水力学模拟试题及答案一08904
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
（3）液体中某点的绝对压强为100ｋN/m2，则该点的相对压强为
ａ、1 kN/m2b、2 kＮ/m2 c、5 kN/ｍ２ｄ、10 kＮ/m２
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v0为
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
(10)底宽b＝1。５ｍ的矩形明渠,通过的流量Ｑ＝1．５ｍ3／s，已知渠中某处水深h = 0.4ｍ，则该处水流的流态为
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
L
＝1０0,模型中水深为0．１米,则原型中对应点水深为和流量比尺为
a、1米,λＱ＝1００0；
b、１０米，λQ =100；
ｃ、1米,λ
Ｑ =1000０0； d、10米，λ
Q
=1００0０0.
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）
（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）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为
kN／m2,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 hｋ，弗汝德数Fｒ１。
(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
ｓ水击相长T
ｒ
的水击,称为
水击,把Ｔ
ｓ T
r
的水击称为
水击.
答案：直接, 间接。
(9)a2型水面曲线是发生在坡上的流(指急流或
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hｃ的共轭水深
ｈ
c ’’ｈ
t
（h t为下游河道的水深,填写、、符
号）
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λL ＝25，当模型中某
点的流速为v m = o.8m/s ，则原型中对应点的流速为ｖ
p =
m/s 。 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 1(Ｒe ）； 过渡区λ=f 2
（Re, )；粗糙区λ=f 3( )，紊流粗糙区又称为阻力平方区.
(4）为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区？ 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)
R
?
R
?i
R C v =
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
ζ3＝1。０,沿程水力摩擦系数λ=0.０24,上下游水位差 H =3m 。求通过的流量
Q ? （ 1０分）
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
g
v R l h H w 2)4(2
∑+==ξλ （5分） 计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数
9.10.15.022.02.0=++?===∑ξχ , m A
R
将参数代入上式计算，可以求解得到
/s m , m/s 3662.216.4===∴vA Q v （5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2。6６２m 3／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 w = ０。５m 。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p ＝ ４。9N
ｃｍ2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平
力Ｒ，行近流速v 0=０,取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分）
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
H v g ++=+++00002052
2. (5分) 求得喷嘴出口流速和流量为 v g 22599=?=.m s
s
m
3
000314.022==A v Q (１。５分)
橡胶管道内的流速为
? s m 706.03
3==
A Q
v ?? （１分)
对于喷嘴建立ｘ
)(3233x x v v Q R A p -=-ρβ
79.187)(3233=--=v v Q A p R ρN (６。５分）
水流对喷嘴冲击力为 '=-R R 即为手握喷嘴所需之力。 （1分） （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，
过流断面面积 A bh mh =+=239m 2 （1.5分）
湿周 49.18122=++=h m b x m （1。5分）
水力半径 R A
x
==211. m (1分） 舍齐系数 s /m 90.8012161
==R n
C (2分)
通过的流量 Q = AC （Ｒ ｉ）0．5
= 14４．93 ｍ3/s （3分）
（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 3/s ，坝下收缩断面处水深h c =1．１m ，当坝下游水深ｈt =4.7m 时,问: ( 12分)
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 ｋ，判断收缩断面和下游水流流态， q ＝ Q ／B =26５/18 ＝１４．7２ m 3／s ｍ
81.28
.972.1432
3
2
===g q h k αm 因为收缩断面水深 ｈc ＝1.1 ｍ ｈk 为急流，下游水深h t ＝4.７m h k 为缓
流,
所以溢流坝下游必定发生水跃。
2)计算收缩断面处水深h c 的共軛水深ｈc " ｈｃ"=)181(232
-+c
c gh q h
=)11.18.972.1481(21.132
-??+? =５.８1m 因为 ｈc ＂
ｈt ,该水跃为远驱水跃。
3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池. 估算消力池深d ，取水跃淹没系数 j
=１.05
则池深约为 d =
j
h c "- ｈt =１．05
5。81 – 4.7 = 1。４0 m