水力学07-08期末试卷,练习题及答案
（五）如图示，闸门AB宽1.2m，铰在A点，压力表G的读数为－14700N／m2，在右侧箱中油的容重γ0＝8.33KN/m2，问在B点加多大的水平力才能使闸门AB平衡？（12分）（六）如下图所示为嵌入支座内的直角弯段等径输水管，其直径mm
d250
=，流量s
m
Q/
12
.03
=，支座前的压强kPa
p4.
176
1
=（相对压强），管道中心均在同一水平面上，试求支座所受的水平力R，可不计水头损失。（12分）
学院 专业 班 年级 2006学号 姓名 共 4 页 第 4 页
（七）水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m 3/s ，要求末端自由水头为10m ，各段管长
L 1=L 4=100m ，L 2=50m ，L 3=200m ，各段管道直径d 1=d 4=200mm(比阻a 1=a 4=9.029s 2/m 6),d 2=d 3=150mm(比阻a 2=a 3=41.85s 2/m 6), （不要求修正比阻） 试求：(1)各并联管段的流量Q 2，Q 3；
(2)水塔水面高度H 。 （12分）
（八）3.13 一直径沿程不变的输水管道，连接两水池，如图所示，已知管道直径d ＝0.3m ，全管长l ＝90m ，沿程阻力系数λ＝0.03，进口局部水头损失系数ξ1＝0.5，折弯局部水头损失系数ξ2=0.3，出口水头损失系数ξ3＝1.0，出口在下游水面以下深度h 2=2.3m ，在距出口30m 处设有一“U ”型水银测压计，其液面?h ＝0.5m ，较低的水银液面距管轴1.5m ，试确定：
（1） 通过的流量Q 以及两水池水面差Z ； （2） 定性绘出总水头线及测压管水头线。（15分）
水力学练习题及参考答案
一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)
1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√）
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×)
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×)
4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。(√)
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×）
6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×）
6、达西定律适用于所有的渗流。（×）
7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√）
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√)
9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√)
10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×）
11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√)
12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。(√)
13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×)
14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。(√)
15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√）
16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×)
17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√)
18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×)
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√）
20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×)
21、缓坡上可以出现均匀的急流。(√)
22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。(√)
24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√)
25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√)
26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×）
27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√)
28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×)
29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√)
30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(×)
31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。（×）
32、静水压强的大小与受压面的方位无关。(√)
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。(×)
34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（×）
35、平坡渠道中不可能发生均匀流。(√)
36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（√）
37、水跃只能发生于平底明渠中。(×)
二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)
1、作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量（2）
(1)大; (2)小；(3)相同；(4)无法确定。
2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（1）
(1) 数值相等; (2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等;(4) 铅直方向数值最大。
3、已知水流的沿程水力摩擦系数λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（4）
(1)层流区；(2)紊流光滑区；
(3)紊流过渡粗糙区；(4)紊流粗糙区。
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（2）
（1）1 kN/m2（2）2 kN/m2
（3）5 kN/m2（4）10 kN/m2
5、紊流的断面流速分布规律符合（1）
(1)对数分布；(2)直线分布；(3)抛物线分布；(4)椭圆分布。
6、长管的总水头线与测压管水头线（1）
（1）相重合；（2）相平行，呈直线；
（3）相平行，呈阶梯状；（4）以上答案都不对。
7、渗流的达西公式只能适用于（1）
(1) 恒定均匀层流(2) 恒定均匀紊流(3)恒定均匀流；(4)非恒定流。
8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属（3）
