水力学模拟试题及答案 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
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/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、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。()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)
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R ?R
?i
R C
v =
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
.972.143232===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