水力學(xué)測試題與答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.連續(xù)介質(zhì)假定認(rèn)為流體（）連續(xù)。A.分子間B.質(zhì)量C.體積D.能量答案：B。連續(xù)介質(zhì)假定是將流體視為由無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)所組成的連續(xù)介質(zhì)，流體質(zhì)點(diǎn)具有一定的質(zhì)量，所以認(rèn)為流體質(zhì)量連續(xù)。分子間顯然不是連續(xù)的，存在間隙；體積和能量不是連續(xù)介質(zhì)假定所強(qiáng)調(diào)的連續(xù)內(nèi)容。2.靜止流體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)（）。A.數(shù)值相等B.數(shù)值不等C.僅水平方向數(shù)值相等D.鉛直方向數(shù)值最大答案：A。根據(jù)流體靜壓強(qiáng)的特性，靜止流體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)數(shù)值相等，與方向無關(guān)。3.液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為（）（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8kN/m2）。A.100kN/m2B.2kN/m2C.-2kN/m2D.98kN/m2答案：B。相對(duì)壓強(qiáng)等于絕對(duì)壓強(qiáng)減去當(dāng)?shù)卮髿鈮?，?00-98=2kN/m2。4.圓管層流運(yùn)動(dòng)，實(shí)測管軸線上流速為0.4m/s，則斷面平均流速為（）。A.0.4m/sB.0.32m/sC.0.2m/sD.0.8m/s答案：C。圓管層流運(yùn)動(dòng)中，斷面平均流速是管軸線上流速的一半，所以斷面平均流速為0.4÷2=0.2m/s。5.雷諾數(shù)Re反映了（）的對(duì)比關(guān)系。A.粘滯力與重力B.重力與慣性力C.慣性力與粘滯力D.粘滯力與動(dòng)水壓力答案：C。雷諾數(shù)Re=ρvd/μ，其中ρ是流體密度，v是流速，d是特征長度，μ是動(dòng)力粘度。雷諾數(shù)反映了慣性力與粘滯力的對(duì)比關(guān)系。6.紊流粗糙區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)λ（）。A.與雷諾數(shù)Re有關(guān)B.與相對(duì)粗糙度k/d有關(guān)C.與Re和k/d有關(guān)D.與Re和管長l有關(guān)答案：B。在紊流粗糙區(qū)，沿程水頭損失系數(shù)λ只與相對(duì)粗糙度k/d有關(guān)，與雷諾數(shù)Re無關(guān)。7.并聯(lián)長管1、2兩管的直徑相同，沿程阻力系數(shù)相同，長度l?=3l?，則通過的流量為（）。A.Q?=Q?B.Q?=1.73Q?C.Q?=3Q?D.Q?=0.58Q?答案：D。對(duì)于并聯(lián)長管，兩管的水頭損失相等，即hf?=hf?。根據(jù)沿程水頭損失公式hf=λ(l/d)(v2/2g)，且Q=Av=πd2v/4。由hf?=hf?可得：λ?(l?/d?)(v?2/2g)=λ?(l?/d?)(v?2/2g)，因?yàn)棣?=λ?，d?=d?，l?=3l?，所以v?2/v?2=l?/l?=1/3，v?/v?=1/√3。又因?yàn)镼=πd2v/4，所以Q?/Q?=v?/v?=1/√3≈0.58。8.作用水頭相同時(shí)，孔口的過流量要比相同直徑的管嘴過流量（）。A.大B.小C.相同D.無法確定答案：B。管嘴出流在收縮斷面處形成真空，真空值可達(dá)作用水頭的0.75倍，這相當(dāng)于增加了作用水頭，所以在作用水頭相同時(shí)，管嘴的過流量比相同直徑的孔口過流量大，即孔口的過流量比管嘴過流量小。9.寬頂堰的淹沒條件是（）。A.h?>0B.h?<0C.h?>0且h?/(H-h?)>0.8D.h?<0且h?/(H-h?)<0.8答案：C。寬頂堰的淹沒條件是下游水位超過堰頂，即h?>0，且h?/(H-h?)>0.8，其中h?是下游水位高出堰頂?shù)母叨?，H是堰上總水頭，h?是臨界水深。10.明渠均勻流只能發(fā)生在（）。A.順坡棱柱形渠道B.平坡棱柱形渠道C.逆坡棱柱形渠道D.變坡棱柱形渠道答案：A。明渠均勻流的形成條件之一是渠道必須是順坡棱柱形渠道，在平坡和逆坡渠道中不可能形成均勻流，變坡渠道也不滿足均勻流的條件。二、填空題（每題3分，共30分）1.流體的粘性是指流體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，具有抵抗___________的能力。答案：剪切變形。流體的粘性是流體的固有屬性，它使流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)抵抗相鄰兩層流體間的相對(duì)滑動(dòng)，即抵抗剪切變形。2.液體的表面張力系數(shù)σ是指自由表面上單位長度上的___________。答案：表面張力。表面張力系數(shù)σ定義為自由表面上單位長度上的表面張力，單位是N/m。3.等壓面的性質(zhì)是：等壓面與___________垂直。答案：質(zhì)量力。根據(jù)等壓面的微分方程dp=ρ(f?dx+f?dy+fzdz)=0，等壓面與質(zhì)量力垂直。4.圓管層流的流速分布呈___________分布。答案：拋物線。圓管層流中，流速u與半徑r的關(guān)系為u=umax(1-r2/R2)，其中umax是管軸線上的流速，R是圓管半徑，所以流速分布呈拋物線分布。5.