水力学模拟试题及答案一

水力学模拟试题及答案

一

TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

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（ C ）

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

（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/m2

b、2 kN/m2

c、5 kN/m2

d、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v

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λL=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，λQ =100000；

d、10米，λQ=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。（前提：静止液体中！！！）

（）

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 h k，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h c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

均充分长，各段糙率相同) (5分)

解：

6、计算题：

（1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m 2，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ζ1=，ζ2=，ζ3=，沿程水力摩

擦系数λ=，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)

计算正方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 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 = cm 2。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 ++=+++000020522

. (5分) 求得喷嘴出口流速和流量为 v g 22599=?=.m s

s m 3000314.022==A v Q 分)

橡胶管道内的流速为

s m 706.033==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

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 = ，底坡

i =。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 分)

湿周 49.18122=++=h m b x m 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 ) = 144.93 m 3/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h t =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/sm 81.28.972

.1432

32===g q h k αm

因为收缩断面水深 h c =1.1 m h k 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 的共轭水深h c "

h c "＝)181(232

-+c

c gh q h ＝)11.18.972.1481(21.132

-??+? ＝5.81m

因为 h c " h t ，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 ＝

则池深约为 d = j h c "- h t = – = 1.40 m