水力學(xué)練習(xí)題及參考答案一、是非題(正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×)1、理想液體就是不考慮粘滯性的實(shí)際不存在的理想化的液體?！病獭?、圖中矩形面板所受靜水總壓力的作用點(diǎn)與受壓面的形心點(diǎn)O重合。(×) 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000?！?、明槽水流的急流和緩流是用Fr判別的，當(dāng)Fr＞1為急流。(√)5、水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)?！病痢?、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動(dòng)?！病痢?、達(dá)西定律適用于所有的滲流?！病痢?、閘孔出流的流量與閘前水頭的1/2次方成正比?！病獭?、漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相同。(√)9、粘滯性是引起液流運(yùn)動(dòng)能量損失的根本原因。(√)10、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)就是平板的形心?！病痢?1、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)?！?2、陡坡上出現(xiàn)均勻流必為急流，緩坡上出現(xiàn)均勻流必為緩流。(√)13、在作用水頭相同的條件下，孔口的流量系數(shù)比等直徑的管嘴流量系數(shù)大。(×)14、兩條明渠的斷面形狀、尺寸、糙率和通過(guò)的流量完全相等，但底坡不同，因此它們的正常水深不等。(√)15、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)與平板的形心不重合?！病獭?6、水力粗糙管道是表示管道的邊壁比擬粗糙?！?7、水頭損失可以區(qū)分為沿程水頭損失和局部水頭損失。(√)18、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。(×)19、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng)數(shù)值相等?！病獭?0、明渠過(guò)流斷面上各點(diǎn)的流速都是相等的?！?1、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。(√)22、靜止水體中,某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)為50kPa，那么該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)為-50kPa。(√)24、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。(√)25、水深相同的靜止水面一定是等壓面。(√)26、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流?！病痢?7、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。√28、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。(×)29、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。(√)30、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。(×)31、緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。〔×〕32、靜水壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無(wú)關(guān)。 (√)33、水泵的揚(yáng)程就是指水泵的提水高度。(×)34、恒定總流能量方程只適用于整個(gè)水流都是漸變流的情況?！病痢?5、平坡渠道中不可能發(fā)生均勻流。(√)36、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。〔√〕37、水躍只能發(fā)生于平底明渠中。(×)二、單項(xiàng)選擇題(填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào))作用水頭相同時(shí)，孔口的過(guò)流量要比相同直徑的管咀過(guò)流量〔2〕(1)大;(2)小；(3)相同；(4)無(wú)法確定。2、根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)〔1〕(1)數(shù)值相等;(2)數(shù)值不等;(3)僅水平方向數(shù)值相等;(4)鉛直方向數(shù)值最大。3、水流的沿程水力摩擦系數(shù)只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于〔4〕1層流區(qū)；2紊流光滑區(qū)；3紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；4紊流粗糙區(qū)。4、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為〔2〕〔1〕1kN/m2〔2〕2kN/m2〔3〕5kN/m2〔4〕10kN/m25、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合〔1〕1對(duì)數(shù)分布；2直線分布；3拋物線分布；4橢圓分布。