(1)层流区；(2)紊流光滑区；
(3)紊流过渡粗糙区；(4 )紊流粗糙区。
9、堰流的流量与堰顶水头的( 2 )成正比。
(1)1/2次；(2)3/2次方；(3)2次方；(4) 1次方。
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深h c0的跃后水深为h c02，形成远离水跃衔接的条件是（3）
(1) h t = h c02 (2) h t > h c02(3) h t < h c02(4) 无法确定
11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为（2）
（1）100；（2）10；（3）20；（4）50。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为（4）
（1）1 kN/m2（2）2 kN/m2（3）8 kN/m2（4）10 kN/m2
13、静止液体中同一点沿各方向上的压强（1）
(1) 数值相等; (2) 数值不等; (3) 仅水平方向数值相等。
14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（2）
( 1 ) 1 ；( 2 ) 2 ；( 3 ) 3 ；( 4 ) 4 。
15、水泵的扬程是指（2）
(1) 水泵提水高度；(2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；
(3) 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成（2）
(1)一次方关系；(2)二次方关系；(3) 1.75～2.0次方关系。
17、在平衡液体中，质量力与等压面（3）
（1）重合；（2）平行；（3）正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数(3 )
(1)急流和缓流；(2)均匀流和非均匀流；
(3)层流和紊流；(4)恒定流和非恒定流。
19、闸孔出流的流量与闸前水头( 3 )成正比
(1)1次方；(2)2次方；(3)0. 5次方。
20、共轭水深是指( 1)
(1) 水跃的跃前水深与跃后水深(2) 溢流坝下游水流收缩断面水深
(3) 均匀流水深（4）临界水深
21、图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1，则A、B 两测压管中的液面必为(2)
(1) B 管高于A 管；(2) A 管高于B 管；(3) AB 两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合（1）
( 1 )对数分布；( 2 )椭圆分布；
( 3 )抛物线分布；( 4 )直线分布。
23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数J (h1)与J (h2)的关系是（1）
( 1 )J(h1)= J(h2) ( 2 )J(h1)>J(h2) ( 3 )J(h1)< J(h2)
24、盛水容器a 和b 的测压管水面位置如图(a)、(b) 所示，其底部压强分别为p a和p b。若两容器内水深相等，则p a和p b的关系为（1）
( 1) p a > p b (2) p a < p b (3) p a = p b (4) 无法确定
25、层流断面流速分布规律符合 （3） ( 1 ) 对数分布 ； ( 2 ) 直线分布 ； ( 3 ) 抛物线分布 ； ( 4 ) 椭圆分布 。
26、佛汝德数Fr 是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 （1） ( 1 ) 急流和缓流 ； ( 2 ) 均匀流和非均匀流 ； ( 3 ) 层流和紊流； ( 4 ) 恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度 δ 比绝对粗糙高度 ? 大得多的壁面称为 （1） （1）光滑面 ( 2 ) 过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对
三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。
2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。 4．测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。 5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。 6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。 8、 计算明渠均匀流的公式是i R AC Q =。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。
10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。 11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。 12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。 16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B —B
四、问答题
1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？
解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。
2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。3．什么是相对压强和绝对压强？
4。写出水力半径R的表达式。
5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。
6、明渠的底坡可以分为哪些类型？
7、如何用临界水深h k与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？
8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。
10明渠均匀流产生的条件是什么？
五、作图题(在题图上绘出正确答案)
1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)
2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。
3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎) (5分)
6、绘出图中的受压曲面AB 上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。
7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)
六、根据题目要求解答下列各题
1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A 点以上的水深H ＝1.2m ，闸门宽B =4m ，圆弧形闸门半径R =1m ，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB 上作用的静水总压力及作用方向
。
解：水平分力 P x =p c ×A x =74.48kN
铅垂分力 P y =γ×V=85.65kN, 静水总压力 P 2= P x 2+ P y 2,
P=113.50kN,
tan α= P y /P x =1.15 ∴ α=49°
合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。
