、图示圆弧形闸门AB1/4圆,A点以上的水深H

28、=1.2m,闸门宽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Px=pcxAx=74.48kN铅垂分力Py=丫xV=85.65kN,静水总压力P2=Px2+Py2,P=113.50kN,tana=Py/Px=1.15of49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心.II2、图不一跨河倒虹吸圆官,官径d=0.8m,长l=50m,两个30V折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为?1=0.2,?2=0.5,I3=1.0,沿程水头损失系数入=0.024,上下游水位差H=3m.假设上下游流速水头忽略不计,求通过倒虹吸管的流量Q.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H=hw=('4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数A一R=d/4=0