水力學(xué)模擬精彩試題及問題詳解

1、水力學(xué)模擬試題及答案(一)仁選擇題：(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) 液體中某點的絕對壓強為100kN/m2,則該點的相對壓強為a、1 kN/mz b、2 kN/m2 c、5 kN/mz d、10 kN/m2 答案：b(4) 水力學(xué)中的一維流動是指()a、恒定流動；b、均勻流動；c、層流運動；d、運動要素只與一個坐標(biāo)有關(guān)的流動。答案：d(5) 有壓管道的管徑

2、d與管流水力半徑的比值d/住()a、8;b、4：c、2;d、1 o答案：b(6) 已知液體流動的沿程水力摩擦系數(shù) 與邊壁相對粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷 該液體流動屬于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,水擊壓弓雖水頭 =250m,則管道中原來的流速v。為a、1.54m b、2. 0mc、2. 45md、3. 22m答案：c(8) 在明渠中不可以發(fā)生的流動是()a、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d非恒定非均勻流。答案：c(9) 在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流

3、動是()。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 = Q. 4m,則該處 水流的流態(tài)為a、緩流;b、急流；c、臨界流；答案：b(門)閘孔出流的流量0與閘前水頭的()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)滲流研究的對象是()的運動規(guī)律。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案：a(13)測量水槽中某點水流流速的儀器有a、文丘里計 b、畢托管 c、測壓管 d.萍壁堰答案：b米，則原型中對(14)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的水力學(xué)模型，長度比

4、尺XL=100,模型中水深為0.1 應(yīng)點水深為和流量比尺為a、1 米，=1000： b、10 米，=100;c、1 米，=100000： d、10 米，入qPOOOOO。答案：d2、判斷題：(每小題2分)(1)任意受壓而上的平均壓強等于該受壓而形心處的壓強。 答案：錯誤(2)水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。 答案：錯誤(3)水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。 答案：錯誤(4)粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的因。 答案：正確()(5)同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。 答案：正確()(6)在正坡非棱柱渠道可以形成均勻流。 答案：錯誤()(7)矩形斷面水力最佳斷面的寬深比”二2。 答案

5、：正確()(8)斷面比能沿流程總是減小的。答案：錯誤()(9)在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大， 答案：錯誤躍后水深也越大。()(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) 牛頓摩擦定律適用的條件是和。答案：層流運動，牛頓液體(2) 液體中某點的絕對壓強為 100kN/n?, 則該點的相對壓強為kN/m2,真空度為o答案：2,不存在.(3) 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是。答案：水平面。(4) 實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是,答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。(5) 水流在明渠中的流態(tài)為緩流

6、時，其水深氐 弗汝德數(shù)Fr1o(填寫、符號)答案： ，。(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。答案：大。(7) 根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同,答案：短管，長管。(8) 在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間T, 把T, 的水擊稱為答案：直接，間接。(9) 曰2型水而曲線是發(fā)生在 線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程答案：陡坡，緩流，減小。(10) 溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的管道可以分為和水擊相長Tr的水擊，稱為水擊。水擊,坡上的流(指急流或緩流)的水面(指增大、減小或不變)次方成正比。答案：3/2 o(11) 泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時，下游收縮斷而水深人的共純水深h；人(人為下游

7、河道的水深，填寫. 符號)答案：填寫.、符號(12) 按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺入l=25,當(dāng)模型中某點的流速為vfo. 8m/s,則原型中對應(yīng)點的流速為v尸答案：4m/s o4、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。實際液體都具有粘滯性，在液體流動時會引起能量損失，給分析液體運動帶來很大困難。為了簡 化液體運動的討論，我們引入了理想液體的槪念，忽略液體的粘滯性，分析其運動規(guī)律，然后再考慮 粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實際水流的運動規(guī)律，用以解決實際工程問題。這是水力學(xué)重要的研 究方法。(2) “均勻流一

8、定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答案：這種說法錯誤的。均勻是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言。當(dāng)流量不變通過 一變直徑管道吋，雖然是恒定流，但它不是均勻流。(3) 簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)入的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實驗可以發(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)(Re)：過渡區(qū)X =f2 Re,);粗糙區(qū)入二fs (),紊舟粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。R(4) 為什么舍齊公丟=?、灰7只適用于阻力平方區(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)，

