#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）液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/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、層流運動；d、運動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動.答案：d（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a、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，水擊壓強水頭H=250m，則管道中原來的流速v0為a、1.54mb、2。0mc、2.45md、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測量水槽中某點水流流速的儀器有a、文丘里計b、畢托管c、測壓管d、薄壁堰答案:b按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的水力學(xué)模型，長度比尺入L=100，模型中水深為0.1米，則原型中對應(yīng)點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，入Q=100000.答案：d2、判斷題：(每小題2分)TOC\o"1-5"\h\z任意受壓面上的平均壓強等于該受壓面形心處的壓強。()答案：錯誤水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動.()答案：錯誤水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。()答案：錯誤粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。()答案:正確同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。()答案：正確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B=2。()答案:正確(8)斷面比能沿流程總是減小的。()答案:錯誤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2~4分)牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是層流運動和牛頓液體。液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為2kN/m2，真空度為不存在。。只受重力作用，靜止液體中的等壓面是水平面。實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是_液體存在粘滯性，邊界的影響.水流在明渠中的流態(tài)為緩流時,其水深h>hk,弗汝德數(shù)Fr<1。(填寫<、=、>符號)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^^。根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為短管和長管.在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts＜水擊相長Tr的水擊，稱為直接水擊,把Ts＞Tr的水擊稱為間接水擊。a2型水面曲線是發(fā)生在陡坡坡上的選基流(指急流或緩流)的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程減小(指增大、減小或不變)溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的」次方成正比。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的共軛水深hc''ht(ht為下游河道的水深，填寫＜、=、＞符號)答案：填寫＜、=、＞符號按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺入l=25，當(dāng)模型中某點的流速為vm=Lmo.8m/s，則原型中對應(yīng)點的流速為vp=4m/s.4、問答題：(每小題3?4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，給分析液體運動帶來很大困難。為了簡化液體運動的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運動規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實際水流的運動規(guī)律，用以解決實際工程問題。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.簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律.答案：通過尼古拉茲實驗可以發(fā)現(xiàn)：在層流中入僅是雷諾數(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=f](Re);過渡區(qū)入=f2(Re,)；粗糙區(qū)入=彳3()，紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū).為什么舍齊公式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)。流動相似的含義是什么？答案：流動相似包括幾何相似、運動相似和動力相似。其中幾何相似是前提，動力相似是保證，才能實現(xiàn)流動相似。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水頭沿程不變，但水流運動總要消耗能量，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。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游，因為外界對急流的干擾不能向上游傳播;緩流的控制斷面在下游，其原因與急流正好相反。在滲流計算中達(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）（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)。（各渠段均充分長，各段糙率相同）（5分）解:6、計算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2，長l=50m，兩個30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Zi=0。2,Z2=0.5,Z3=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：按短管計算,取下游水面為基準(zhǔn)面，對上下游渠道內(nèi)的計算斷面建立能量方程（5分）計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)將參數(shù)代入上式計算,可以求解得到（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。水頭H=5.5m。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p=4。9N/cm2。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)和動量校正系數(shù)均為1。（15分）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（5分）求得噴嘴出口流速和流量為（1。5分）橡膠管道內(nèi)的流速為（1分）對于噴嘴建立x方向的動量方程N（6.5分）TOC\o"1-5"\h\z水流對噴嘴沖擊力為即為手握噴嘴所需之力.（1分）（3）有一梯形渠道，底寬b=10m,水深h=3m,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：計算渠道斷面水力要素，過流斷面面積m2（1.5分）濕周m（1。5分水力半徑m（1分）舍齊系數(shù)（2分）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"通過的流量Q=AC（Ri）0.5=144。93m3/s（3分）（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩.已知渠寬B=18m,流量Q=265m3/s,壩下收縮斷面處水深hc=l。1m,當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時，問：（12分）1）壩下游是否發(fā)生水躍？（4分）2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？（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：1）計算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)，q=Q/B=265/18=14.72m3/smm因為收縮斷面水深hc=1。1mhk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）計算收縮斷面處水深hc的共軛水深hc”hc”==5。81m因為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)円=1。05則池深約為氷力學(xué)模擬題525。81-4,7=山一、選擇題（每小題1分，共5分）1、明渠均勻流可能發(fā)生在:（B）A、平坡棱柱形渠道；B、順坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能.2、某水庫水深為1Om處的絕對壓強為：（D）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：（C）A、均勻規(guī)律；B、直線變化規(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：（B）A.?4）,;B.~4），;C.〉（3?4）,;D.<（3?4）,。5、粘性液體總水頭線沿程的變化是：（A）A.A.沿程下降；B。沿程上升；Co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丄,其水力半徑等于水深的一半.2、水的運動粘滯系數(shù)隨溫度的升高而降低，它的單位是m2/so3、紊流時粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加口而減小。4、明渠均勻流的水深和斷面平均速度等物理量沿程不變.5、在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時隨底坡的增大，正常水深將減小，臨界水深將不變.6、由于薄壁堰具有穩(wěn)定的流量和水頭關(guān)系.一般多用于實驗室及小河渠的流量測量。三、簡答題（每小題5分洪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）：（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。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。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、什么是水擊？減小水擊壓強的措施有那些？（5分）答：壓力管道中,由于管中流速突然變化，引起管中壓強急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強交替升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強:（一）延長閥門（或?qū)~）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vO3、“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）答：（1）沿程水頭損失實測裝置①設(shè)備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)，為了便于操作和計算，該管水平放置，兩端各開一個測壓孔，測壓孔直徑左右的測壓管，用橡皮管與壓差計相連接。測壓孔間距L視采用壓差計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（6?10）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測量流量.②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（2）沿程阻力系數(shù)在紊流光滑區(qū)的變化規(guī)律大量實驗證明，在紊流光滑區(qū)，沿程阻力系數(shù)只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，與絕對粗糙度無關(guān)。五、計算題（共65分）1、某有機玻璃矩形斷面明渠，底寬，水深，渠底坡，均勻流時測得流量，試求渠道的粗糙系數(shù)值.（10分）解:過水?dāng)嗝婷娣e濕周水力半徑2、一矩形斷面渠道，如圖所示。已知閘前水深，閘門開啟高度，渠道底寬，閘孔垂直收縮系數(shù)，閘門局部水頭損失系數(shù)，兩段渠道的底坡分別為：,，渠道糙率，不計閘前行進(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）解：由能量方程得則臨界水深時所對應(yīng)的個水力要素為:由于，故第二段渠道為陡坡，且綜合分析其水面線為型降水曲線,,水流為急流。3、某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬，流量，壩下收縮斷面處水深，當(dāng)壩下游水深時,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？（15分）解：（1），收縮斷面處為急流，下游水流為緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍.（2）,下游發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍。4、如圖所示為一平面閘門，寬，閘門在水深下工作。求閘門所受靜水總壓力的大小和作用點。（10分）解：5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑，管道總長，折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z0。2,Z=0。5,Z3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)入=0。024,上下游水位差，求通過的流量？繪制管道的總水頭線和測壓管水頭線（15分）解:按短管計算水力學(xué)答案一、選擇題（每小題1分，共5分）1OB2OD3°C4.B5。A二、填空題（每空2分,共12分）1、2；水深2、降低;m2/s3、減小4、水深和斷面平均速度5、減??；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?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。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，引起管中壓強急劇增高（或降低）從而使管道斷面上發(fā)