2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d
＝0.8m ，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=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上
下游水位差 H
=3m 。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。
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 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.0
, m 2.04/=++?====
∑ξχ
d A
R
将参数代入上式计算，可以求解得到
/s m 091.2 , m /s 16.4 3
===∴
vA Q v 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。
3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路内流速v 1=0.706m/s 。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)
解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：
得喷嘴流量和出口流速为： s
m 00314
.0311==A v Q
s m 9.92
2==
A Q
v
对于喷嘴建立x 方向的动量方程
)(1211x x v v Q R A p -=-ρβ 8.187)(3233=--=v v Q A p R ρN
水流对喷嘴冲击力:F 与R , 等值反向。
4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n =0.014，底宽b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。
解： i=（Z 1-Z 2）/L =0.001
55.2==bh A m 2
9.42=+=h b x m 52.0==
x
A
R m
s /m 06.641216
1==
R n
C v=C (Ri )0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m 3/s 。
5、有一矩形断面混凝土渡槽(n =0.014)，底宽b ＝1.5m,槽长L ＝116.5m 。进口处槽底高程Z 1=52.06m ，当通过设计流量Q ＝7.65m 3/s 时，槽中均匀流水深h 0=1.7m ，试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？
6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h =5 m ，短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v 及此射流达到的高度z 。
7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m ，板宽B ＝3m 。
8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b =0.8m ，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=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数 λ=0.024，已知通过流量
Q =2.662m 3/s 。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H 。
9、
2秒内完全关闭，产生水击。
10、测定90题图所示。已知试验段 AB 管曲率半径R ＝d 测AB 两端测压管水头差△h 。
11、
m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。 12、c 的跃后水深h c2 2解：1)计算临界水深 因为收缩断面水深 2h c2＝2c h ＝)11.18.972.1481(21.132
-??+? 因为 h c2 > h t ，该水跃为远驱水跃。
313、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b 闸前水深H ＝4m ，闸下收缩断面水深h c =0.8m ，已知渠道流量Q =18m 3/s 均为1。求水流作用于闸门上的作用力。
14、已测得压强
γ
1
p =0.5m ，
γ
2
p =-0.2m ，水管的横
断面积A 1=0.002m 2，A 2=0.001m 2, Q 为多少？
15、管道直径 d = 10 mm ，通过流量 Q = 20 cm 3/s ，运动粘度ν = 0.0101 cm 2/s 。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm ，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？
16、有一水电站引水钢管，管道长度L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C＝1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。
试判断水击类型；并求管中水击压强水头ΔH。
17、
H d=2.50m时的流量系数为m
（1
（2
18、
19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q＝0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校正系数和动量修正系数均为1）
20、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m，板宽B＝2m。
21、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n= 0.025，宽b= 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。
22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。
23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b＝6 m，闸前水深为H=4m，闸孔流量系数μ=0.45，闸门开度e=0.5m，闸底板与渠底齐平。
（1）不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。
（2）若闸下收缩水深h c＝0.4m，下游水深h t=2.5m，判断闸下水跃衔接的形式，并确定是否需要修建消力池？。
24
门重
25、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Q v=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。
26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n= 0.025，宽b= 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。
27、有一单孔水闸，平板闸门孔宽＝3.0 m，闸门开度e= 0.5m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。
28、水温10。C时水流的运动粘滞系数为 = 0.0131 cm2/s，水管的直径为10 cm，管中流速为100 cm/s，试判别水流流态。
