國開(中央電大)?？啤端W(B)》網(wǎng)上形考、機考試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.在靜水中，某點壓強的大小與該點在水面下的深度成A.反比關(guān)系??B.指數(shù)關(guān)系??C.正比關(guān)系??D.對數(shù)關(guān)系答案：C2.對于不可壓縮、定常、無旋流動，伯努利方程成立的前提條件不包括A.質(zhì)量力有勢??B.流體黏性可以忽略??C.流動沿同一流線??D.流體密度隨壓強變化顯著答案：D3.某梯形渠道底寬3m，邊坡系數(shù)1:1.5，水深1.2m，則水力半徑R為A.0.68m??B.0.72m??C.0.75m??D.0.79m答案：B4.雷諾數(shù)Re=vd/ν，其中ν的物理意義是A.運動黏度??B.動力黏度??C.密度??D.體積彈性模量答案：A5.在相同流量下，圓管層流與紊流相比，沿程水頭損失A.層流更大??B.紊流更大??C.相等??D.無法比較答案：B6.對于寬頂堰自由出流，流量系數(shù)m一般取值范圍A.0.32～0.36??B.0.36～0.38??C.0.38～0.42??D.0.42～0.46答案：C7.水擊壓強計算中，若閥門關(guān)閉時間Ts＜2L/c，則屬于A.直接水擊??B.間接水擊??C.準穩(wěn)態(tài)水擊??D.無壓流答案：A8.某水泵吸水管直徑200mm，流量36L/s，水泵允許吸上真空高度5m，吸入段水頭損失0.4m，則實際安裝高度最大為A.4.12m??B.4.35m??C.4.58m??D.4.81m答案：A9.在明渠均勻流中，若曼寧糙率n增大，則正常水深A.減小??B.增大??C.不變??D.先減后增答案：B10.對于薄壁堰，堰上水頭H=0.25m，流量系數(shù)0.42，則單寬流量q為A.0.165m2/s??B.0.183m2/s??C.0.198m2/s??D.0.212m2/s答案：B二、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）11.靜水壓強與方向無關(guān)，僅與水深有關(guān)。??√12.黏性流體在圓管內(nèi)的層流速度分布呈拋物線形。??√13.弗勞德數(shù)Fr＞1時，明渠流態(tài)為緩流。??×14.水力最優(yōu)斷面是指在給定面積下濕周最小的斷面。??√15.水泵揚程等于提水幾何高度與管路水頭損失之和。??√16.水擊波速c與管壁彈性模量無關(guān)。??×17.在相同水頭下，孔口出流流量與孔口面積成正比。??√18.曼寧公式適用于所有流態(tài)的明渠均勻流計算。??×19.當渠道底坡i＞臨界底坡ic時，均勻流為急流。??√20.畢托管測速原理基于伯努利方程。??√三、填空題（每空2分，共20分）21.靜水總壓力大小等于受壓面形心處壓強乘以________。答案：受壓面面積22.圓管層流時，沿程阻力系數(shù)λ與雷諾數(shù)的關(guān)系為λ=________。答案：64/Re23.某矩形渠道寬4m，流量8m3/s，臨界水深hk=________m。答案：0.74124.水擊壓強Δp=ρcv0，其中v0為________。答案：閥門處初始流速25.水泵比轉(zhuǎn)數(shù)ns=3.65n√Q/H^(3/4)，其中Q的單位為________。答案：m3/s26.曼寧公式中，謝才系數(shù)C與曼寧糙率n的關(guān)系為C=________。答案：R^(1/6)/n27.薄壁堰流量公式Q=mb√(2g)H^(3/2)，其中b為________。答案：堰頂寬度28.當Fr=1時，對應的水深稱為________水深。答案：臨界29.某管道長1000m，直徑0.3m，流量0.07m3/s，水頭損失1.2m，則沿程阻力系數(shù)λ=________。答案：0.02830.畢托管測得總壓水頭3.45m，靜壓水頭2.78m，則流速v=________m/s。答案：3.70四、簡答題（每題8分，共24分）31.寫出伯努利方程的一般形式，并說明各項物理意義。答案：z＋p/ρg＋αv2/2g＝常數(shù)z——單位重量流體相對于基準面的位置勢能，稱為位置水頭；p/ρg——單位重量流體的壓強勢能，稱為壓強水頭；αv2/2g——單位重量流體的動能，稱為速度水頭；三項之和為總水頭，沿流線守恒。