水力学试题与答案
（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/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v0为
a、 b 、 c 、 d、
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=的矩形明渠，通过的流量Q =s，已知渠中某处水深h = ，则该处水流的流态为 H 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。（） 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 （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= 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 R ?R ? i R C v = 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) 解： ) 6、计算题： （1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A= 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s 。 （2） 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D =，喷嘴出口直径d =。水头H = m 。由水箱至喷嘴的水头损失h w = 。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 3 000314.022==A v Q 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 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 90.801216 1==R n C (2分) 通过的流量 Q = AC (R i ) = 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 =，当坝下游水深h t =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 = m 3/sm 81.28 .972.1432 3 2 ===g q h k αm 因为收缩断面水深 h c = m h k 为急流，下游水深h t = 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h c " h c "＝)181(232 -+c c gh q h ＝)11.18.972.1481(21.132 -??+? ＝ 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 =– = m