29、有一矩形断面渠道均匀流，底宽 b =10 m，水深h = 3 m，糙率n = 0.014，底坡i=0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C和流量Q，并判别是急流还是缓流。
30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头损失，取动能校正系数α＝1。求断面c－c中心处的压强p c。
32、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b＝3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。
33、某单孔WES型实用堰，孔净宽=18.0 m，上游堰高P=35m，堰顶水头H=3.2m，已知实用堰的流量系数m=0.502 ，不考虑侧收缩系数影响。堰下游收缩断面的水深h c=0.5m，收缩断面的宽为54 m，下游水位低于堰顶，下游水深h t=3.5m。
（1）求通过实用堰的流量Q
（2）确定堰下游水跃衔接形式，说明堰下游是否需要修建消能设施？
（3）如采用底流式消能，消能池中的水跃应达到什么要求？
34、图示直径为20mm，长450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低13 m，已知沿程水头损失系数λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=0.5，求泄流量Q 。(按短管计算)
35、图示左边为一封闭容器，盛有密度ρ1＝ρ2＝1000kg/m3 的水，深度h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管，H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器，水深h2=2.2 m。求中间隔板A、B、C 三点的压强。( 10分)
断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失）（10分)
36 、
37、有一矩形断面渠道，底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q, 并判别是急流还是缓流。
38、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽b=18 m ，流量Q=265 m3/s ，坝下收缩断面处水深h c= 1.1m 当坝下游水深h t=4.7 m 时，问：
（1）、坝下游发生何种形式的水跃？
（2）、是否需要修建消能工？
水力学试题
第一部分选择题(共20分)
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( )
A.3.75×10-9Pa·s
B.2.4×10-3Pa·s
C.2.4×105Pa·s
D.2.4×109Pa·s
2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是
A.1-1断面和2-2断面
B.2-2断面和3-3断面
C.1-1断面和3-3断面
D.3-3断面和4-4断面
3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( )
A.Q A>Q B
B.Q A=Q B
C.Q A D.不能确定 4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度B=2，两管的水头损失关系为( ) A.= B.=2 C.=1.41 D.=4 5.如图所示，水泵的扬程是( ) A. B. C.+ D.+ + 6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( ) A.给定水深h，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h与底宽b C.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽b D.给定水力坡度J，求水深与底宽 7.断面单位能量随水深的变化规律是( ) A.存在极大值 B.存在极小值 C.随增加而单调增加 D.随增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M3型 B.C3型 C.S3型 D.H3型 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( ) A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( ) A. B. C. D. 第二部分非选择题(共80分) 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Re c为______。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。 15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==πΘ N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7．两平行平板相距0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动， 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律，得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y 试卷2 一 、选择题：（每题3分，共30分） 1液体运动粘性系数的量纲为 A TL -1 B ML -1T -1 C L 2/T 2 D L 2T -1 2在恒定流中 A 流线一定相互平行 B 断面平均流速必定沿程不变 C 不同瞬时流线可能相交 D 同一点处不同时间的动水压强相等 3圆管是层流，实测管轴上流速0.4m/s ，则断面平均流速为 A 0.4m/s B0.32m/s C0.2m/s D0.1m/s 4表示惯性力和粘性力之比的无量纲数为： A 弗劳德数 B 欧拉数 C 雷诺数 斯特罗哈数 5 明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 无法判定 6 A 、B 两根管道，A 管输水，B 管输油，其长度，管径，壁面粗糙度和雷诺数相同，则 沿程水头损失之间的关系为： A h A =h B B h A >h B C h A 工程水文水力学思考题和计算题 一、思考问答 1、水文现象是一种自然现象，它具有什么特性，各用什么方法研究？ 答：1）成因分析法: 根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。 2）数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。 水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。此外，当没有水文资料时，可以根据水文现象的变化在地区分布上呈现的一定规律（水文现象在各流域、各地区的分布规律）来研究短缺和无资料地区的水文特征值。 2、何谓水量平衡？试叙闭合流域水量平衡方程在实际工作中的应用和意义。 答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。 依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。对一闭合流域：设P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+EC+△U △U为该时段流域内的蓄水量，△U=U1+U 2。 