32.明渠均勻流形成的力學條件是什么？答案：重力沿流向的分量與床面阻力平衡。具體表達式為：ρgAisinθ＝τ0χL其中A為過水斷面面積，i為底坡，χ為濕周，τ0為床面平均剪切應力。當坡度i、糙率n、流量Q一定時，水深自動調(diào)整到滿足上式的“正常水深”h0，此時水流勻速前進。33.簡述水擊現(xiàn)象的危害及工程常用減緩措施。答案：危害：瞬時高壓可導致管道爆裂、閥門損壞、支座松動，負壓則引起水柱分離、管道癟塌。減緩措施：（1）延長閥門啟閉時間，使Ts＞2L/c，轉(zhuǎn)為間接水擊；（2）設(shè)置調(diào)壓室或空氣罐，吸收壓力波動；（3）采用緩閉止回閥、蝶閥兩段關(guān)閉規(guī)律；（4）管壁選用高強材料或增加壁厚；（5）合理布置管道坡度，避免局部負壓。五、計算題（共26分）34.（8分）一矩形平板閘門寬2m，傾角60°，上游水深4m，下游水深1m，求閘門所受靜水總壓力大小及作用點位置。解：上游受壓面形心水深hc1＝4/2＝2m下游受壓面形心水深hc2＝1/2＝0.5m上游壓強合力P1＝ρghc1A1＝1000×9.81×2×(4×2/sin60°)＝181.3kN下游壓強合力P2＝ρghc2A2＝1000×9.81×0.5×(1×2/sin60°)＝11.3kN總壓力P＝P1－P2＝170.0kN對上游水面取矩：yD1＝hc1/sin60°＋(Icx/hc1A1)＝4.619myD2＝hc2/sin60°＋(Icx/hc2A2)＝1.155m由合力矩定理：P·yD＝P1yD1－P2yD2解得yD＝4.42m（距上游水面沿板方向）35.（10分）一混凝土圓管直徑d=0.6m，曼寧糙率n=0.014，底坡i=0.002，試分別用曼寧公式與謝才公式計算流量，并比較結(jié)果。解：（1）曼寧公式過水斷面A=πd2/4=0.2827m2濕周χ=πd=1.885m水力半徑R=A/χ=0.15m謝才系數(shù)C=R^(1/6)/n=0.15^(1/6)/0.014=44.6m^(1/2)/s流速v=C√(Ri)=44.6√(0.15×0.002)=0.772m/s流量Q=Av=0.2827×0.772=0.218m3/s（2）謝才公式直接計算v=√(8g/λ)√(Ri)，需先反算λ由曼寧公式反推λ=8gn2/R^(1/3)=8×9.81×0.0142/0.15^(1/3)=0.028v=√(8×9.81/0.028)√(0.15×0.002)=0.772m/sQ=0.218m3/s二者完全一致，說明曼寧公式與謝才公式在均勻流條件下等價。36.（8分）一水泵將湖水提升至水池，幾何揚程Hg=18m，管路系統(tǒng)總水頭損失∑hf=3.5m，管道直徑0.25m，要求流量Q=50L/s，水泵效率η=78%，求水泵軸功率。解：水泵揚程H=Hg＋∑hf=21.5m有效功率Pe=ρgQH=1000×9.81×0.05×21.5=10.55kW軸功率P=Pe/η=10.55/0.78=13.5kW六、綜合應用題（20分）37.某城市輸水隧洞長L=3200m，直徑D=2.2m，曼寧糙率n=0.012，上游水庫水位▽126.50m，下游出口水位▽98.20m，隧洞為無壓流，出口為自由出流，試求：（1）判斷隧洞是否處于均勻流狀態(tài)；（2）計算隧洞能通過的最大流量；（3）若要求加大流量至Q=28m3/s，在保持n、D不變條件下，求所需底坡i′。解：（1）無壓長洞且底坡恒定，可近似按均勻流處理。（2）均勻流時，水面線平行洞底，能坡J=i總水頭差ΔH=126.50－98.20=28.3m若按均勻流，則i=ΔH/L=28.3/3200=0.00884采用曼寧公式試算：設(shè)正常水深h0=1.8m（小于直徑，滿足無壓）A=2.2×1.8－(1.8－1.1)√[1.12－(1.1－0.4)2]=3.44m2χ=2.2＋2×1.1×arccos[(1.1－0.4)/1.1]=4.86mR=A/χ=0.707mQ=AR^(2/3)√i/n=3.44×0.707^(2/3)×√0.00884/0.012=24.9m3/s再設(shè)h0=1.9m，得Q=26.7m3/s迭代至h0=1.96m時，Q=27.2m3/s，接近最大