水力学模拟试题及答案（一） 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100kNm2,则该点的相对压强为 a、1kN/m2 b、2kN/m c、5kN/m2d、10kN/m2 答案：b (4)水力学中的一维流动是指() 、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d/R=() 3、8, b、4: c、2: d、1。 答案：b (6)己知液体流动的沿程水力摩擦系数入与边壁相对粗糙度和雷诺数R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 击压強水头H=250m,则管道中原米的流速v%为 a、1.54m b、2.0m c、2.45m d、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=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q=1.5ms,已知渠中某处水深h=0.4m, 则该处水流的流态为 a、缓流：b、总流：c、临界流： 1
答案：b (11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的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)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 2、判断题：（每小题2分） (1)任意受压血上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 答室：正确 (2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 答安：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B=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2一4分） (1)牛顿内摩擦定律适用的条件是 答案：层流运动，牛顿液体 (2)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 kN/m2,直空度为 答案：2，不存在. (3)只受重力作用，静止液体中的等压面是 2
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hm,弗汝德数Fr1。 (填写符号) 答案：>， (6)在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的氏后水深越 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 答案：短管，长管。 (8)在水击计算中阀门关闭的时间TT的水击称为 水击。 答案：直接，间接。 (9) 2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Fr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项水头的 次方成正比。 答案：3/2。 (I1)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深h的共轭水深 h(为下游河道的水深，填写符号) 答案：填写符号 4、问答题：（每小题3一4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λ的变化规律。 答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中入仅是雷诺数Re的函数并与Re成反 比：在层流到紊流过渡区，入仅是Rc的函数：在紊流光滑区入=f(R©)：过渡区入 =6(R©，秀粗糙区入=6（)，素流粗糙区又称为阻力平方区。 (4)为什么谢才公或=CRi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，自然养中明渠水流 3
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血？ 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 制断血在下游，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厂k,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=kJ. 5、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) 0
(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 充分长，各段糙率相同) (5分) 解 4 i. (3)定性绘出图示曲面ABC铅垂投影面上水平方向压强分布图和铅垂方向压力体。(5 分
6、计算题： (1)图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为A=0.64m2,长1=50m,两个30 折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为(10.2,320.5,331.0，沿程 水力摩擦系数入-0.024，上下游水位差=3m。求通过的流量Q？(10分) 解：按短管计算，取下游水血为基准血，对上下游渠道内的计算断 面建立能量方程 Ⅱ=A=a级+∑5)8 (5分) 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 R=02m, ∑5=0.2×2+0.5+1.0=1.9 将参数代入上式计算，可以求解得到 ÷v=4.16ms,2=M=2.662m3s 即倒虹吸管内通过的流量为2.662ms。 (2)从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径D-7.5m,喷嘴出口直径 d2.0cm。水头H=5.5m。由水箱至喷嘴的水头损失v=0.5m。用压力表测得橡胶管 与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R,行近流速 00,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淮面，列水箱渐变流晰面一】和喷 嘴出口断面2一2的能量方程 月+0+0=0+0++0.5 (5分) 2g 6
求得喷嘴出口流速和流量为=2g×5=9.9% 0=4-=0.00314m为 1.5分) 橡胶管道内的流速为 ”=9=0.706% (1分) A 3 R 02 2 对于喷嘴建立x方向的动量方程 -R=Bpe(vzs -v3) R=P,4-p02-y)=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b=10m,水深h=3m,边坡为1：1，糙率n=0.014 底坡0.001。如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。 (9分) 解：计算渠道断面水力要素， 过流断面面积 A=bh+mhi =39m2 (1.5分) 湿周 x=b+2V1+m2h=18.49m (1.5分) 水力半径 R=4=2.11m (1分) 舍齐系数 c='R6=80.90m/s (2分) 通过的流量 Q=AC(R)°5=144.93m3/s (3分) (4)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B=18m,流量Q=265m3/s,坝 下收缩断面处水深h。-1.1m,当坝下游水深h=4.7m时，问： (12分) 1)坝下游是否发生水跃？ (4分) 2)如发生水跃，属于何种形式的水跃？ (4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。 (4分) 解：I)计算临界水深，判断收缩断面和下游水流流态， 9=0/B=265/18=14.72m/sm 7
=2.81m 因为收缩断面水深h。=1.1m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h.的共軛水深h。 14.722 因为h>h,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d,取水跃淹没系数σ=1.05 则池深约为d=ghe-h=1.05×5.81-4.7=1.40m (5)、图示圆汇形曲面AB(1/4圆).A点以上的水深H=12m 面看B=4m 圆孤半径R=1m,水面均为大气压强。 确定圆弧形 面AB上作用的静水总压力及作用方向。 解：水平分力P,pXA=74.48kN 铅垂分力P-YXV-85.65kN 静水总压力P+P, P-113.50kN. tana=Py/P-1.15 c=49 合力作用线通过圆弧形曲面的圆心。 (6)、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口 水箱水面的高度=5m,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数=l.求管 嘴的出流速度v及此射流达到的高度：