水力學(xué)模擬試題及答案

1、水力學(xué)模擬試題及答案（一）1選擇題：（每小題2分）（1）在水力學(xué)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：c（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（）a 、重合； b 、平行 c 、相交；d 、正交。答案：d（3）液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為a、1 kN/m2 b 、2 kN/m2 c 、5 kN/m2 d 、10 kN/m2 答案：b（4）水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指（）a 、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c 、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。答案：d（5）

2、有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d / R=（）a 、8； b 、4；c 、2； d 、1。 答案：b（6） 已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù) Re都有關(guān)，即可以判斷 該液體流動(dòng)屬于a 、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)答案：c（7） 突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s,水擊壓強(qiáng)水頭H =250m,貝U管道中原來的流速V0為a 、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d 、3.22m 答案：c（8） 在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）a 、恒定均勻流；b 、恒定非均勻流；c 、非恒定均勻流；d、非恒定

3、非均勻流。答案：c（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）。a 、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。答案：b（10） 底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量 Q =1.5m3/s，已知渠中某處水深h = 0.4m，則該處 水流的流態(tài)為a、緩流；b、急流；c、臨界流；答案：b（11） 閘孔出流的流量Q與閘前水頭的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) 滲流研究的對(duì)象是()的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。a 、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案：a(13) 測(cè)量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a 、文丘里計(jì) b 、畢托管c 、測(cè)壓管

4、 d 、薄壁堰答案：b(14) 按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型， 長(zhǎng)度比尺入l=100,模型中水深為0.1米，則原型中對(duì) 應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為a、1 米，入 q=1000 ;b、10 米，入 q =100 ;c、1 米，入 q=100000; d、10 米，入 Q=100000b 答案：d2、判斷題：(每小題2分)(1) 任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。()答案：錯(cuò)誤(2) 水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。()答案：錯(cuò)誤(3) 水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。()答案：錯(cuò)誤(4) 粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。()答案：正確(5) 同樣條件下直接水擊比間接水

5、擊更不安全。()答案：正確(6) 在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。()答案：錯(cuò)誤(7) 矩形斷面水力最佳斷面的寬深比B =2。()答案：正確(8) 斷面比能沿流程總是減小的。()答案：錯(cuò)誤(9) 在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。()答案：錯(cuò)誤(10) 滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。() 答案：正確3、填空題：(每小題24分)(1) 牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是 層流運(yùn)動(dòng) 和 牛頓液體。(2) 液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為 100kN/m ,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為2kN/mf,真空度為不存在.。(3) 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是水平面 。

6、(4)實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是液體存在粘滯性邊界的影響(5) 水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深 h hk，弗汝德數(shù)Fr 1。(填寫、符號(hào))(6) 在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越大 。(7) 根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為短管 和 長(zhǎng)管。(8) 在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)間 Ts水擊相長(zhǎng)Tr的水擊，稱為 直接 水擊，把Ts Tr的水 擊稱為 間接水擊。(9) a2型水面曲線是發(fā)生在陡坡 坡上的 緩流 流(指急流或緩流)的水面線，這時(shí)弗汝德數(shù)Fr沿程 減小(指增大、減小或不變)(10) 溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的3/2次方成正比。(1

7、1) 泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時(shí)，下游收縮斷面水深he的共軛水深he''ht(ht為下游河道的水深，填寫、 符號(hào))答案：填寫、符號(hào)(12) 按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長(zhǎng)度比尺入l=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為 v m=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為 Vp=4 m/s 。4、問答題：(每小題34分)(1) 什么是理想液體為什么要引入理想液體的概念答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來很大困難。為了簡(jiǎn) 化液體運(yùn)動(dòng)的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮 粘滯性影響

8、進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)際工程問題。這是水力學(xué)重要的研 究方法。(2) “均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確為什么答案：這種說法錯(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過 一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。(3) 簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中入僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過渡區(qū)，入僅是 Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)入=f 1 (Re);過渡區(qū)入=f2 (Re,);粗糙區(qū)入=f3R(-)，紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。R(4) 為什么舍齊公式v CRi 只

9、適用于阻力平方區(qū)答案：舍齊公式是根據(jù)明渠均勻流的大量觀察資料總結(jié)的公式，自然界中明渠水流幾乎都處于紊流阻力平方區(qū)，因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)。(5) 流動(dòng)相似的含義是什么答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何相似是前提，動(dòng)力相似是保證， 才能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相似。(6) 從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量 方程來分析，只能消耗位能來克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。（7）分析水面曲線時(shí)，如何尋找急流和緩流的控制斷面答案：急流的控制斷面在上游，因?yàn)橥饨鐚?duì)急流的干擾不

