水力學(xué)模擬試題及答案

1、水力學(xué)模擬試題及答案（一）1、選擇題： （每小題 2 分）（ 1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（ ）a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。答案：c（ 2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（ ）a、重合；b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d（3）液體中某點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為100kN/m2,則該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為a、 1 kN/m2 b、 2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b（ 4）水力學(xué)中的一維流動是指（ ）a、恒定流動；b、均勻流動；c、層流運(yùn)動；d、運(yùn)動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動。答案：d

2、（ 5）有壓管道的管徑d 與管流水力半徑的比值d /R= （）a、 8； b、 4； c、 2； d、 1。 答案： b（6）已知液體流動的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動屬于&層流區(qū)； b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)答案： c（7）突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s,水擊壓強(qiáng)水頭H=250m,則管道中原來的流速V0為a、 1.54m b 、 2.0m c 、 2.45m d、 3.22m答案： c（ 8）在明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ）a、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d、非恒

3、定非均勻流。答案： c（ 9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動是（ ） 。a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。 答案： b（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某處水深h = 0.4m,則該處水 流的流態(tài)為a、緩流；b、急流；c、臨界流；答案： b（ 11）閘孔出流的流量Q 與閘前水頭的 H（ ）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）滲流研究的對象是（）的運(yùn)動規(guī)律。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案： a(13)測量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a、文丘里計(jì)b、畢托管

4、c、測壓管d、薄壁堰答案：b(14)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長度比尺入l=100,模型中水深為0.1米, 應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為a、1 米，入 Q =1000; b 10米，入 Q =100;c、1 米，入 Q =100000;d、10米，X Q =1000000答案：d2、判斷題：(每小題2分)(1)任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。()答案：錯誤(2)水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動。()答案：錯誤(3)水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。()答案：錯誤(4)粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。()答案：正確(5)同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。()答案：

5、正確(6)在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。()答案：錯誤(7)矩形斷面水力最佳斷面的寬深比6=2。()答案：正確(8)斷面比能沿流程總是減小的。()答案：錯誤(9)在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。(答案：錯誤(10)滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。()答案：正確3、填空題：(每小題24分)(1)牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 和。答案：層流運(yùn)動，牛頓液體(2)液體中某點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為 100kN/m2 ,則該點(diǎn)的相卡 kN/m2,真空度為。答案：2,不存在.(3)只受重力作用，靜止液體中的等壓面是。答案：水平面。(4)實(shí)際液體在流動時產(chǎn)生水

6、頭損失的兩個主要原因是，答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。(5)水流在明渠中的流態(tài)為緩流時，其水深 hhk,弗汝德數(shù)Fr 1。則原型中對壓強(qiáng)為(填寫、符號)答案(6)在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越。答案：大。(7)根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為和。答案：短管，長管。(8)在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時間 Ts 水擊相長Tr的水擊，稱為水擊，把Ts Tr的水擊稱為水擊。答案：直接，問接。(9)a2型水面曲線是發(fā)生在坡上的流(指急流或緩流)的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程(指增大、減小或不變)答案：陡坡，緩流，減小。(10)溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的次方成正比。

7、答案：3/2。(11)泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時,下游收縮斷面水深hc的共腕水深 一 、. 一 一、,hcht(ht為下游河道的水深，填寫 、符號)答案：填寫、符號(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺入l=25,當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為 v m=o.8m/s,則原型中對應(yīng)點(diǎn)的流速為 vp=m/s。答案：4m/s。4、問答題：(每小題34分)(1)什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動時會引起能量損失，給分析液體運(yùn)動帶來很大困難。為了簡 化液體運(yùn)動的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動

8、規(guī)律，然后再考慮 粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動規(guī)律，用以解決實(shí)際工程問題。這是水力學(xué)重要的研 究方法。(2) “均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答案：這種說法錯誤的。均勻是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言。當(dāng)流量不變通過 一變直徑管道時，雖然是恒定流，但它不是均勻流。(3)簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中人僅是雷諾數(shù) Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到 紊流過渡區(qū)，入僅是 Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)入=f1 (Re);過渡區(qū)人=f2 fRe,)；粗糙區(qū)入=f3 (),紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。RR(4

9、)為什么舍齊公式V C洞只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍齊公式是根據(jù)明渠均勻流的大量觀察資料總結(jié)的公式，自然界中明渠水流幾乎都處于紊流阻力平方區(qū)，因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)。(5)流動相似的含義是什么？答案：流動相似包括幾何相似、運(yùn)動相似和動力相似。其中幾何相似是前提，動力相似是保證， 才能實(shí)現(xiàn)流動相似。(6)從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動總要消耗能量，因此從能量方程來分析，只能消耗位能來克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。(7)分析水面曲線時，如何尋找急流和緩流的控制斷面？答案：急流的控制斷面在上