9、因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)。(5) 流動相似的含狡是什么？答案：流動相似包括幾何相似、運動相似和動力相似。其中幾何相似是前提，動力相似是保證， 才能實現(xiàn)流動相似。(6) 從力學(xué)意艾上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷而平均流速水頭和壓企水頭沿程不變，但水流運動總要消耗能量，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，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，因為外界對急流的干擾不能向上游傳播：緩流的控制斷面在下游, 其原因與急流正好相及。(8) 在滲流計算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？

10、答案：達(dá)西定律適用于任一點的滲流流速滬斤丿，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的滲流流速都相等且等于尸kJ。5、作圖題：(1)定性繪出圖示管道(短管)的總水頭線和測壓管水頭線。(5分)忙 °rX(2)定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)。(各渠段均充分長，各段 糙率相同)(5分)6、計算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷而而積為A=Q. 64 m2t長/ =50 m,兩個30。折角、進(jìn) 口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為'二0.2,乙2二0.5, 5 3=1.0,沿程水力摩擦系數(shù)入二0.024, 上下游

11、水位差/A3mo求通過的流量Q ?（ 10分）H解：按短管計算，取下游水而為基準(zhǔn)而，對上下游渠道的計算斷而建立能量方程（5分）計算方形管道斷而的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)R = - = 0.2m, 艮§ = 02x2 + 05 + l0 = l9 Z（5分）將參數(shù)代入上式計算，可以求解得到v = 4.16nVs 9 Q = vA = 2.662m3/s即倒虹吸管通過的流量為2. 662m3/s。（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴（如圖）。橡膠管直徑D=n. 5cm,噴嘴出口直徑 朋2.0cm。水頭/=5.5 m0由水箱至噴嘴的水頭損失加二0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓弓雖p

12、二4. 9Ncm2o如用手握住噴嘴，需要多大的水平力/?,行近流速4二0,取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均 為仁（15分）解：以過噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面1一1和噴嘴出口斷而2 2的能量方程277 + 0 + 0 = 0 + 0 +堂+ 0.5（5 分）2g求得噴嘴出口流速和流量為v2= J2gx5 = 9.9嘆（15分）Q = v2A2 =0.000314 m/橡膠管道的流速為卄 ¥ = 0.7061%（1分）3 一 Ry7對于噴嘴建立"方向的動量方程-:X 丁p3A3-R = ppQ（y2x-v3x）（6. 5 分）R = p3A3 - pQ（y2 -v

13、3） = 187.79 N水流對噴嘴沖擊力為R = R即為手握噴嘴所需之力。（1分）（3）有一梯形渠道，底寬Z?=10m,水深7?=3m,邊坡為1:1,糙率 n=0.014,底坡 z=0. 001 o如流動在紊流粗糙區(qū),求通過的流量0。解：計算渠道斷面水力要素，（9分）過流斷而而積A = hh + mh2 = 39m?（15分）濕周水力半徑舍齊系數(shù)通過的流量x = h + 2yj + m2h = 1&49 mAR = - = 2A mxC = -R = 80.90m /snQ 二 AC IR /）05= 144. 93 m7s（15分）（1分）（2分）（3分）（4）某矩形斷面渠道中筑有

14、一溢流壩。已知渠寬=18m,流量片265m'/s,壩下收縮斷而處水 深/7=1.1m,當(dāng)壩下游水深人二4.7m時，問：（12分）1）壩下游是否發(fā)生水躍？（4分）2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？（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）計算臨界水深人，判斷收縮斷而和下游水流流態(tài)，q 二 Q/B =265/18 =14. 72 m7sm=2.81 m因為收縮斷而水深 hc =1. 1 m 人為急流，下游水深人二4.7m九為緩流,所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2）計算收縮斷面處水深人的共範(fàn)水深陽1.1x（Jl + 8x14.72?9.8x1.13一 D

15、 =5. 81m因為 h； k ,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 =1.054. 7 = 1.40 m則池深約為 d二 j人- K =1.055.81水力學(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：（）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、擷有可能。2、某水庫水深為10m處的絕對壓強為：（）A. 10kPa; B. 98kPa; C. 147kPa： D. 196kPao3、在圓管流中，層流的斷面流速分布符合：（）A、均勻規(guī)律：B、直線變化規(guī)律；C、拋物線規(guī)律；D、對數(shù)曲線規(guī)律。

16、4、圓柱形外管嘴的正常工作條件是：（）A.A./ = （3 4）d9> 9 m .B.B.心（3dH°< 9m .C.C.1 > （34）dfH°> 9mD.D.1 < （34）dfH°< 9mQ5、粘性液體總水頭線沿程的變化是：（）A. A.沿程下降；B. 沿程上升；C. 保特不變：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,其水力半徑等于的一半。2、水的運動粘滯系數(shù)隨溫度的升鬲而_-它的單位 o3、親流時粘性底層厚度隨雷諾數(shù)的增加而°4、明渠均勻流的 和等物理量沿程不變