10、能向上游傳播； 緩流的控制斷面在下游, 其原因與急流正好相反。（8）在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別答案：達(dá)西定律適用于任一點(diǎn)的滲流流速 u=kJ，其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用 于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v= kJ。5、作圖題：（1）定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。（5 分）Vo=O（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)（各渠段均充分長(zhǎng)，各v3 A 0.706m s(1解：6計(jì)算題:（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64 m2,長(zhǎng)I =50 m，兩個(gè)30 °折角、進(jìn)N

11、1 緩流ai緩流I2<Ik口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z 1 = ,Z 2=,Z 3=，沿程水力摩擦系數(shù)入=，上下游水位差H=3m求通過的流量Q （ 10分）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)2g(5計(jì)算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)AR0.2m ,0.2 20.5 1.0分)1.9將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到3v 4.16m/s , Q vA 2.662m /s （5即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.662m3/s。（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴（如圖）。橡膠管直徑D=7.5cm,噴嘴出口直徑d=2.0cm。水頭 H =5.5 m由水箱

12、至噴嘴的水頭損失hw= 0.5m。用壓力表測(cè)得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng) p = cm?。 如用手握住噴嘴，需要多大的水平力 R,行近流速vo=O,取動(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)量校正系數(shù)均為 1。（15 分）11和噴嘴出口斷面2解：以過噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面2的能量方程2(5H 0 00 00.52g求得噴嘴出口流速和流量為v22 g 59.9嘆Q v2A20.000314m's橡膠管道內(nèi)的流速為對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程1）P3A3 RQ（V2x V3x）RP3 A3Q（V2 V3）187.79 N水流對(duì)噴嘴沖擊力為 R R即為手握噴嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道，

13、底寬b =10 m,水深h = 3 m，邊坡為1:1，糙率流動(dòng)在紊流粗糙區(qū)，求通過的流量Q（9分）解：計(jì)算渠道斷面水力要素，n =，底坡i =。如過流斷面面積濕周A bhmh239n?分）x b2 11m2h18.49 m分）水力半徑RA2.11 mx（1分）舍齊系數(shù)C1 16-R 6n180.90m 2 /s（2分）通過的流量q =:AC （Ri）=3144.93 m /s（3分）（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬B= 18m流量Q= 265m/s，壩下收縮斷面處水深hc=1.1m,當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，問:（12 分）1）壩下游是否發(fā)生水躍2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水

14、躍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）（4 分）（4 分）解：1）計(jì)算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài),3q = Q/B =265/18 =14.72 m /sm3驚2.81m因?yàn)槭湛s斷面水深hc =1.1 mhk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hcII hc =21.11) = 5.81m14.7229.8 1.13因?yàn)閔；ht ,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。估算消力池深d,取水躍淹沒系數(shù)j二則池深約為d = j he- ht =- = 1.40 m水

15、力學(xué)模擬題2。一、選擇題（每小題1分，共5分）1、 明渠均勻流可能發(fā)生在：（B）A、平坡棱柱形渠道；B、順坡棱柱形渠道； C 逆坡棱柱形渠道； D 都有可能。2、某水庫(kù)水深為10m處的絕對(duì)壓強(qiáng)為：（D ）A.10kPa ； B.98kPa ； C.147kPa ； D.196kPa。3、在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：（C ）A、均勻規(guī)律；B、直線變化規(guī)律；C、拋物線規(guī)律；D對(duì)數(shù)曲線規(guī)律。4、圓柱形外管嘴的正常工作條件是：（B ）A. A. 11(34)d，Ho9m .B. B. 11(34)d，Ho9m .C. C. 11 > (34)d, Ho9m .D. D. 11 <

16、(34)d, Ho9m。5、粘性液體總水頭線沿程的變化是：（A ）A.A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持不變；D.前三種情況都有可能。二、填空題（每空2分，共12分）1、水力最優(yōu)矩形斷面的寬深比是 _2_，其水力半徑等于 水深的一半。2、 水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)隨溫度的升高而降低，它的單位是 m2/s。3、 紊流時(shí)粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加而減小 。4、明渠均勻流的 水深 和 斷面平均速度 等物理量沿程不變。5、 在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定時(shí)，隨底坡的增大，正常水深將減小，臨界水深將不變6、 由于薄壁堰具有穩(wěn)定的流量和水頭關(guān)系，一般多用于實(shí)驗(yàn)室及小河渠的流量測(cè)量。、簡(jiǎn)答題（每小

