水力学考试试题(卷)和答案解析

1、选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）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。答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。答案：d（3）液体中某点的绝对压强为lOOkN/nf,则该点的相对压强为a、1kN/nrb、2kN/nrc、5kN/nrd、10kN/nr答案：b（4）水力学中的一维流动是指（）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。答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值（）a、8；b、4；c^2；d>1。答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数人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a、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区答案：c（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头”=250m,则管道中原来的流速V。为a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以发生的流动是（ ）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。答案：c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（ ）。a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。答案：b（10）底宽b=L5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深人=0.4m,则该处水流的流态为a、缓流；b>急流；c、临界流；答案：b（11）闸孔出流的流量。与闸前水头的”（ ）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）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。答案：a（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计 b、毕托管c、测压管d、薄壁堰答案：b（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺入l=100,模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米，入q=1000；b、10米，XQ=100：c、1米，XQ=100000；d、10米，XQ=100000o答案：d2、判断题：（每小题2分）TOC\o"1-5"\h\z（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （ ）答案：错误（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ）答案：错误（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ）答案：错误（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ）答案：正确（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ ）答案：正确（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ）答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比£=2。 （ ）答案：正确（8）断面比能沿流程总是减小的。 （ ）答案：错误（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。（ ）答案：错误（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。（ ）答案：正确3、填空题：（每小题2〜4分）（1）牛顿内摩擦定律适用的条件是和o答案：层流运动，牛顿液体

(2)液体中某点的绝对压强为100kN/nf,则该点的相对压强为kN/m2,真空度为o答案：2,不存在.(3)只受重力作用，静止液体中的等压面是o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，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，其水深人—鼠,弗汝德数Filo(填写＜、=、〉符号)答案：〉，＜o(6)在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越—o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o答案：短管，长管。(8)在水击计算中阀门关闭的时间Ts＜水击相长Tr的水击，称为水击,把口〉。的水击称为水击。答案：直接，间接。(9) 42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n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：3/2o(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深山的共枕水深

h； 包心为下游河道的水深，填写＜、=、〉符号)答案：填写＜、=、〉符号(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺3l=25,当模型中某点的流速为Vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为Vp= m/s。答案：4nVso4、问答题：(每小题4、问答题：(每小题34分)(1)什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。(2)“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数人的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中X仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，人仅是Re的函数；在紊流光滑区、=fi（Re）；过渡区人=f2（Re,-）；粗糙区、=f3（-）,紊流粗糙区又称为阻力平方区。R R（4）为什么舍齐公式v=Cy[Ri只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。（5）流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速〃=打，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v=kJo5、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）P*° r工解:（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（5分）（5分）6、计算题：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为4=0.64nJ,长/=50m,两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为C1=0.2,42=05《3=1。沿程水力摩擦系数入=0.024,上下游水位差”=3m。求通过的流量。？ （10分）由77777777777777由77777777777777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”=儿=（磋+*）/ （5分）计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR=—=02m,

ZAR=—=02m,

Z万=0.2x2+0.5+L0=L9将参数代入上式计算，可以求解得到v=4.16m/s,Q=vA=2.662m3/s（5分）即倒虹吸管内通过的流量为2.662nf/s。

（2）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径O=7.5cm,喷嘴出口直径J=2.0cmo水头”=5.5m。由水箱至喷嘴的水头损失力w=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%=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。（15分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1一1和喷嘴出口断面%=0,取动能校正系数和动量校正系数均为1。（15分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1一1和喷嘴出口断面2—2的能量方程"+0+0=0+0+工+0.5

2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2=而装=9.91%（5分）g=v2A2=0.000314m/橡胶管道内的流速为%=3=0.706%（1.5分）（1分）对于喷嘴建立x方向的动量方程P.A.-R=PpQ（y2x-v.x）H=p3A3-2。（匕一匕）=187.79N （6.5分）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，底宽水深h=3m,边坡为1:1,糙率n=0.014,底坡20.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量。。 （9分）解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积A=bh+mh2=39m2 （1.5分）