6、長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線〔1〕〔1〕相重合；〔2〕相平行，呈直線；〔3〕相平行，呈階梯狀；〔4〕以上答案都不對(duì)。7、滲流的達(dá)西公式只能適用于〔1〕(1)恒定均勻?qū)恿?2)恒定均勻紊流(3)恒定均勻流；(4)非恒定流。8、液流的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)都有關(guān)，即可判斷該液流屬〔3〕1層流區(qū)；2紊流光滑區(qū)；3紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；4紊流粗糙區(qū)。9、堰流的流量與堰頂水頭的2成正比。11/2次；23/2次方；32次方；41次方。10、溢流壩下泄水流收縮斷面水深hc0的躍后水深為hc02，形成遠(yuǎn)離水躍銜接的條件是〔3〕(1)ht=hc02(2)ht>hc02(3)ht<hc02(4)無(wú)法確定11、按重力相似準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)模型，假設(shè)幾何比尺為100，那么流速比尺為〔2〕〔1〕100；〔2〕10；〔3〕20；〔4〕50。12、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為108kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為〔4〕〔1〕1kN/m2〔2〕2kN/m2〔3〕8kN/m2〔4〕10kN/m213、靜止液體中同一點(diǎn)沿各方向上的壓強(qiáng)〔1〕 (1)數(shù)值相等;(2)數(shù)值不等; (3)僅水平方向數(shù)值相等。14、矩形斷面明渠水力最正確斷面的寬深比β等于〔2〕11；22；33；44。15、水泵的揚(yáng)程是指〔2〕(1)水泵提水高度；(2)水泵提水高度+吸水管的水頭損失；(3)水泵提水高度+吸水管與壓水管的水頭損失。16、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成〔2〕1一次方關(guān)系；2二次方關(guān)系；31.75～2.0次方關(guān)系。17、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面〔3〕〔1〕重合；〔2〕平行；〔3〕正交。18、雷諾數(shù)是判別以下哪種流態(tài)的重要的無(wú)量綱數(shù)31急流和緩流；2均勻流和非均勻流；3層流和紊流；4恒定流和非恒定流。19、閘孔出流的流量與閘前水頭3成正比11次方；22次方；30.5次方。20、共軛水深是指(1)(1)水躍的躍前水深與躍后水深(2)溢流壩下游水流收縮斷面水深(3)均勻流水深〔4〕臨界水深21、圖示容器中有兩種液體，密度2>1，那么A、B兩測(cè)壓管中的液面必為(2)(1)B管高于A管；(2)A管高于B管；(3)AB兩管同高。22、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合〔1〕1對(duì)數(shù)分布；2橢圓分布；3拋物線分布；4直線分布。23平底棱柱形明渠發(fā)生水躍，其水躍函數(shù)J(h1)與J(h2)的關(guān)系是〔1〕1J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(h1)<J(h2)24、盛水容器a和b的測(cè)壓管水面位置如圖(a)、(b)所示，其底部壓強(qiáng)分別為pa和pb。假設(shè)兩容器內(nèi)水深相等，那么pa和pb的關(guān)系為〔1〕(1)pa>pb(2)pa<pb(3)pa=pb(4)無(wú)法確定25、層流斷面流速分布規(guī)律符合〔3〕1對(duì)數(shù)分布；2直線分布；3拋物線分布；4橢圓分布。26、佛汝德數(shù)Fr是判別以下哪種流態(tài)的重要的無(wú)量綱數(shù)〔1〕1急流和緩流；2均勻流和非均勻流；3層流和紊流；4恒定流和非恒定流。27、紊流中粘滯底層厚度比絕對(duì)粗糙高度大得多的壁面稱為〔1〕〔1〕光滑面2過(guò)渡粗糙面〔3〕粗糙面〔4〕以上答案均不對(duì)三、填空題(在空格中填寫(xiě)正確答案)1、水力模型的重力相似準(zhǔn)那么是模型與原型的佛汝德數(shù)相同。2、明渠的斷面和流量不變時(shí)，水躍的躍前水深越大，那么躍后水深越小。3、底流式消能工的主要形式有降低護(hù)坦、修建消能坎、綜合式消能池3種形式。4．測(cè)量明槽流量的主要工具有_堰_(dá)_、__量水槽_。5、根據(jù)管道計(jì)算方法的不同，管道可分類為長(zhǎng)管和短管。6、滲流的達(dá)西公式是____v=kJ__。7、測(cè)量管道流量的主要儀器有文丘里流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。8、計(jì)算明渠均勻流的公式是。9、根據(jù)管道中水擊波傳播時(shí)間與閥門關(guān)閉時(shí)間的比照關(guān)系，水擊可分類為〔1〕直接水擊和〔2〕間接水擊。10、底流式消力池中產(chǎn)生的水躍，要求是__微淹沒(méi)___形式的水躍消能率高且穩(wěn)定。11、按重力相似準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)的模型中，幾何比尺為64，那么流速比尺為8。12、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng)13、理想液體與實(shí)際液體的主要區(qū)別是___是否存在液體的拈滯性____________14、實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是液體的粘滯性，外因是邊界條件的影響。