17、題5分，共18分）1、試分別說明雷諾數(shù)Re,佛汝德數(shù)Fr的物理意義及其在水力學(xué)中的主要用途（5分）（1）雷諾數(shù)Re的物理意義：它表征液流慣性力與粘滯力的對(duì)比關(guān)系，即Re v?d/v。在水力學(xué)中主要用它來判別液流的型態(tài)是層流還是紊流。佛汝德數(shù)Fr的物理意義：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對(duì)比關(guān)系。其能量意義是表示過水?dāng)嗝鎲挝恢亓恳后w平均動(dòng)能與平均勢(shì)能之比的二倍開平方Fr即Pl P2中主要用它判別水流的流態(tài)是緩流、臨界流或急流。2、什么是水擊減小水擊壓強(qiáng)的措施有那些（5分），從而使管道斷面上發(fā)生壓強(qiáng)交替升答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，弓I起管中壓強(qiáng)急劇增高（或降低） 降的現(xiàn)象，稱為水擊

18、。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強(qiáng)：（一）延長(zhǎng)閥門（或?qū)~）的啟閉時(shí)間T（二）縮短壓力水管的長(zhǎng)度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速v03、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”是如何定義的（8 分）答：（1）沿程水頭損失實(shí)測(cè)裝置 設(shè)備從水位恒定的水塔引出管道，與需要測(cè)量水頭損失的新鋼管相聯(lián)，為了便于操作和計(jì)算，該管水平放置，兩端各開一個(gè)測(cè)壓孔，測(cè)壓孔直徑d 6.0mm左右的測(cè)壓管，用橡皮管與壓差計(jì)相連接。測(cè)壓孔間距L視采用壓差計(jì)類型和測(cè)量精度而定，做到讀數(shù)準(zhǔn)確，誤差在5 %以內(nèi)。在測(cè)壓孔兩端設(shè) A、B兩個(gè)閘閥，控制流量與排氣。閘閥距測(cè)壓孔距離應(yīng)大于（61

19、0） d, （d為新鋼管直徑）避免閘閥后旋渦水流對(duì)測(cè)壓管測(cè)流的影響。一，在管道出口采用重量法或體積法測(cè)量流量。也可在管路上裝流量計(jì)測(cè)量流量。 工作原理水塔水位恒定，當(dāng)閘門開度一定時(shí)，管中通過的流量一定，測(cè)出流量。管道直徑保持不變，經(jīng)過管道的水流為有壓均勻流，水力坡度與測(cè)壓管坡度相等，由壓差計(jì)測(cè)出壓差經(jīng)簡(jiǎn)單換算即得長(zhǎng)度為L(zhǎng)的管道的沿程水頭損失，即hfZlZ21 2V12g2V2P1P2（2）沿程阻力系數(shù)在紊流光滑區(qū)的變化規(guī)律大量實(shí)驗(yàn)證明，在紊流光滑區(qū)，沿程阻力系數(shù)只與雷諾數(shù)Re有關(guān)，與絕對(duì)粗糙度無關(guān)。五、計(jì)算題（共65 分）1、某有機(jī)玻璃矩形斷面明渠,底寬b 0.15m，水深h 0.065m，渠

20、底坡i0.02，均勻流時(shí)測(cè)得流量Q 20L/s，試求渠道的粗糙系數(shù) n值。(10 分)解：過水?dāng)嗝婷娣eA bh0.15 0.0650.00975 m2濕周2h00.150.0650.28m水力半徑n AR3iQ0.009750.280.0348 m2 10.03483 0.0220.01730.009750.00852、一矩形斷面渠道，如圖所示。已知閘前水深H 14m，閘門開啟高度e 1m，渠道底寬b 3m，閘孔垂直收縮系數(shù)0.62，閘門局部水頭損失系數(shù)0.1，兩段渠道的底坡分別為：i1 0 , i2 °.°5，渠道糙率n 0.04，不計(jì)閘前行進(jìn)流速，試判別第二段渠道中的水

