水力学期末考试复习试题和答案解析

1、复习水力学期末考试的问题和答案1.选择题： (每个小问题2分)(1)在水力学中，单位质量力是指(c)一、单位面积液体的质量力；施加在单位体积液体上的质量力；C.施加于单位质量液体的质量力；液体单位重量的质量力。(2)在平衡液体中，质量力和等压面(D)一、重叠；b，平行c，相交；正交的。(3)如果液体中某一点的绝对压力为100kN/m2，则该点的相对压力为ba、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2(4)水力学中的一维流动是指(d)一、恒定流量；b、均匀流动；层流运动；运动元素只与一个坐标的流动有关。(5)压力管道直径D与管流水力半径的比值d /R=(b)a

2、、8；b、4；c、2；d、1 .(6)已知液流的水力摩擦系数L与侧壁的相对粗糙度和雷诺数Re有关，也就是说，可以判断液流属于c一、层流区；湍流平滑区；c、湍流过渡粗糙区；d、湍流粗糙区(7)突然完全关闭管道末端的阀门，导致直接水锤。假设水锤波速c=1000m米/秒，水锤压头H=250m米，管道中的原始速度v0为ca、1.54米b、2.0米c、2.45米d、3.22米(8)明渠中不能出现的流量为(C)一、恒定均匀流量；恒定不均匀流量；不稳定均匀流；非定常非均匀流。(9)缓坡明渠不能出现的流量为(b)。一、均匀缓慢流动；均匀急流；c、不均匀缓慢流动；非均匀射流。(10)对于底部宽度b=1.5m的矩

3、形明渠，流量q=1.5m3/s。如果已知渠道某处水深h=0.4m，则该处的流态为b一、缓慢流动；急流；临界流量；(11)闸门孔的流量q与闸门前水头的H(d)成正比。a，1功率b，2功率c，3/2功率d，1/2功率(12)渗流研究的对象是(a)的运动规律。重力水；b .毛细水；气态水；d，拍摄水。(13)测量水箱中某一点水流速度的仪器是b。A.文丘里流量计b、皮托管c、压力计d和薄壁堰(14)根据重力相似准则设计的水力模型，长度尺度L=100，模型水深为0.1m，原型对应点水深为d，流量尺度为da，1m，q=1000；b，10m，q=100；c，1m， q=100000。d，10m，Q=1000

4、00。2.对错： (每个小问题扣2分)(1)任何受压表面上的平均压力等于受压表面质心处的压力。(x)(2)水总是从压力大的地方流到压力低的地方。(x)(3)水力粗糙管道是指管道的侧壁粗糙。(x)(4)粘度是液体压头损失的内在原因。(吨)(5)在相同条件下，直接水锤比间接水锤更不安全。(吨)(6)在正坡上的非棱柱形河道中可以形成均匀的水流。(十)(7)矩形断面最佳水力断面的宽深比=2。(吨)(8)截面比能量总是随着过程而降低。(十)(9)在一定流量和渠道断面条件下，跳前水深越大，跳后水深越大。(十)(10)达西渗流定律适用于不发生渗流变形的恒定均匀层流渗流条件。(吨)3.填空： (每个小问题2

5、4分)(1)牛顿内摩擦定律适用于和。答：层流运动，牛顿液体(2)如果液体中某一点的绝对压力为100kN/m2，则该点的相对压力为_ _ _ _ _ _ _ kN/m2，真空度为。回答：2、它不存在。(3)只有在重力的作用下，静止液体中的等压面才是_ _ _ _ _ _ _。答：水平面。(4)当实际液体流动时，水头损失的两个主要原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。答：液体有粘度和边界的影响。(5)当明渠流型为缓流时，水深H _ _ _ HK，弗劳德数FR _ _ _ _。(填入，=，符号)回答：(6)在恒定流速条件下，跳前水深越小

6、，跳后水深越大。回答：大。(7)根据管道水头损失的不同计算方法，管道可分为_ _ _ _ _ _和_ _ _ _ _ _。回答：短管，长管。(8)在水锤计算中，Ts水锤和Tr的水锤称为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。回答：直接，间接。(9) a2型水面曲线是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _的水面线答：坡度大，流速慢，减少。(10)溢流堰的流量与_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _成正比。回答：3/2。(11)当排水结构下游发生远程洪水跳跃时，下游收缩段水深hc的共轭水深Hc _ht(ht是下游河道的水深，填入，=，和符号)回答：填写，=，符号(12)溢流坝水力模型按重力相似准则设计，长度尺度L=25。当模型中某一点的速度为v m=0.8m/S时，原型中相应点的速度为VP=