15、水躍是水流從_急_流過(guò)渡到緩流的局部水力現(xiàn)象；當(dāng)流量一定，躍前水深增大時(shí)，那么躍后水深是減小。16、三種液體盛有容器中，如下圖的四條水平面，其中為等壓面的是B—B四、問(wèn)答題1．．什么是液體的可壓縮性？什么情況下需要考慮液體的可壓縮性？解：可壓縮性是：當(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)液體的體積也隨之發(fā)生改變的特性。液體可壓縮性一般情況下可以不必考慮，但是當(dāng)外界壓強(qiáng)變化較大，如發(fā)生水擊現(xiàn)象時(shí)必須予以考慮。2．有人說(shuō)“均勻流一定是恒定流”，這種說(shuō)法是否正確？為什么？解：這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。3．什么是相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)？4。寫(xiě)出水力半徑R的表達(dá)式。5、請(qǐng)分別敘說(shuō)明渠均勻流水深和臨界水深的含義和區(qū)別。6、明渠的底坡可以分為哪些類型？7、如何用臨界水深hk與渠道內(nèi)的水深h來(lái)判別明渠水流的流態(tài)？8、根據(jù)邊界條件的不同，水頭損失可以分為哪兩類？9、試表達(dá)判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。10明渠均勻流產(chǎn)生的條件是什么？五、作圖題(在題圖上繪出正確答案)i.1>iki2i.1>iki2<ik2、定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。v0=0v0=0測(cè)壓管水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線總水頭線v0=03、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同,末端有一跌坎)(5分)ii.1>iki2<ik4、定性繪出圖示曲面AＢＣ上水平方向的分力和鉛垂方向壓力體。(5分)5、定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線和測(cè)壓管水頭線向。vv0=0v0=0v0=0測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭總水頭線v0=0v0=06、繪出圖中的受壓曲面AB上水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。7、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同)六、根據(jù)題目要求解答以下各題HROABR1、圖示圓弧形閘門AB(1/4圓),A點(diǎn)以上的水深H＝1.2m，閘門寬B=4mHROABR解：水平分力Px=pc×Ax=74.48kN鉛垂分力Py=γ×V=85.65kN,靜水總壓力P2=Px2+Py2,P=113.50kN,tan=Py/Px=1.15∴=49°合力作用線通過(guò)圓弧形閘門的圓心。2、圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d＝0.8m，長(zhǎng)l=50m，兩個(gè)30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)λ=0.024，上下游水位差H=3m。假設(shè)上下游流速水頭忽略不計(jì)，求通過(guò)倒虹吸管的流量Q。解：按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程計(jì)算圓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(jì)算，可以求解得到即倒虹吸管內(nèi)通過(guò)的流量為2.091m3/s3、d1v1某水平管路直徑d1=7.5cm，末端連接一漸縮噴嘴通大氣(如題圖)，噴嘴出口直徑d2=2.0cm。用壓力表測(cè)得管路與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=49kNm2，管路內(nèi)流速v1=0.706m/s。求水流對(duì)噴嘴的水平作用力Fd1v1解：列噴嘴進(jìn)口斷面1—1和噴嘴出口斷面2—2的連續(xù)方程：P1x2P1x2211RR對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程N(yùn)水流對(duì)噴嘴沖擊力:F與R,等值反向。4、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝1.5m，槽長(zhǎng)L＝120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過(guò)的流量Q解：i=〔Z1-Z2〕/L=0.001m2mmv=C(Ri)0.5＝1.46m/sQ=vA=3.72m35、有一矩形斷面混凝土渡槽(n=0.014)，底寬b＝1.5m,槽長(zhǎng)L＝116.5m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.06m，當(dāng)通過(guò)設(shè)計(jì)流量Q＝7.65m3/s時(shí)，槽中均勻流水深h0=1.7m，試求渡槽底坡和出口槽底高程Z26、圖示水箱一側(cè)有一向上開(kāi)口的短管，箱內(nèi)水位恒定，水通過(guò)管嘴向上噴射。