紊流的脈動(dòng)現(xiàn)象是指紊流中各點(diǎn)的___________和壓強(qiáng)隨時(shí)間作不規(guī)則的隨機(jī)變化。答案：流速。紊流中，由于流體微團(tuán)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，各點(diǎn)的流速和壓強(qiáng)會(huì)隨時(shí)間作不規(guī)則的隨機(jī)變化，這種現(xiàn)象稱為脈動(dòng)現(xiàn)象。6.沿程水頭損失系數(shù)λ的量綱為___________。答案：無量綱。沿程水頭損失公式hf=λ(l/d)(v2/2g)，通過量綱分析可知λ是無量綱量。7.串聯(lián)長管各管段的___________相等。答案：流量。串聯(lián)長管中，各管段通過的流量相等，這是根據(jù)連續(xù)性方程得出的。8.孔口出流的流速系數(shù)φ=___________。答案：1/√(1+ζ?)。其中ζ?是孔口的局部阻力系數(shù)，流速系數(shù)φ表示實(shí)際流速與理想流速的比值。9.水躍是明渠水流從___________過渡到緩流的局部水力現(xiàn)象。答案：急流。水躍是明渠中水流從急流狀態(tài)過渡到緩流狀態(tài)時(shí)發(fā)生的一種水面突然躍起現(xiàn)象。10.有壓管道的管徑d與水力半徑R的關(guān)系是___________。答案：d=4R。對(duì)于有壓圓管，水力半徑R=A/χ，其中A是過流斷面面積，χ是濕周。對(duì)于圓管，A=πd2/4，χ=πd，所以R=d/4，即d=4R。三、判斷題（每題2分，共20分）1.流體的粘性隨溫度的升高而減小。（）答案：錯(cuò)誤。對(duì)于液體，粘性隨溫度的升高而減??；對(duì)于氣體，粘性隨溫度的升高而增大。2.靜止流體中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)大小與作用面的方位無關(guān)。（）答案：正確。根據(jù)流體靜壓強(qiáng)的特性，靜止流體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng)數(shù)值相等，與作用面的方位無關(guān)。3.漸變流的過流斷面可近似認(rèn)為是平面。（）答案：正確。漸變流是指流線近似為平行直線的流動(dòng)，其過流斷面可近似認(rèn)為是平面。4.雷諾數(shù)Re越大，表明流體的粘性作用越強(qiáng)。（）答案：錯(cuò)誤。雷諾數(shù)Re反映了慣性力與粘滯力的對(duì)比關(guān)系，Re越大，慣性力相對(duì)粘滯力越大，表明流體的粘性作用越弱。5.紊流的沿程水頭損失系數(shù)λ總是隨雷諾數(shù)Re的增大而減小。（）答案：錯(cuò)誤。在紊流光滑區(qū)，λ隨Re的增大而減?。辉谖闪鬟^渡區(qū)，λ與Re和相對(duì)粗糙度k/d有關(guān)；在紊流粗糙區(qū)，λ與Re無關(guān)，只與相對(duì)粗糙度k/d有關(guān)。6.并聯(lián)長管的各支管水頭損失相等。（）答案：正確。并聯(lián)長管中，各支管的起點(diǎn)和終點(diǎn)相同，所以各支管的水頭損失相等。7.管嘴出流的流量系數(shù)大于孔口出流的流量系數(shù)。（）答案：正確。管嘴出流在收縮斷面處形成真空，增加了作用水頭，所以管嘴出流的流量系數(shù)大于孔口出流的流量系數(shù)。8.水躍的躍前水深越小，躍后水深越大。（）答案：正確。根據(jù)水躍方程，在已知流量和渠道斷面形狀的情況下，躍前水深越小，躍后水深越大。9.明渠均勻流的斷面平均流速沿程不變。（）答案：正確。明渠均勻流是流線為平行直線的流動(dòng)，其斷面平均流速沿程不變。10.有壓管道的管徑越大，其水力半徑越大。（）答案：正確。對(duì)于有壓圓管，水力半徑R=d/4，所以管徑d越大，水力半徑R越大。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.如圖所示，一封閉水箱，水面上的絕對(duì)壓強(qiáng)p?=85kN/m2，水箱右側(cè)連接一玻璃管，管內(nèi)水面高出水箱水面h=2m。求水箱內(nèi)水面到管內(nèi)水面的高度差H。（水的密度ρ=1000kg/m3，當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a=98kN/m2）解：首先計(jì)算玻璃管內(nèi)水面處的絕對(duì)壓強(qiáng)p?。根據(jù)流體靜壓強(qiáng)公式p=p?+ρgh，玻璃管內(nèi)水面處的絕對(duì)壓強(qiáng)p?=pa（因?yàn)椴ＡЧ芘c大氣相通）。設(shè)水箱內(nèi)水面到管內(nèi)水面的高度差為H。水箱內(nèi)水面的絕對(duì)壓強(qiáng)p?=85kN/m2，玻璃管內(nèi)水面處相對(duì)水箱內(nèi)水面的壓強(qiáng)關(guān)系為：p?=p?+ρgH。已知pa=98kN/m2，p?=85kN/m2，ρ=1000kg/m3，g=9.8m/s2。由p?=p?+ρgH可得：98×103=85×103+1000×9.8×H13×103=9800HH=13×103/9800≈1.33m。2.某圓形有壓管道，管徑d=200mm，管長l=100m，流量Q=0.04m3/s，沿程阻力系數(shù)λ=0.02。求該管道的沿程水頭損失hf。解：首先計(jì)算斷面平均流速v。根據(jù)流量公式Q=Av，其中A=πd2/4，d=200mm=0.2m。A=π×(0.2)2/4=0.0314m2。v=Q/A=0.04/0.0314≈1.27m/s。然后根據(jù)沿程水頭損失公式hf=λ(l/d)(v2/2g)，其中λ=0.02，l=100m，d=0.2m，v=1.27m/s，g=9.8m/s2。hf=0.02×(100/0.2)×(1.27