10、游，因?yàn)橥饨鐚绷鞯母蓴_不能向上游傳播； 緩流的控制斷面在下游, 其原因與急流正好相反。(8)在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點(diǎn)的滲流流速 u=kJ,其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用 于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v= kJ。5、作圖題：(1)定性繪出圖示管道(短管)的總水頭線和測壓管水頭線。(5分)D(各渠段均充分長，各段(2)定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)糙率相同)(5分)6、計(jì)算題:（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為 A=0.64 m2,長l =50 m,兩個30折角、進(jìn) 口和

11、出口的局部水頭損失系數(shù)分別為（1=0.2,（2=0.5, （ 3=1.0,沿程水力摩擦系數(shù)入=0.024, 上下游水位差H=3m。求通過的流量 Q ?（ 10分）解：按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程lV2八H hw （）（5分）4R 2g計(jì)算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)AR 0.2m,0.2 2 0.5 1.0 1.9將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到v 4.16m/s , Q vA 2.662m 3/s（5 分）即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.662m3/s。（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴（如圖）。橡膠管直徑D=7.5cm,噴嘴出口直徑d=2.0cm

12、。水頭H =5.5 m。由水箱至噴嘴的水頭損失 hw = 0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p =4.9Ncm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R,行近流速V0=0,取動能校正系數(shù)和動量校正系解：以過噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面1 1和噴嘴出口斷面2-2的能量方程2H 0 0 0 0 v0.5（5 分）2g求得噴嘴出口流速和流量為v2K：2g 5 9.9 msQ v2A2 0.000314mz（1.5 分）橡膠管道內(nèi)的流速為v3 0.706哽（1 分）A3s對于噴嘴建立F,x方向的動量方程p3A3 RQ（V2x V3x）R p3A3Q（V2 V3） 187.79 N

13、（6.5 分）水流對噴嘴沖擊力為 R R即為手握噴嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道，底寬 b =10 m,水深h = 3 m,邊坡為1:1,糙率n = 0.014,底坡i=0.001。如流動在紊流粗糙區(qū)，求通過的流量Q。（9分）解：計(jì)算渠道斷面水力要素，A bh mh2 39m2（1.5 分）x b 2丁1 m2h 18.49 m（1.5 分）A八R 2.11 m（1 分）xC 1R1680.90m 12/s（2 分）nQ = AC （R i）0.5 = 144.93 m3/s（3 分）濕周水力半徑舍齊系數(shù)、去日（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬 水深hc=1.1m,當(dāng)壩下游水

14、深ht=4.7m時，問：1）壩下游是否發(fā)生水躍？2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？B=18m,流量Q=265m3/s,壩下收縮斷面處（12 分）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：1）計(jì)算臨界水深hk,判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)，q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm（4分）（4分）（4分）hk 3q23 147222.81 mg 9.8因?yàn)槭湛s斷面水深hc =1.1 m hk為急流，下游水深ht=4.7m hk為緩流,所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2）計(jì)算收縮斷面處水深hc的共聊水深hc2. IIhc =1)q3ghc1.1(一 221) = 5.8

15、1md c14.7221 839.8 1.13因?yàn)?hc ht ,該水躍為遠(yuǎn)驅(qū)水躍。3）溢流壩下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍，需要修建消力池。估算消力池深d,取水躍淹沒系數(shù)j =1.05則池深約為d = j hc- ht =1.05 5.81 - 4.7 = 1.40 m水力學(xué)模擬題2o一、選擇題（每小題1分，共5分）1、明渠均勻流可能發(fā)生在：（）A、平坡棱柱形渠道；B、順坡棱柱形渠道； G 逆坡棱柱形渠道； D 都有可能。2、某水庫水深為10m處的絕對壓強(qiáng)為：（）A.10kPa ; B.98kPa ; C.147kPa ; D.196kPa。3、在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：（）A、均勻規(guī)律；B、直

16、線變化規(guī)律；C、拋物線規(guī)律；D、對數(shù)曲線規(guī)律。4、圓柱形外管嘴的正常工作條件是：（）A. A.l （3 4）d , ho9m.B. B.l （3 4）d , ho9m.C. C.l （34）d ,H09m ；D. D.l （3 4）d,Ho9m 05、粘性液體總水頭線沿程的變化是：（）A. A.沿程下降;B.沿程上升；C.保持不變；D.前三種情況都有可能。二、填空題（每空2分，共12分）1、水力最優(yōu)矩形斷面的寬深比是 ,其水力半徑等于 的一半。2、水的運(yùn)動粘滯系數(shù)隨溫度的升高而 ,它的單位是 。3、紊流時粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加而。4、明渠均勻流的 和 等物理量沿程不變。5、在流量一定，渠道