21、流為緩流或急流并定性繪出兩段渠道中的水面曲線（兩段渠道均充分長(zhǎng)）。（提示：能量方程求出流量，在求出臨界水深以及臨界底坡）（15分）解.hee 0.62 1 0.62m由能量方程得he2g2Ve2g2g(H he)2 9.8 (140.62)1 - 1 0.115.44m/ sQ AeVe hebVe 0.62 3 15.44 28.72m3/shK3；28.722 '、9.8 322.11m臨界水深時(shí)所對(duì)應(yīng)的個(gè)水力要素為:b 2hK3 2 2.11 7.22mCK-Rk(bhi)16K1(3 竺)'624.46m05/s0.047.22iKg K2Ck Bk9.8 7.2220

22、.039424.463'K ,故第二段渠道為陡坡，且綜合分析其水面線為b2型降水曲線，hK ,水流為急流。3、某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬b 18m，流量Q3265m /s，壩下收縮斷面處水深hc Mm，當(dāng)壩下游水深ht5m時(shí)，試（1）判別收縮斷面處和壩下游的流態(tài)（2）下游是否需要修建消能工（15分）解:（ 1）26518314.72m /s mhKhc3魯1.1m3寫22.81mhK， ht 5mhK收縮斷面處為急流，下游水流為緩流,所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。(2)hthc"討1 8ghc1)1)5.81mhc"，下游發(fā)生遠(yuǎn)離式水躍。4、如圖所示為一平

23、面閘門AB，寬b 5m，閘門在水深H8m下工作。求閘門所受靜水總壓力的大小和作用點(diǎn)。(10 分)解:9.8 8251568KNH2222.67m5m，求通過的流量 Q繪制管道的總水頭線和測(cè)壓5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑d 1.0m，管道總長(zhǎng)I 50m，折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為Z i=，Z 2=，Z 3=，沿程水頭損失系數(shù)入=，上下游水位差 H管水頭線（15分）解:110 568L50.do.0241.00.52 0.21.0cA.2gH0.568 1.02.29.8 534.41m /s按短管計(jì)算cQ水力學(xué)答案、選擇題（每小題1分，共5分）二、填空題（每空 2分，共12分）

24、1、2; 水深2、降低；m/s3、減小 4、水深和斷面平均速度 5、減小;不變 6、流量和水頭；流量三、簡(jiǎn)答題（每小題 5分，共18分）1、答：（1）雷諾數(shù)Re的物理意義：它表征液流慣性力與粘滯力的對(duì)比關(guān)系，即Re v?d/v。在水力學(xué)中主要用它來判別液流的型態(tài)是層流還是紊流。佛汝德數(shù)Fr的物理意義：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對(duì)Fr J22g比關(guān)系。其能量意義是表示過水?dāng)嗝鎲挝恢亓恳后w平均動(dòng)能與平均勢(shì)能之比的二倍開平方，即| h 。在水力學(xué)中主要用它判別水流的流態(tài)是緩流、臨界流或急流。2、 答：壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強(qiáng)急劇增高（或降低），從而使管道斷面上發(fā)生壓強(qiáng)交

25、替 升降的現(xiàn)象，稱為水擊。工程上常常采取以下措施來減小水擊壓強(qiáng)：（一）延長(zhǎng)閥門（或?qū)~）的啟閉時(shí)間T（二）縮短壓力水管的長(zhǎng)度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速v03、答：（1 ）沿程水頭損失實(shí)測(cè)裝置 設(shè)備從水位恒定的水塔引出管道，與需要測(cè)量水頭損失的新鋼管相聯(lián)，為了便于操作和計(jì)算，該管水平放置，兩端各開一個(gè)測(cè)壓孔，測(cè)壓孔直徑d 6.0mm左右的測(cè)壓管，用橡皮管與壓差計(jì)相連接。測(cè)壓孔間距L視采用壓差計(jì)類型和測(cè)量精度而定，做到讀數(shù)準(zhǔn)確，誤差在5 %以內(nèi)。一 在測(cè)壓孔兩端設(shè) A、B兩個(gè)閘閥，控制流量與排氣。閘閥距測(cè)壓孔距離應(yīng)大于（610） d, （d為新鋼管直徑）避免閘閥后旋渦水流對(duì)測(cè)壓管測(cè)流的影響。一在管道出口采用重量法或體積法測(cè)量流量。也可在管路上裝流量計(jì)測(cè)量流量。 工作原理水塔水位恒定，當(dāng)閘門開度一定時(shí)，管中通過的流量一定，測(cè)出流量。管道直徑保持不變，經(jīng)過管道的水流為