假設(shè)管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，短管的總水頭損失是短管流速水頭的0.2倍，取動(dòng)能校正系數(shù)α=1。求管嘴的出流速度v及此射流到達(dá)的高度z。7、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置，水深H=2m，板寬B＝3m8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長(zhǎng)b=0.8m，長(zhǎng)l=50m，兩個(gè)30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)λ=0.024，通過(guò)流量 Q=2.662m39、有一水電站引水鋼管，管道長(zhǎng)度L=2000m，管中水流的流速v=2m/s，管道水擊波波速C＝1172m/s。由于管道末端閥門在試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強(qiáng)水頭ΔH。10、測(cè)定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如題圖所示。試驗(yàn)段AB長(zhǎng)10m，管徑d＝0.05管曲率半徑R＝d，管段沿程水力摩擦系數(shù)λ＝0.0264，實(shí)測(cè)AB兩端測(cè)壓管水頭差△h＝0.63cm，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.028m11、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝1.5m，槽長(zhǎng)L＝120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過(guò)的流量Q12、某溢流壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，單寬流量q＝14.72m2/s，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，1〕求對(duì)應(yīng)收縮斷面處水深hc的躍后水深h2〕壩下游發(fā)生何種形式的水躍？是否需要修建消能工？解：1)計(jì)算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)，m因?yàn)槭湛s斷面水深hc=1.1mhk為急流，下游水深ht=4.7mhk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的共軛水深hc2hc2＝＝＝5.81m因?yàn)閔c2ht，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。13、矩形斷面渠道中有一平板閘門，渠寬b＝3m閘前水深H＝4m，閘下收縮斷面水深hc=0.8m渠道流量Q=18m3/s均為1。求水流作用于閘門上的作用力。14、如下圖水平安裝的文丘里流量計(jì)，已測(cè)得壓強(qiáng)=0.5m，=-0.2m，水管的橫斷面積A1=0.002m2，A2=0.001m2,不計(jì)水頭損失，求通過(guò)文丘里流量計(jì)的流量15、管道直徑d=10mm，通過(guò)流量Q=20cm3/s，運(yùn)動(dòng)粘度=0.0101cm2/s。問(wèn)管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？假設(shè)將直徑改為d=30mm，水溫、流量不變，問(wèn)管中水流屬何種流態(tài)？16、有一水電站引水鋼管，管道長(zhǎng)度L=2000m，管中水流的流速v=2m/s，管道水擊波波速C＝1172m/s。由于管道末端閥門在試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強(qiáng)水頭ΔH。17、某矩形斷面河道中建筑有一座WES堰型溢流壩，溢流堰寬b＝10m，在設(shè)計(jì)水頭Hd=2.50m時(shí)的流量系數(shù)為md=0.502，堰高P1=〔1〕不考慮側(cè)收縮和淹沒(méi)影響，求通過(guò)堰型溢流的流量Q。〔2〕假設(shè)壩下收縮斷面處水深hc=0.8m，當(dāng)壩下游水深ht=3.5m時(shí)，壩下游是否發(fā)生水躍？如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？是否需要修建消能工？18、有一矩形斷面渠道底寬b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求通過(guò)的流量Q。19、圖示一水平放置的彎管，直徑D=0.2m，轉(zhuǎn)角α=90°，1－1斷面管軸處的動(dòng)水壓強(qiáng)為p1=40kN/m2，2－2斷面與大氣連通，管中流量為Q＝0.1m311122D20、A求圖中圓弧形閘門AB所受靜水總壓力的大小及方向。水深H=4m，板寬B＝2AHHBB21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n=0.025，寬b=6m，當(dāng)Q=14.0m3/s時(shí)，渠中均勻水深h=2m22、某矩形斷面渠道，通過(guò)的流量為Q=30m3/s，底寬為b=5m，水深為h=1m23、某矩形斷面渠道中建有單孔平板閘門，平板閘門的寬度b＝6m，閘前水深為H=4m，閘孔流量系數(shù)μ=0.45，閘門開(kāi)度e=0.5m，閘底板與渠底齊平。不計(jì)閘前行進(jìn)流速水頭，按自由出流求過(guò)閘流量Q。假設(shè)閘下收縮水深hc＝0.4m，下游水深ht=2.5m，判斷閘下水躍銜接的形式，并確定是否需要修建消力池？。H?H?ht?