17、斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時,隨底坡的增大，正常水深將,臨界水深將6、由于薄壁堰具有穩(wěn)定的 和 關(guān)系，一般多用于實(shí)驗(yàn)室及小河渠的 測量。三、簡答題（每小題5分，共18分）1、試分別說明雷諾數(shù) Re,佛汝德數(shù)Fr的物理意義及其在水力學(xué)中的主要用途？（5分）2、什么是水擊？減小水擊壓強(qiáng)的措施有那些？ （5分）3、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”是如何定義的？（8分）五、計(jì)算題（共65分）1、某有機(jī)玻璃矩形斷面明渠，底寬b 0.15m,水深h 0.065m,渠底坡i 0.02 ,均勻流時測得流量Q 20L/s , 試求渠道的粗糙系數(shù) n值。（10分）2、一矩形斷面渠

18、道，如圖所示。已知閘前水深 H 14m,閘門開啟高度e 1m,渠道底寬b 3m,閘孔垂直收 縮系數(shù) 0.62，閘門局部水頭損失系數(shù)0.1 ,兩段渠道的底坡分別為：i1 0, i2 0.05 ,渠道糙率n 0.04,不計(jì)閘前行進(jìn)流速，試判別第二段渠道中的水流為緩流或急流？并定性繪出兩段渠道中的水面曲線（兩段渠道均充分長）。（提示：能量方程求出流量，在求出臨界水深以及臨界底坡）（15 分）3.3、某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬b 18m,流量Q 265m /s ,壩下收縮斷面處水深hc 1.1m,當(dāng)壩下游水深ht 5m時，試（1）判別收縮斷面處和壩下游的流態(tài)？ （2）下游是否需要修建消能工

19、？ （ 15分）4、如圖所示為一平面閘門（10 分）5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑d 1.0m,管道總長l為I 1=0.2 , t 2=0.5 , t 3=1.0 ,沿程水頭損失系數(shù)入 =0.024 ,50m,折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別上下游水位差H 5m,求通過的流量Q?繪制管道AB,寬b 5m,閘門在水深H 8m下工作。求閘門所受靜水總壓力的大小和作用點(diǎn)。的總水頭線和測壓管水頭線（15分）水力學(xué)答案一、選擇題（每小題 1分，共5分）1.B 2.D3.C 4.B5. A二、填空題（每空 2分，共12分）1、 2 ; 水深22、降低；m/s3、減小4、水深和斷面平均速度5、減??；

20、不變6、流量和水頭；流量三、簡答題（每小題 5分，共18分）1、答：（1）雷諾數(shù)Re的物理意義：它表征液流慣性力與粘滯力的對比關(guān)系，即 Re v?d/vo在水力學(xué)中主要用它來判別液流的型態(tài)是層流還是紊流。佛汝德數(shù)Fr的物理意義：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對Fr fl比關(guān)系。其能量意義是表示過水?dāng)嗝鎲挝恢亓恳后w平均動能與平均勢能之比的二倍開平方，即h h o在水力學(xué)中主要用它判別水流的流態(tài)是緩流、臨界流或急流。2、答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強(qiáng)急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強(qiáng)交替升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強(qiáng)：（一）延長閥門（或

21、導(dǎo)葉）的啟閉時間 T（二）縮短壓力水管的長度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速 v03、答：（1）沿程水頭損失實(shí)測裝置設(shè)備a從水位恒定的水塔引出管道，與需要測量水頭損失的新鋼管相聯(lián)，為了便于操作和計(jì)算，該管水平放置，兩端各開一個測壓孔，測壓孔直徑 d 6.0mm左右的測壓管，用橡皮管與壓差計(jì)相連接。測壓孔間距L視采用壓差計(jì)類型和測量精度而定，做到讀數(shù)準(zhǔn)確，誤差在5%以內(nèi)。在測壓孔兩端設(shè) A、B兩個閘閥，控制流量與排氣。閘閥距測壓孔距離應(yīng)大于 （6l0）d, （d為新鋼管直徑） 避免閘閥后旋渦水流對測壓管測流的影響。在管道出口采用重量法或體積法測量流量。也可在管路上裝流量計(jì)測量流量。工作原理水塔水位恒定，當(dāng)閘門開度一定時，管中通過的流量一定，測出流量。管道直徑保持不變，經(jīng)過管道的水流為有壓均勻流，水力坡度與測壓管坡度相等，由壓差計(jì)測出壓差經(jīng)簡單換算即得長度為L的管道的沿程水頭損失，即uP1 P212hf Zi Z2 Vi2g（2）沿程阻力系數(shù) 在紊流光滑區(qū)的變化規(guī)律 大量實(shí)驗(yàn)證明，在紊流光滑區(qū)，沿程阻力系數(shù)五、計(jì)算題（共65分）2 P1 P2V2只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，與絕對粗糙度無關(guān)。1. （10 分）解：過水