对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。如利用水量平衡式可以用已知的水文要素推求另外的未知要素。例如：某闭合流域的多年平均降雨量，多年平均径流深R=420mm，试求多年平均蒸发量。-＝600mm。 水力学试题带答案 水力学模拟试题及答案 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； 第一章 导 论 1、体积模量 K 值越大，液体越容易压缩。 ( ) 2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 ( ) 3、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 ( ) 4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度； (2)水的容重； (3)当地气压； (4)水的流速。 5、理想液体是 （ ） (1)没有切应力又不变形的液体； (2)没有切应力但可变形的一种假想液体； (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； (4)有切应力而不变形的液体。 6、A 、B 为相邻两液层，A 层流速大于B 层流速。则A 层对B 层的切应力τ1_____________ B 层对A 层的切应力τ2 。 其中τ1 的方向与流向 __________，τ2 的方向与流向______________。 7、单位质量力的量纲为__________________；运动粘度的量纲为 _______________；动力粘度的量纲为 ____________________。 8、物体在外力作用下产生 _______________，在除去外力后能恢复原状消除变形的性质，称为 _______。 9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图示，则其切应力分布τ~y 为_______________________ 分布，切应处。 10 ________________________假定。 11、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向 。 12、平板面积为 40×45cm 2,厚度为 ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=油的斜面向下作等速运动， 其速度u =s,带动油层的运动速度呈直线分布，则油的粘度μ=______________，ν =__________________ (油的密度ρ＝950 kg/m 3)。 A 的极薄的平板以速度 u 平行移动。x 为平 板距上边界的距离。求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直线分布）。 （A x x u T )(-??+ =μ） 14、已知200C 时海水的密度3cm /g 03.1=ρ，试用国际单位制表示其密度值，并求其比重和重度。 （33/094.10,03.1,/1030m kN S m kg ===γρ） 水力学模拟试题及答案 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； 2.23 已知速度场x u =2t +2x +2y ，y u =t -y +z ，z u =t +x -z 。试求点（2，2，1）在t =3 时的加速度。 解：x x x x x x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()2222220t x y t y z =+++?+-+?+ 26422t x y z =++++ ()2321t x y z =++++ y y y y y x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()101t y z t x z =+--+++-? 12x y z =++- z z z z z x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()12220t x y t x z =++++-+- 12t x y z =++++ ()()3,2,2,12332221134x a =??+?+++=（m/s 2） ()3,2,2,112223y a =++-=（m/s 2） ()3,2,2,11324111z a =++++=（m/s 2） 35.86a ===（m/s 2） 答：点（2，2，1）在t =3时的加速度35.86a =m/s 2 。 3.8已知速度场x u =2 xy ，y u =– 3 3 1y ，z u =xy 。试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。 解：（1）44421 033 x x x x x x y z u u u u a u u u xy xy xy t x y z ????= +++=-+=???? 选择题（单选题） 等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ） （a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z + 1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4p g ρ。 伯努利方程中z +p g ρ+2 2v g α表示：（a ） （a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ） p p 2 （a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。 黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。 4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ?=1.5m ，今测得A p =302 /m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。试判断水在管中的流动方向。 解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为： 4 2323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ???? =++=++?= ?????（m ） 232 4010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807 B B B B B p v H z g g αρ??=++=++=??（m ） ∴水流从B 点向A 点流动。 答：水流从B 点向A 点流动。 4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v 。如读值h ?=60mm ，求该点流速。 解： 10 3.85 u = = ==（m/s ） 答：该点流速 3.85u =m/s 。 4.9水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212 /m kN 。阀门打开后读值降至 1-1 已知某水流流速分布为10 /172.0y u =，u 的单位为m/s ，y 为距壁面的距离，单位 为m 。（1）求y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数s cm /1010.02=ν，计算相应的切应力。 解:(1)依题知 10 9072.010910 172.0101 72.0- =-?=∴ =y y dy du y u Θ ①当y=0.1时，s y dy du 1 9.01 .0572 .0)1.0(072.0--=≈?