水力学基础试题及答案

水力学基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.温度升高时，液体的黏滞系数（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小2.静止液体中某点的静水压强，其大小与下列哪项因素无关？（）A.液面下的深度B.液体密度C.容器的形状D.重力加速度3.恒定流是指（）。A.流速大小不变的流动B.流线为平行直线的流动C.运动要素不随时间变化的流动D.各点流速相等的流动4.圆管层流中，断面平均流速v与管轴处最大流速vmA.vB.vC.vD.v5.圆管流动的临界雷诺数约为（）。A.200B.2000C.20000D.2000006.在紊流粗糙区（阻力平方区），沿程水头损失与断面平均流速的（）成正比。A.一次方B.1.75次方C.二次方D.0.5次方7.文丘里管是用来测量（）的仪器。A.流速分布B.压强C.流量D.黏度8.直径和作用水头均相同的圆柱形外管嘴与薄壁小孔口，管嘴出流的流量（）孔口出流的流量。A.大于B.小于C.等于D.无法比较9.明渠均匀流的水力坡度J、水面坡度Jp与渠底坡度iA.互不相等B.J=JC.JD.仅J10.佛汝德数FrA.惯性力与黏性力之比B.黏性力与重力之比C.惯性力与重力之比D.压力与惯性力之比二、判断题（每题1分，共10分）1.理想流体就是忽略黏性且不可压缩的流体。（）2.静止液体中的等压面一定是水平面。（）3.圆管层流中，沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比。（）4.均匀流过水断面上的动水压强按静水压强规律分布。（）5.紊流中瞬时流速可视为时均流速与脉动流速之和，脉动流速的时间平均值为零。（）6.明渠均匀流既可以发生在顺坡渠道中，也可以发生在平坡和逆坡渠道中。（）7.临界水深是指流量一定时，断面比能取最小值所对应的水深。（）8.短管是指管长较短、沿程水头损失可以忽略不计的管道。（）9.水跃是明渠水流由急流过渡到缓流时，水面突然跃起的局部水力现象。（）10.圆管紊流光滑区中，沿程阻力系数仅与雷诺数有关，与相对粗糙度无关。（）三、简答题（每题5分，共20分）1.简述静水压强的两个基本特性。2.写出理想液体恒定流沿流线的伯努利方程，并说明各项的物理意义及适用条件。z式中z为位置水头，表示单位重量液体相对基准面所具有的位能；pρg为压强水头，表示单位重量液体所具有的压能；适用条件：恒定流；不可压缩理想液体；质量力只有重力；沿同一流线。解析：实际液体具有黏性，流动中会产生水头损失，故实际液体沿流线的伯努利方程应在等式右侧减去损失水头hw3.何谓层流与紊流？圆管流动中如何判别？4.明渠均匀流的形成条件有哪些？四、计算题（共50分）1.（12分）一矩形平板闸门垂直挡水，闸门宽b=2m，高h=h静水总压力P矩形闸门对自身形心轴的惯性矩I压力中心水深h即压力中心在闸门顶边以下2.8−1=2.（14分）一文丘里管水平放置，进口直径d1=200mm，喉部直径d2=100mm，管内输送清水。进口与喉部之间用水银压差计测得读数Δh=150mmHg，水银密度ρAA由连续性方程v1A1对进口断面与喉部断面写伯努利方程（取管轴为基准面，z1pp由水银压差计得pp于是15Q3.（12分）一输水管道直径d=250mm，管长l=1000m，通过流量Q=50L/s。水的运动黏度ν=A断面平均流速v雷诺数R故管内为紊流。由达西—魏斯巴赫公式：h4.（12分）某梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.5，水深h=1.2m，底坡A湿周χ水力半径R由曼宁公式得断面平均流速v流量Q参考答案与解析一、单项选择题1.答案：B解析：液体温度升高，分子间距增大、分子间引力减弱，黏滞性减小；气体则相反。2.答案：C解析：静水压强p=3.答案：C解析：恒定流中流速、压强等运动要素仅是空间位置的函数，不随时间改变；同一时刻不同位置的流速可以不同。4.答案：B解析：圆管层流流速呈旋转抛物面分布，断面平均流速恰为最大流速的一半。5.答案：B解析：工程上一般取Recr≈20006.答案：C解析：粗糙区中沿程阻力系数λ与雷诺数无关，由hf=λ7.答案：C解析：文丘里管利用收缩段产生压差，由伯努利方程与连续性方程反算出流速和流量，广泛用于管道流量测量。8.答案：A解析：圆柱形外管嘴在收缩断面处形成真空，相当于增大了作用水头，其流量系数（约0.82）大于孔口的流量系数（约0.62）。9.答案：C解析：明渠均匀流中总水头线、测压管水头线（水面线）与渠底线三者平行，故J=10.答案：C解析：Fr=vgh二、判断题1.答案：正确2.答案：错误解析：只有在质量力仅为重力且为同一种连续液体的条件下，等压面才是水平面。3.答案：正确4.答案：正确5.答案：正确6.答案：错误解析：平坡（i=0）及逆坡（7.答案：正确8.答案：错误解析：短管是沿程损失与局部损失均较显著、需一并考虑的管道；长管才是沿程损失占主导、局部损失可忽略的管道。9.答案：正确10.答案：正确三、简答题1.答案：（1）静水压强的方向垂直指向作用面，即沿作用面的内法线方向；（2）静止液体中任一点处，静水压强的大小与作用面的方位无关，即同一点各方向的静水压强大小相等。3.答案：层流：流体质点有条不紊地分层运动，各层之间互不掺混，质点轨迹规则清晰。紊流：流体质点互相掺混、碰撞，运动轨迹杂乱无章，流速、压强等运动要素随时间脉动。判别：采用雷诺数Re=vdν。当R4.答案：（1）流动为恒定流，流量沿程不变；（2）渠道为长直的棱柱形渠道；（3）底坡为顺坡，即i>（4）渠道粗糙系数n沿程不变；（5）渠槽内无局部障碍物，水流远离进口、出口及闸、堰等干扰区。解析：明渠均匀流的本质是重力沿流向的分力与渠床阻力相