水力学模拟试题及答案(一)

水力学模拟试题及答案(一) 1、选择题:(每小题2分) (1)在水力学中，单位质量力是指( ) a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。 答案:c (2)在平衡液体中，质量力与等压面( ) a、重合; b、平行 c、相交; d、正交。 答案:d 2(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m，则该点的相对压强为 2222a、1 kN/m b、2 kN/m c、5 kN/m d、10 kN/m 答案:b (4)水力学中的一维流动是指( ) a、恒定流动; b、均匀流动; c、层流运动; d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案:d (5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( ) a、8; b、4; c、2; d、1。 答案:b (6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区; b、紊流光滑区; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区 答案: c (7)突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水 击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v为 0 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案:c (8)在明渠中不可以发生的流动是( ) a、恒定均匀流; b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流; d、非恒定非均匀流。 答案:c (9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是( )。 a、均匀缓流; b、均匀急流; c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 答案:b 3(10)底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m/s，已知渠中某处水深h = 0.4m， 则该处水流的流态为 1 a、 缓流; b、急流; c、临界流; 答案:b (11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的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)渗流研究的对象是( )的运动规律。 a、重力水; b、毛细水; c、气态水; d、薄膜水。 答案:a (13)测量水槽中某点水流流速的仪器有 a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 答案:b (14)按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λ=100，模型中水深为0.1L 米，则原型中对应点水深为和流量比尺为 a、 1米，λ =1000; b、10米，λ =100; QQ c、1米，λ =100000; d、10米，λ=100000。 QQ 答案:d 2、判断题:(每小题2分) (1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 ( ) 答案:错误 (2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 ( ) 答案:错误 (3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ( ) 答案:错误 (4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。 ( ) 答案:正确 (5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 ( ) 答案:正确 (6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 ( ) 答案:错误 (7)矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 ( ) 答案:正确 (8)断面比能沿流程总是减小的。 ( ) 答案:错误 (9)在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。( ) 答案:错误 (10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 ( ) 答案:正确 3、填空题:(每小题2 , 4分) 2 (1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。 答案:层流运动，牛顿液体 2(2) 液体中某点的绝对压强为100kN/m，则该点的相对压强为 2kN/m，真空度为 。 答案:2， 不存在. (3) 只受重力作用，静止液体中的等压面是。 答案:水平面。 (4) 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是 ，。 答案:液体存在粘滞性和边界的影响。 (5) 水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h h，弗汝德数Frk 1。 (填写 、 、符号) 答案: ， 。 (6) 在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越。 答案:大。 (7) 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为和 。 答案:短管，长管。 (8) 在水击计算中阀门关闭的时间T 水击相长T的水击，称为sr 水击，把T T的水击称为水击。 s r 答案:直接， 间接。 (9) a型水面曲线是发生在 坡上的 流(指急流或2 缓流)的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 (指增大、减小或不变) 答案:陡坡， 缓流， 减小。 (10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。 答案:3/2 。 (11) 泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深h的共轭水深 c ’’h h(h为下游河道的水深，填写 、 、符号) ctt 答案:填写 、 、符号 (12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λ=25，当模型中某点的L 流速为v = o.8m/s，则原型中对应点的流速为v=m/s 。 mp 答案:4m/s 。 4、问答题:(每小题3 , 4分) (1)什么是理想液体,为什么要引入理想液体的概念, 答案:理想液体是指没有粘滞性的液体。 实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分 3 析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。 (2)“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确,为什么, 答案:这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。 (3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。 答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反 ,比;在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f(Re); 过渡区λ1,R=f(Re， );粗糙区λ=f( )，紊流粗糙区又称为阻力平方区。 23R (4)为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区, v,CRi 答案:舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。 (5)流动相似的含义是什么, 答案:流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。 (6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。 答案:均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。 (7)分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面, 答案:急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。 (8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别, 答案:达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。 5、作图题: (1) 定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。 (5分) v=0 0 4 总 水 头 线 测 压 管 水 头 线 v=0 0 解: (2)定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均 充分长，各段糙率相同) (5分) K i i3K 解: 缓流N缓流1a1bK1N1 急流bN23i iK3 6、计算题: 2。(1) 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m，长 l =50 m，两个 30折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ=0.2，ζ=0.5，ζ=1.0，沿程123水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? ( 10分) 5 解: 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断 面建立能量方程 2lvHh() (5分) ,,,，,,w4R2g 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 A R,,0.2m , ,,0.2，2，0.5，1.0,1.9,, 将参数代入上式计算，可以求解得到 3 (5分) ？ v,4.16m/s , Q,vA,2.662m/s 3即倒虹吸管内通过的流量为2.662m/s 。 (2) 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失h= 0.5m。用压力表测得橡胶管w 2与喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncm。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 (15分) 0 解:以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程 2v2 (5分) H，，,，，，000005.2g mvg,，,2599.求得喷嘴出口流速和流量为 2s 3m (1.5分) Q,vA,0.00031422s 橡胶管道内的流速为 Qm (1分) 0.706v,,3sA3 对于喷嘴建立x方向的动量方程 6 pA,R,,,Q(v,v)332x3x N (6.5分) R,pA,,Q(v,v),187.793323 水流对喷嘴冲击力为 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) RR,,, (3) 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。 (9分) 解:计算渠道断面水力要素， 22 过流断面面积 m(1.5分) Abhmh,，,39 2湿周 m (1.5分) x,b，21，mh,18.49 A水力半径 m (1分) R,,211.x 111 62 舍齐系数 (2分) C,R,80.90m/sn 0.5 3通过的流量 Q = AC (R i)= 144.93 m/s (3分) 3(4)某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B,18m，流量Q,265m/s，坝下收缩断面处水深h=1.1m，当坝下游水深h=4.7m时，问: ( 12分) ct 1)坝下游是否发生水跃, (4分) 2)如发生水跃，属于何种形式的水跃, (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)计算临界水深h，判断收缩断面和下游水流流态， k 3 q = Q/B =265/18 =14.72 m/sm 22q14.72,33 m h,,,2.81kg9.8 因为收缩断面水深 h =1.1 m h 为急流，下游水深h=4.7m h 为缓流， cktk所以溢流坝下游必定发生水跃。 "2)计算收缩断面处水深h的共軛水深h cc 2hqc" (1，8,1)3h,c2ghc 21.114.72 ，(1，8，,1)3,,5.81m 29.8，1.1 "因为 h h ，该水跃为远驱水跃。 ct 3)溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 7 ,估算消力池深d，取水跃淹没系数 1.05 j "则池深约为 d = h- h =1.055.81 – 4.7 = 1.40 m jct 8 9