= ②当y=0.5时，1 9.05 .0134.0)5.0(0072.0--=≈?=s dy du y ③当y=1.0时，19.01 .0072.0)0.1(072.0--==?=s dy du y （2）依题知 2 41000101.01000m S N u dy du u ???=?== =-νρτΘ ①当y=0.1时，Pa 41078.5572.000101.0-?≈?=τ ②当y=0.5时，Pa 41035.1134.000101.0-?≈?=τ ③当y=1.0时， Pa 41027.7072.000101.0-?≈?=τ 1-2 已知温度20℃时水的密度3 /2.998m kg =ρ，动力粘滞系数 23/10002.1m s N ??=-μ，求其运动粘滞系数ν？ 解： s m 263 10004.12.99810002.1--?≈?==∴?=ρμνν ρμΘ 1-3 容器盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？（1）容器静止时；（2）容 器以等加速度g 垂直向上运动；（3）容器以等加速度g 垂直向下运动。 解：（1）依题知 g m mg f f f z y x =-= ==,0 （2）依题知 g g m mg mg f f f z y x 2,0-=--= == (3)依题知 g 0,0=-= ==m mg mg f f f z y x 1-4 根据牛顿摩擦定律，推导动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν的量纲。 1-5 两个平行边壁间距为25mm ，中间为粘滞系数为μ=0.7Pa ·s 的油，有一 水力学习题及答案 晓清公司新员工培训《水力学》测试题 （其中注明难题的请谨慎选用） 1理想流体的基本特征是（）。 A．黏性系数是常数 B. 不可压缩 C. 无黏性 D. 符合牛顿内摩擦定律 2水的动力粘性系数随温度的升高（）。 A．增大 B．减小 C．不变 D．不定 3 流体运动粘度ν的单位是（）。 A．m2/s B．N/m C. kg／m D. N·s／m 4当水受的压强增加时，水的密度（）。 A．减小 B．加大 C.不变 D．不确定 5气体体积不变，温度从0℃上升到100℃时，气体绝对压强变为原来的 （C）。 A．0.5倍 B．1.56倍 C．1.37 D．2倍 6如图，平板与固体壁面间间距为1mm，流 题6图体的动力粘滞系数为0.1Pa·s，以50N 的力拖动，速度为1m/s，平板的面积是（B ）。 A．1m2 B．0.5 m2 C．5 m2 D．2m2 7牛顿流体是指（）。 A．可压缩流体 B．不可压缩流体 C．满足牛顿内摩擦定律的流体 D．满足牛顿第二定律的流体 8静止液体中存在（）。 A．压应力 B．压应力和拉应力 C．压应力和切应力 D．压应力、拉应力和切应力。 9根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（）。 A．数值相等 B．数值不等 C．仅水平方向数值相等 D．铅直方向数值最大 10金属压力表的读值是（）。 A．绝对压强 B．相对压强 C．绝对压强加当地大气压 D．相对压强加当地大气压。 11 某点的真空压强为65000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为（）。 A．65000Pa B．55000Pa C．35000Pa D． 165000Pa。 12绝对压强p aBs与相对压强p、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是（）。 A．p= p a -p aBs B．p=p aBs+p a C．p v=p a-p aBs D．p=p v+p a。 第二章水静力学 1、相对压强必为正值。 ( ) 2、图示为一盛水容器。当不计瓶重时, 作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。 ( ) 3、静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。 ( ) 4、二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。 ( ) 5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为α。则该平面上的静水总压力P=ρgy D A sinα。(y D为压力中心D的坐标，ρ为水的密度，A 为斜面面积) （） 6、图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度b，长度L及倾角α均相等，则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 ( ) 7、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。 ( ) 8、静水压强仅是由质量力引起的。 ( ) 9、在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔A、B，并安装一 U 形水银压差计，如图所示。由于A、B 两点静水压强不等，水银液面一定会显示出?h 的差值。 ( ) 10、物体在水中受到的浮力等于作用于物体表面的静水总压力。 ( ) 11、选择下列正确的等压面: ( ) (1) A ? A (2) B ? B (3) C ? C (4) D ? D 12、压力中心是( ) (1) 淹没面积的中心； (2) 压力体的中心；(3) 总压力的作用点；(4) 受压面的形心。 13、平衡液体中的等压面必为( ) (1) 水平面； (2) 斜平面； (3) 旋转抛物面； (4) 与质量力相正交的面。 14、图示四个容器内的水深均为H，则容器底面静水压强最大的是( ) (1) a ; (2) b ; (3) c ; (4) d 。 15、欧拉液体平衡微分方程 ( ) (1) 只适用于静止液体； (2) 只适用于相对平衡液体； (3) 不适用于理想液体； (4) 理想液体和实际液体均适用。 16、容器中盛有两种不同重度的静止液体，如图所示，作用在容器A B 壁面上的静水压强分布图应 为 ( ) (1) a (2) b (3) c (4) d 17、液体某点的绝对压强为 58 kP a，则该点的相对压强为 ( ) (1) 159.3 kP a； (2) 43.3 kP a； (3) -58 kP a (4) -43.3 kP a。 18、图示的容器a 中盛有重度为ρ1的液体，容器b中盛有密度为ρ1和ρ2的两种液体，则两个容 器中曲面AB 上压力体及压力应为 ( ) (1) 压力体相同，且压力相等； (2) 压力体相同，但压力不相等； (3) 压力体不同，压力不相等； (4) 压力体不同，但压力相等。 水力学模拟试题库 一、判断题: (20分) 1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（） 2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（） 3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒 定流时小，因而其流量亦小。（） 4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点 的渗流流速将与断面平均流速相等。（） 5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（） 6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。 （） 7.边界层内的液流型态只能是紊流。（） 8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。 （） 9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（） 10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位 的最大值并不在同一时刻出现。（） 二、填空题: (20分) 1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。 2.土的渗透恃性由：，二方面决定。 3.水击类型有：，两类。 4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，，三种。 5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。 6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。 7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J= J W+J V +J f 中，J V的物理意义是：。 8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。 9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。 三计算题 1(15分).已知液体作平面流动的流场为： u x = y2–x2+2x u y = 2xy–2y 试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之； ②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。 2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m2/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取?=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2g?2h c2） 3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸 1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少? 其中 k=0.002cm/s ； s.i=h2-h1+2.3h0lg[(h2-h0)/( h1-h0)] 0 绪论 1 水静力学 2 液体运动的流束理论 3 液流型态及水头损失 4 有压管中的恒定流 5 明渠恒定均匀流 6 明渠恒定非均匀流 7 水跃 8 堰流及闸孔出流 9 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 10 有压管中的非恒定流 11 明渠非恒定流 12 液体运动的流场理论 14 恒定平面势流 15 渗流 18 相似原理和模型试验基础 0 绪论 0.1 ρ＝816.33kg/m 3 0.2 当y=0.25H 时 H u dy du m 058.1≈ 当y=0.5H 时H u dy du m 84.0≈ 0.4 f = g 0.5 h 的量纲为[L] 0.6 F f ＝184N 0.7 K=1.96×108N/m 2 dp=1.96×105N/m 2 1 水静力学 1.1 Pc=107.4KN/m 2 h=0.959m 1.2 P B -P A =0.52KN/m 2 P AK =5.89KN/m 2 P BK =5.37KN/m 2 1.3h 1=2.86m h 2 =2.14m 侧测压管油面与桶底的垂距为5m，外侧测压管油面与 桶底的垂距为4.28m。 1.4Pc=27.439KN/m2 1.5P M =750.68h KN/m2 1.6P 2-p 1 =218.05N/m2 1.7γ= B A B r A r B A + + 1.8P=29.53KN 方向向下垂直底板 P＝0 1.9W=34.3rad/s W max =48.5rad/s 1.10a= L h H g) ( 2- 1.12 当下游无水 P=331 2.4KN(→) P 2 =862.4KN(↓) 当下游有水 P=3136KN(→) P 2 =950.6KN(↓) 1.13 T=14 2.9KN 1.14 当h 3=0时T=131.56KN 当h 3 =h 2 =1.73m时 T＝63.7KN 1.15 0－0转轴距闸底的距离应为1.2m 1.16 P=4.33KN L D =2.256m(压力中心距水面的距离) 1.17 P=567.24KN 1.19 P＝45.54KN 总压力与水平方向夹角φ＝14o28′1.20 P=353KN P=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 δ=1.0cm 1.23 F=25.87KN (←) 2 液体运动的流束理论2.1 Q=211.95cm3/s V＝7.5cm/s 2.2 h w =3.16m 2.3 γ2 p =2.35m 2.4 P K1 =63.8KN/m2 2.5 Q=0.00393m3/s 2.6 Q=0.0611m3/s 水力学试卷(3) 一、填空题（每空1分，共30分） 1.水力学的研究方法包括( )、( ) 、( ) 。 2. 液体的主要物理性质为（）、（）、（）、（）、（）、（）。 3. 水力学研究的两大基本规律：一是关于液体平衡的规律，即（）；二是关于液体运动的规律，即（）。 4.计算平面上静止液体作用力的两种方法是( ) 、( )。 5. 静止液体中压强的表示方法为（）、（）、（）。 6.描述液体运动的两种方法( ) 、( ) 。 7.液体运动的两种型态( )、( )。 8. 实际液体恒定总流的能量方程的适用条件为（）、（）、（）、（）、（）。 9.有压管路中水击分为( ) 、( ) 。 10.堰根据堰顶宽度和堰上水头的比值可分为( ) 、( )、( ) 。 二、名词解释（每个4分，共20分） 1.经济流速 2.断面比能 3.管网总成本 4.水跃 5.渗流系数 三、简答（每题5分，共20分） 1 什么是水力学？（5分） 2 明渠中水流的流动形态和判别方法分别有哪些？（5分） 3.何为有压管路中的水击？水击的类型有哪些？（5分） 4.简述渗流系数及其确定方法？（5分） 四、计算题（共30分） 1. 有一封闭水箱，箱内的水面至基准面高度z＝2m，水面以下A、B两点的位置高度分别为z A ＝1．0m，z B ＝1．2m，液面压强p 0 ＝105kPa(绝对压强)，如图1所示。试求：①A、B两点的绝对压强和相对压强；②A、B两点的测压管水头。（10分） 2.有一沿铅垂直立墙面敷设的弯管（如图2所示），弯头转角为90 O ，起始断面1—1与终止断面2—2间的轴线长度L为4m,两断面中心高差ΔZ为3m，已知1—1断面中心处动水压强p 1 为112.5KP a ，两断面之间水头损失h w 为0.15m，已知管径d为0.25m，试求当管中通过流量Q为0.08m 2 /s时，水流对弯头的作用力。（20分） （图1 ）（图 2 ） 水力学试卷(3)答案 一、填空题（每个1分，共30分） 1. 理论方法、实验方法、量纲分析法 2. 惯性、质量与密度，万有引力与重力，粘滞性与粘滞系数，压缩性及压缩率，表面张力，汽化 3. 水静力学，水动力学 4. 解析法、图解法 5. 绝对压强、相对压强、真空度 6. 拉格朗日法、欧拉法 7. 层流、紊流 8. 恒定流，质量力仅为重力，不可压缩液体，渐变流断面，两断面间无分流和汇流9. 直接水击、间接水击10. 薄壁堰、实用堰、宽顶堰 二、名词解释（每个4分，共20分） 1.经济流速－使给水工程的总成本最低的管网流速。 