水力學A期末考試試題及答案

一、單項選擇題1.液體中某點的絕對壓強為108kN/m2，則該點的相對壓強為（）A.10kN/m2B.8kN/m2C.12kN/m2D.14kN/m2答案：B2.水力學中，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：C3.圓管層流的沿程阻力系數(shù)λ（）A.僅與雷諾數(shù)有關B.僅與管壁粗糙度有關C.與雷諾數(shù)和管壁粗糙度都有關D.與雷諾數(shù)和管長有關答案：A4.有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R為（）A.8B.4C.2D.1答案：B5.明渠均勻流的水力特征之一是（）A.過水斷面的形狀沿程不變B.過水斷面上的流速分布均勻C.總水頭線與測壓管水頭線重合D.沿程水頭損失與沿程降落坡度相等答案：D6.矩形斷面明渠水力最佳斷面的寬深比β等于（）A.1B.2C.3D.4答案：B7.滲流研究的對象是（）的運動規(guī)律。A.重力水B.毛細水C.氣態(tài)水D.薄膜水答案：A8.弗勞德數(shù)Fr是判別下列哪種流態(tài)的重要指標（）A.急流和緩流B.均勻流和非均勻流C.層流和紊流D.恒定流和非恒定流答案：A9.水流在運動過程中克服水流阻力而消耗能量稱為水頭損失。其中（）是產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因，也是主要原因。A.液體的粘滯性B.液體的慣性C.液體的重力特性D.液體的壓縮性答案：A10.薄壁堰流中，對于有側收縮的矩形薄壁堰流，其流量系數(shù)m與堰的（）有關。A.堰高B.堰寬C.堰上水頭D.堰的形狀答案：C二、多項選擇題1.下列屬于水力學基本規(guī)律的有（）A.連續(xù)性方程B.能量方程C.動量方程D.伯努利方程答案：ABC2.以下關于液體粘性的說法正確的有（）A.粘性是液體的固有屬性B.粘性是引起液體能量損失的根源C.液體粘性隨溫度升高而增大D.液體粘性隨溫度升高而減小答案：ABD3.圓管層流的特征有（）A.過水斷面上的流速分布呈拋物線型B.沿程水頭損失與流速的一次方成正比C.雷諾數(shù)小于2000D.流體質(zhì)點作有條不紊的直線運動答案：ABCD4.明渠水流的流態(tài)有（）A.急流B.緩流C.臨界流D.均勻流答案：ABC5.下列哪些措施可以減小沿程水頭損失（）A.減小管壁粗糙度B.選用合理的管徑C.提高流速D.減小管道長度答案：ABD6.滲流模型的基本假定有（）A.滲流模型中滲流流速與實際滲流流速相等B.滲流模型中水頭損失與實際滲流的水頭損失相等C.滲流模型的邊界條件與實際滲流的邊界條件相同D.滲流模型的阻力與實際滲流的阻力相等答案：BCD7.堰流的類型有（）A.薄壁堰流B.實用堰流C.寬頂堰流D.折線堰流答案：ABC8.水流的邊界條件包括（）A.固體邊界條件B.自由水面邊界條件C.不同液體的交界面邊界條件D.壓強邊界條件答案：ABC9.水力學中的相似原理包括（）A.幾何相似B.運動相似C.動力相似D.邊界相似答案：ABC10.以下關于水擊現(xiàn)象的說法正確的有（）A.水擊現(xiàn)象是由于水流速度突然變化引起的B.水擊現(xiàn)象會對管道造成危害C.減小水擊壓強的措施之一是延長閥門關閉時間D.水擊壓強的大小與管道長度無關答案：ABC三、判斷題1.靜止液體中同一點各方向的靜水壓強數(shù)值相等。（）答案：對2.液體的粘滯性隨溫度升高而增大。（）答案：錯3.均勻流的總水頭線和測壓管水頭線是相互平行的直線。（）答案：對4.雷諾數(shù)是判別層流和紊流的重要指標。（）答案：對5.明渠均勻流的過水斷面形狀、尺寸沿程不變。（）答案：對6.滲流模型中的滲流流速大于實際滲流流速。（）答案：錯7.弗勞德數(shù)Fr大于1時，水流為緩流。（）答案：錯8.薄壁堰流的流量與堰上水頭的3/2次方成正比。（）答案：對9.沿程水頭損失與管道的長度成正比。（）答案：對10.水擊現(xiàn)象只在有壓管道中發(fā)生。