2025年大学（水利水电工程）水力学综合试题及解析

2025年大学（水利水电工程）水力学综合试题及解析

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.水力学中研究液体运动的两种方法是（）A.拉格朗日法和欧拉法B.理论分析法和实验法C.连续介质模型和理想流体模型D.一维流动和二维流动2.理想液体的特征是（）A.不可压缩B.无黏性C.符合牛顿内摩擦定律D.以上都是3.恒定流是指（）A.流动随时间按一定规律变化B.各空间点上的运动要素不随时间变化C.各过流断面的速度分布相同D.迁移加速度为零4.均匀流的特征是（）A.流线相互平行B.流线是直线C.同一流线上各点的流速相等D.过水断面为平面5.雷诺数反映了（）A.重力作用与黏滞力作用之比B.惯性力作用与重力作用之比C.惯性力作用与黏滞力作用之比D.压力作用与黏滞力作用之比6.圆管层流的沿程水头损失系数与（）有关。A.雷诺数B.管壁粗糙度C.流速D.管径7.突然扩大管的局部水头损失系数ζ主要取决于（）A.流速比B.管径比C.雷诺数D.粗糙度8.作用在液体上的质量力有（）A.压力B.摩擦力C.重力D.表面张力9.水跃是指（）A.从急流过渡到缓流的局部水力现象B.从缓流过渡到急流的局部水力现象C.水流速度突然增大的现象D.水流速度突然减小的现象10.渗流的达西定律适用于（）A.层流B.紊流C.急流D.缓流第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每空1分。请将答案填在题中的横线上。1.水力学中，液体的主要力学性质有______、______、______和______。2.液体运动的基本方程包括______方程和______方程。3.明渠均匀流的形成条件是______、______和______。4.堰流的类型有______堰、______堰和______堰。5.渗流的基本定律有______定律和______定律。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述拉格朗日法和欧拉法的区别。2.什么是水力坡度？它与沿程水头损失有什么关系？3.简述水跃的能量转换过程。4.简述渗流的边界条件。四、计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。1.有一水平放置的圆管，直径d=200mm，管中水流流量Q=0.1m³/s，水温t=20℃。已知20℃时水的运动黏滞系数ν=1.01×10⁻⁶m²/s。试判断管中水流的流态。2.一矩形断面渠道，底宽b=4m，通过流量Q=10m³/s，水深h=1.5m。已知渠道糙率n=0.02，底坡i=0.001。试求渠道中的平均流速v和沿程水头损失hf。五、案例分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题。阅读给定材料，回答问题。材料：某水利枢纽工程中，有一溢洪道。溢洪道进口为宽顶堰，堰顶高程为100m，上游水位为110m，下游水位为95m。溢洪道宽度b=2Om，堰前行近流速v0=2m/s。已知宽顶堰的流量系数m=0．34，侧收缩系数ε=0.96。问题：计算溢洪道的泄流量Q。答案：第I卷1.A2.B3.B4.A5.C6.A7.A8.C9.A10.A第II卷二、1.惯性、重力、黏滞性、压缩性2.连续性、能量3.明渠必须是长而直的棱柱形渠道、渠道底坡i应保持不变、渠道表面的粗糙系数n应沿程不变4.薄壁、实用、宽顶5.达西、杜比三、1.拉格朗日法着眼于液体中各个质点的运动情况，跟踪每个质点，描述其运动参数随时间的变化规律；欧拉法着眼于流场中各空间点上液体质点的运动情况，描述运动参数在空间点上的分布及其随时间的变化规律。2.水力坡度是单位长度流程上的水头损失。它与沿程水头损失的关系是：沿程水头损失等于水力坡度与流程长度的乘积。3.水跃发生时，水流从急流状态过渡到缓流状态，水流的动能大量转化为势能，同时伴随着能量损失。4.渗流的边界条件有第一类边界条件，即给定渗流区域边界上的水头值；第二类边界条件，即给定边界上的法向渗流流速分量；第三类边界条件，即给定边界上的水头与法向渗流流速分量之间的关系。四、1.解：首先计算圆管的断面平均流速v=Q/A，A=πd²/⁴。v=0.1÷(π×0.2²/4)≈3.18m/s。然后计算雷诺数Re=vd/ν。Re=3.18×0.2÷(1.01×10⁻⁶)≈6.2×10⁵＞2000，所以管中水流为紊流。2.解：先计算过水断面面积A=bh=4×1.5=6m²。平均流速v=Q/A=10÷6≈1.67m/s。根据谢才公式v=C√(Ri)，其中R=A/χ（χ为湿周），χ=b+2h=4+2×1.5=7m，R=6/7≈0.86m。由曼宁公式C=(1/n)R^(1/6)，C=(1/0.02)×0.86^(1/6)≈50.3。则i=v²/(C²R)=1.67²/(50.3²×0.86)≈0.001。沿程水头损失hf=iL（L为渠道长度，这里未给出，假设为