17、。臨界水深20L/S5、在流量一定，渠道斷面的形狀、尺寸和壁面粗糙一定吋，隨底坡的增大，正常水深將.將O6、由于薄壁堰具有穩(wěn)定的和關(guān)系，一般多用于實驗室及小河渠的測量。三. 簡答題（每小題5分，共18分）1、試分別說明雷諾數(shù)Re,佛汝徳數(shù)Fr的物理意艾及其在水力學(xué)中的主要用途？ （5分）2、什么是水擊？減小水擊壓強的措施有那些？ （5分）3> “恒定流與非恒定流篤“均勻流與非均勻流“漸變流與急變流”是如何定義的？（8分）五、計算題（共65分）1、某有機玻璃矩形斯面明渠，底寬° = °5加，水深力=0.065加，渠底坡i = 0.02,均勻流時測得流量Q試求渠道的粗糙系

18、數(shù)舁值。（10分）2、一矩形斷面渠道，如圖所示。已知閘前水深H = 14m,閘門開啟爲(wèi)度e = bn 9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)9 = 兩段渠道的底坡分別為：人=0,心=0.05,渠道糙率“ = 0.04, 不計閘前行進(jìn)流速，試判別第二段渠道中的水流為緩流或急流？并定性繪出兩段渠道中的水面曲線（兩段渠道均充 分長）。（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）3、某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬”流量° = 265"F/s，壩下收縮斷面處水深=11加，當(dāng)壩下游水深兒=5加時，試（1）判

19、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）4、如圖所示為一平面閘門43,寬b = 5m，閘門在水深H = 8加下工作。求閘門所受靜水總壓力的大小和作用點。 （10 分）5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑d = l0J管道總長/ = 50加，折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為=0.2, S=05. 1.0,沿程水頭損失系數(shù)入=0.024,上下游水位差H = 5m ,求通過的流量°?繪制管道 的總水頭線和測壓管水頭線（15分）水力學(xué)答案一、選擇題（每小題1分，共5分）1. B2. D 3. C 4. B 5. A二. 填空題（每空2分，共12分） 1&g

20、t;2 ;水深2、降低;m2/s3、減小4、水深和斷面平均速度5. 減?。翰蛔?、流量和水頭：流量三. 簡答題（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比關(guān)系，即Re = v>6/vo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。佛汝徳數(shù)Fr的物理意狡：它表征液流慣性力與重力兩種作用力的對比關(guān)系。其能董意艾是表示過水?dāng)嗝鎲挝恢囟后w平均動能與平均勢能之比的二倍開平方, 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，引是管中壓強急劇增高（或降低），從而使菅道斷面上發(fā)生壓強交替 升降的現(xiàn)象，

21、稱為水擊。工程上常常釆取以下措施來減小水擊壓強:（一）延長閥門（或?qū)~）的啟閉時間T（二）縮短壓力水管的長度（三）修建調(diào)壓室（四）減小壓力管道中的水流流速vO3、答：（1）沿程水頭損失實測裝置 設(shè)備:a從水位恒定的水塔引出管道，與需要測董水頭損失的新鋼管相聯(lián)，為了便于操作和計算，該管水平放置，兩 端各開一個測壓孔，測壓孔直徑 =60加加左右的測壓管，用橡皮管與壓差計相連接。測壓孔間距L視釆用 壓差計類型和測量稱度而定，做到讀數(shù)準(zhǔn)確，誤差在5%以。©在測壓孔兩端設(shè)A、B兩個閘閥，控制流量與排氣。閘閥距測壓孔距離應(yīng)大于（610） d, （d為新鋼管直徑）， 避免閘閥后旋渦水流對測壓管測流的影響。© 在管道出口釆用重量法或體積法測量流量。也可在菅路上裝流量計測量流量。 工作原理水塔水位恒定，當(dāng)閘門開度一定時，管過的流量一定，測出流瑩。管道直徑保特不變，經(jīng)過管道的水流為有壓 均勻流.水力坡度與測壓管坡度相等，由壓差計測出壓差經(jīng)簡單換算即得長度為L的管道的沿程水頭損失，即（2）沿程阻力系數(shù)久在紊流光滑區(qū)的變化規(guī)律大量實驗證明，在紊流光滑區(qū)，沿程阻力系數(shù)兄只