湿周水力半径舍齐系数通过的流量x二Z?+2J1+巾湿周水力半径舍齐系数通过的流量AR=-=2A1m

x=80.90m//s

ng=AC(/?0°5=144.93m3/s（L5分）（1分）（2分）（3分）（L5分）（1分）（2分）（3分）下收缩断面处水深队=l1m,当坝下游水深/『4.7m时，问：1）坝下游是否发生水跃？2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？3）是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。解：D计算临界水深辰，判断收缩断面和下游水流流态，4=但=2.81m（12分）（4分）（44=但=2.81m（12分）（4分）（4分）（4分）因为收缩断面水深//c=1.1m＜/jk为急流，下游水深九=4.71】1＞显为缓流,所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深皮的共聊水深h；=5.81mJ小+8x工一1)

2V9.8x1.13=5.81m因为h；〉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/取水跃淹没系数巧=1.05则池深约为d=叼h；-At=1.05x5.81-4.7=1.40m一、是非题（正确的划“J”，错误的划“X）(V)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。(V)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。（X）TOC\o"1-5"\h\z3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 （X）4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当F1>1为急流。 （J）5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （X）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （X）6、达西定律适用于所有的渗流。 （X）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （J）8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 （J）9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 （J）10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （X）11>层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 （J）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。 （J）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流量系数大。 （X）14、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。 （J）15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （J）16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （X）17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 （J）18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 （X）19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （V）20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 （X）21、缓坡上可以出现均匀的急流。 （J）22、静止水体中，某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。 （J）24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 （J）25、水深相同的静止水面一定是等压面。 （J）26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （X）27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 （J）28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 （X）29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 （J）30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 （X）31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 （X）32、静水压强的大小与受压面的方位无关。 （J）33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 （X）(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。TOC\o"1-5"\h\z36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 （J）37、水跃只能发生于平底明渠中。 （X）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 （2）（1）大； （2）小： （3）相同； （4）无法确定。2、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我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/n3则该点的相对压强为 （2）（1）1kN/nf （2）2kN/nr（3）5kN/m2 （4）10kN/m25、紊流的断面流速分布规律符合 （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 。9、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hc0的跃后水深为hm,形成远离水跃衔接的条件是（3）（l）lit=hc02Q）A，震。？ （3）h1Vhe02 （4）无法确定TOC\o"1-5"\h\z11、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）（i）100； （2）10； （3）20； （4）50o12、液体中某点的绝对压强为108kN/mL则该点的相对压强为 （4）（1）1kN/m2 （2）2kN/m2（3）8kN/m2（4）10kN/nr13、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）（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佳断面的宽深比B等于 （2）

(1)1； (2)2； (3) 3； (4) 4o15、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； (3)1.75〜2.0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 (3)(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。19、闸孔出流的流量与闸前水头(3)成正比(1)1次方； (2)2次方：(3)0.5次方。20、共拢水深是指 (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)临界水深两测压管中的液面必为 (2)(3)A8两管同高。ABp2(1)21、图示容器中有两种液体，密度P2>P1,则A、(1)B管高于A两测压管中的液面必为 (2)(3)A8两管同高。ABp2(1)22、紊流的断面流速分布规律符合(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(hD与八星)的关系是 (1)(1)J(hi)=J(hz)(2)J(lu)>J(li2)(3)J(hi)<J(h2)24、盛水容器。和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示，其底部压强分别为1%和pg若两容器内水深相等，则%和的关系为 (1)(1)1\>PbQ)1八<Pb⑴1\=Pb(4)无法确定TOC\o"1-5"\h\z25、层流断面流速分布规律符合 (3)(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6比绝对粗糙高度A大得多的壁面称为 (1)(1)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则是模型与原模的佛汝德数相同。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一、 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=是一°7、测量管道流量的主要仪器有文正里流量计、涡轮流量计。8、计算明渠均匀流的公式是Q=AC晒o9、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)直接水击和(2)间接水击o10、底流式消力池中产生的水跃，要求是一微造逡一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一牛顿流体，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，外因是一边界条件的影响。15、水跃是水流从生流过渡到四流的局部水力现象：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？4O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4与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态？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