8、_ _ _ _ _ _ _ _ _ m/S.答：4米/秒。4.问答问题： (每个小问题3 4分)(1)什么是理想液体？为什么引入理想液体的概念？答：理想的液体是没有粘性的液体。实际液体是粘性的，液体流动时会造成能量损失，给液体运动分析带来很大困难。为了简化对液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，忽略了液体的粘性，分析了液体的运动规律，然后考虑粘性的影响对其进行修正，从而得到实际水流的运动规律，解决实际工程问题。这是水力学的一个重要研究方法。(2)“均匀流必须是恒定流”，这句话对吗？为什么？回答：这种说法是错误的。一致性与空间分布有关，而恒定性与时间有关。当通过可变直径管道的流量恒定时，它是恒定

9、流，但不是均匀流。(3)简述尼古拉兹实验中液压摩擦系数沿道路的变化规律。答：从尼古拉兹实验中可以发现，只是雷诺数Re的函数，与层流中的Re成反比。在从层流到湍流的过渡区，只是雷诺数的函数。在湍流平滑区=f1(re)；过渡带=f2(Re，);粗糙面积=f3()，湍流粗糙面积也称为阻力平方面积。(4)为什么舍入公式只适用于电阻平方面积？答：舍入公式基于明渠均匀流的大量观测数据。在自然界中，明渠中的水流几乎都在紊流阻力平方区，所以这个公式只适用于紊流阻力平方区。(5)流动相似性的含义是什么？答：流相似性包括几何相似性、运动相似性和动态相似性。几何相似性是前提，动态相似性是保证，这样才能实现流动相似性

10、。(6)从力学角度解释为什么明渠均匀流只能在正坡渠道中产生。答：均匀流的横截面平均速度水头和压力水头沿程不变，但水流总是消耗能量。因此，从能量方程的分析来看，只有势能才能克服水流阻力。因此，均匀流只能在具有正斜率的通道中产生。(7)在分析水面曲线时，如何找到急流和慢流的控制断面？答：喷流的控制段在上游，因为对喷流的外部干扰不能向上游扩散；缓流控制段位于下游，与急流控制段正好相反。(8)渗流计算中达西定律和杜比公式有什么不同？答：达西定律适用于任意点的渗流速度，u=kJ，适用于恒定和均匀的层流渗流；杜比公式适用于恒定的非均匀渐变层流渗流，同一截面上各点的渗流速度等于v=kJ。5.绘图问题：(1)

11、定性画出管道(短管)的总顶线和测压管的顶线。(5分)v0=0压力测量管的水头线总水头线v0=0解决方案：(2)定性绘制棱柱形明渠的水面曲线，并标明曲线的名称和流态。(所有运河断面都足够长且具有相同的粗糙度)(5分)解决方案：6.计算问题：(1)此处显示了一个跨河倒虹吸，其正方形横截面面积为A=0.64 m2，长度为l=50 m，两个30。拐角、进口和出口处的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，水力摩擦系数=0.024，上下游水位差为H=3m。让q流通过？(10分)解决方法：根据短管计算，以下游水面为基准面，建立上下游河道计算断面的能量方程(5分)方形管道断面水力半径和局部

12、水头损失系数的计算将参数代入上述公式即可求解(5分)也就是说，倒虹吸管中的流速为2.662m3/s.(2)从水箱连接一个橡胶管和喷嘴(如图所示)。橡胶管直径D=7.5cm厘米，喷嘴出口直径d=2.0cm厘米.水头H=5.5米.水箱到喷嘴hw的水头损失=0.5m.用压力表测量橡胶管和喷嘴连接处的压力，p=4.9N/cm2。如果用手握住喷嘴，需要多少水平力r，速度v0=0，动能修正系数和动量修正系数都是1。(15分)解决方案：以穿过喷嘴中心的水平面为参考平面，水箱变流量段1-1和喷嘴出口段2-2的能量方程(5分)喷嘴出口的速度和流量计算如下(1.5分)橡胶管中的流速为(1分)建立了喷管的X方向动量

13、方程N (6.5分)水流对喷嘴冲击力是用手握住喷嘴所需的力。(1分)(3)底宽b=10 m，水深h=3 m，边坡1:1，粗糙度n=0.014，底坡i=0.001的梯形渠道。如果流动是在湍流粗糙区域，找到通过它的流动q。(9分)解决方法：计算渠道断面水力要素，过流横截面积m2 (1.5点)湿周m (1.5分)水力半径m (1点)舍入系数(2分)通过流量Q=交流电(电阻)0.5=144.93立方米/秒(3点)(4)溢流坝建在矩形断面渠道内。据了解，河道宽度b=18m，流量q=265m3/s，坝下收缩段水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问：(12点)1)大坝下游是否出现水跃？(4分)2)在跳水的情况下，它属于哪种类型的跳水？(4分)3)是否需要建造消能工？如果需要建造消能工，估计消力池深度。(4分)解决方法：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游流态。q=Q/B=265/18=14.72 m3/smm收缩段水深hc=1.1 m hk为快速流，下游水深ht=4.7m hk为慢速流。因此，水跃必须发生在溢流坝的下游。2)计算收缩段水深hc的共轭水深hc hc=5.81米