（）答案：對四、簡答題1.簡述水力學中連續(xù)方程的物理意義。答案：連續(xù)方程基于質(zhì)量守恒定律。對于不可壓縮流體，在穩(wěn)定流條件下，通過流管任意過水斷面的流量相等。這意味著在同一流管中，不同斷面處流體的體積流量恒定，反映了流體在流動過程中既不能憑空產(chǎn)生也不會無故消失，體現(xiàn)了流體流動在質(zhì)量上的連續(xù)性，是分析流體運動規(guī)律的重要基礎方程之一。2.簡述液體靜壓強的特性。答案：液體靜壓強有兩個重要特性。一是靜壓強的方向垂直并指向作用面。這是因為液體不能承受拉力和切力，在靜止時，其內(nèi)部壓強只能垂直指向作用面。二是靜止液體中任一點上各方向的靜壓強大小相等。無論從哪個方向去考察該點的壓強，數(shù)值都是一樣的，這一特性保證了液體靜止狀態(tài)的穩(wěn)定性，在分析液體平衡問題中具有關鍵作用。3.簡述明渠均勻流形成的條件。答案：明渠均勻流形成需滿足以下條件。首先，渠道必須是長而直的棱柱體渠道，斷面形狀和尺寸沿程不變，這樣水流在流動過程中不會因渠道形狀突變而產(chǎn)生干擾。其次，渠道底坡必須是常數(shù)且沿程不變，保證重力沿流向的分力穩(wěn)定。再者，糙率沿程不變，即渠道壁面的粗糙程度均勻。最后，渠道中水流應是恒定流，流量不隨時間變化，且無局部干擾，使水流能保持均勻的流動狀態(tài)。4.簡述沿程水頭損失和局部水頭損失產(chǎn)生的原因。答案：沿程水頭損失產(chǎn)生原因在于流體的粘性。流體在流動時，各流層間存在相對運動，粘性使得各流層間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，為克服這種摩擦力，流體需消耗能量，從而產(chǎn)生沿程水頭損失。局部水頭損失則是由于邊界條件的突然改變，如管道的突然擴大、縮小、轉彎等。這些變化使水流結構發(fā)生急劇改變，形成漩渦、流速分布改組等，增加了流體內(nèi)部的能量耗散，進而產(chǎn)生局部水頭損失。五、討論題1.討論在實際工程中，如何利用水力學原理來優(yōu)化管道系統(tǒng)的設計。答案：在實際工程設計管道系統(tǒng)時，依據(jù)水力學原理，首先要合理選擇管徑。通過流量公式結合經(jīng)濟流速來確定，保證流量滿足需求同時降低能耗。其次，考慮沿程水頭損失和局部水頭損失，盡量選用光滑管材減小沿程損失，合理設計管道布局，減少不必要的彎頭、閥門等，降低局部損失。再者，根據(jù)能量方程合理規(guī)劃管道的鋪設坡度，確保水流順暢，避免出現(xiàn)水擊現(xiàn)象，保障管道系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，提高整體經(jīng)濟效益和使用性能。2.結合水力學知識，討論如何提高明渠輸水能力。答案：從水力學角度，提高明渠輸水能力可從多方面著手。一方面，采用水力最佳斷面，如矩形斷面寬深比為2時，在相同過水面積下濕周最小，可減小水流阻力，增大流速從而提高輸水能力。另一方面，減小渠道糙率，采用光滑襯砌材料，降低水流與渠道壁面的摩擦損失。此外，合理調(diào)整渠道底坡，在允許范圍內(nèi)適當增大底坡，增加重力對水流的推動作用，也能有效提高明渠的輸水能力，滿足灌溉、排水等工程需求。3.分析水擊現(xiàn)象對管道系統(tǒng)的危害，并討論預防措施。答案：水擊現(xiàn)象對管道系統(tǒng)危害極大。水擊產(chǎn)生的瞬間高壓，可能導致管道破裂，造成嚴重的安全事故和財產(chǎn)損失。頻繁的水擊還會使管道產(chǎn)生疲勞破壞，縮短管道使用壽命。預防措施包括延長閥門關閉時間，使水流速度變化平緩，減小水擊壓強。安裝空氣室，在水擊發(fā)生時空氣室可吸收部分能量，緩沖水擊壓力。設置調(diào)壓井，調(diào)節(jié)管道中的壓力變化，有效保護管道系統(tǒng)安全，確保其穩(wěn)定運行。4.討論在滲流研究中，達西定律的應用范圍及局限性。答案：達西定律適用于層流狀態(tài)的滲流，在研究地