试卷1 一 、选择题：（每题3分，共30分） A 非牛顿液体 B 理想液体 C 牛顿液体 D 宾汉液体 2两层静止液体，上层为油(密度为1ρ)，下层为水(密度为2ρ)，两层液体深相同，皆为h ，水、油分界面的相对压强 与水底面相对压强的比值为： A 211ρρρ+ B 121ρρρ+ C 21ρρ D 12 ρρ 3圆管是层流，实测管轴上流速0.4m/s ，则断面平均流速为 A 0.4m/s B 0.32m/s C 0.2m/s D 0.1m/s 4雷诺数的物理意义是 A 重力和惯性力之比 B 重力与粘性力之比 C 粘性力与惯性力之比 D 惯性力与粘性力之比 5 明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 无法判定 6 A 、B 两根管道，A 管输水，B 管输油，其长度，管径，壁面粗糙度和雷诺数相同，则沿程水头损失之间的关系为： A h A =h B B h A >h B C h A Ⅰ思考题： 0.1 质量、重量、密度、容重的定义，密度和容重间存在着什么关系？各物理 量的量纲和量测单位是什么？ 0.2 什么叫做粘滞性？粘滞性对液体运动起什么作用？ 0.3 固体之间的磨擦力与液体之间的内磨擦力有何原则上的区别？何谓牛顿内 磨擦定律，该定律是否适用于任何液体？ 0.4 什么是理想液体？理想液体与实际液体的根本区别何在？ 0.5为什么可以把液体当作“连续介质”？运用这个假设对研究液体运动规律有 何意义？ 0.6 作6作用于液体上的力可以分为哪两类？二者有何区别？试举例说明之。 思考题： 1.1静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？ 1.2 试分析图中压强分布图错在哪里？ 图1.2 1.3 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间 有什么关系？ 1.4 图示一密闭水箱，试分析水平面A－A，B－B，C－C是否皆为等压面？何 谓等压面？等压面的条件有哪些？ 图1.4 1.5一密闭水箱（如图）系用橡皮管从C点连通容器Ⅱ，并在A、B两点各接一 测压管问。 （1）AB两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB两点压强是否相等？（2）把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如 何？ 图1.5 1.6 什用6什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？ 思考题： 2.1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个 概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？ 2.2 图（a）表示一水闸正在提升闸门放水，图（b）表示一水管正在打开阀门 放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是否符合A1V1＝AaVa 的连续方程？为什么？ 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； 目录 目录 (1) 复习题一 (2) 参考答案 (5) 复习题二 (8) 参考答案 (12) 复习题一 一、填空题（每小题2分，共10分） 1、 一般情况下，给水管道中的流速不大于 ，不小于 。 2、能量方程中g v 22 α项的能量含义为： 。 3、圆管半径m r 1=，满管流动时的水力半径R 为 米；如果正常水深m h 20=，则水力半径R 为 米。 4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成 流与 流。 5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失的 。 二、判断题（每小题2分，共10分） 1、15℃时水的[动力]粘度小于20℃时水的[动力]粘度。（ ） 2、恒定流时的流线与迹线二者重合。 （ ） 3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低 （ ） 4、工业管道的沿程摩阻系数λ在紊流粗糙区随e R 增加而增加( ) 5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。 （ ） 三、名词解释（每小题3分，共15分） 1、粘滞性 2、流线 3、阻力平方区 4、当量粗糙度 5、断面比能 四、简答题（每小题5分，共10分） 1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。 2、 均匀流水力特性如何？ 五、作图题（共15分） 1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（3分） 2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向（4分） 3、请作出明渠恒定流的水面曲线 （4分） 4、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（4分） 六、计算与证明题（8分 + 8分+6分+10分+8分，共40分） 1、水平放置的压力管，渐变段起点的相对压强a kp p 4001=进口管径流量s m Q /8.13 =，m D 50.1=，出口管 径 m d 1=，不计水头损失，求镇墩所受的轴向推力为多少。 试卷9 一 、填空题：（每空1分，共10分） 1．输水管道的流量和水温一定，当管径减小时，水流雷诺数 随之 。 2.对于紊流有Fr 1、 h h k 、i i k 、h Es ?? 0。 3.满足 条件的堰流是薄壁堰；满足 条件的堰流是实用堰；满足 条件的堰流是宽顶堰。 4明渠均匀流的总水头线、水面线及底坡三者 。 5.一梯形过水断面按水力最佳断面设计，其水深为2m ，边坡系数为1.5，则其底宽为 m 。 二、判断题：（每题2分，共10分） 1因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（ ） 2只有当相对压强小于零时，才能座及到真空度的概念。（ ） 3在紊流粗糙区中，对于同一种材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。（ ） 4缓流时断面单位能量随水深的增大而增加，急流时断面单位能量随水深的增大而减少。（ ） 5在实际工作中，直接水击是我们应尽力避免的，因为此时阀门处的压强未能达到最大值。( ) 三、说明题（3小题，共20分） 1. （本题6分）说明图中所示管段AB 中的水流在阀门C 开 启的过程中属于恒定流或非恒定流，均 匀流或非均匀流。（6分） C 2．（本题7分）应用水面曲线微分方程来分析下图中b 区水面线的形状。 ( ) 1 ) ( 1 2 2 Fr k k i ds dh - - = k i i< < 3. 绘制出尼库拉兹的分区实验图，并指出每一区的沿程阻力系数的影响因素。 四、绘图题（4小题，共25分） 1. （本题5）绘出图中的总水头线和测压管水头线：（5） 2. （本题6）绘图各受压面上的压强分布图：（6） 3．（本题7）绘出图中的压力体：（7） 2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h =1.8m ，液体的密度为850kg/m 3，求液面压 强。 解：08509.807 1.8a a p p gh p ρ=+=+?? 相对压强为：15.00kPa 。 绝对压强为：116.33kPa 。 答：液面相对压强为15.00kPa ，绝对压强为116.33kPa 。 2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2，压力表中心比A 点高0.4m ，A 点在水下1.5m ，， 求水面压强。 解：0 1.1a p p p g ρ=+- 4900 1.110009.807a p =+-?? 5.888a p =-（kPa ） 相对压强为： 5.888-kPa 。 绝对压强为：95.437kPa 。 答：水面相对压强为 5.888-kPa ，绝对压强为95.437kPa 。 解：（1）总压力：433353.052Z P A p g ρ=?=??=（kN ） （2）支反力：()111333R W W W W g ρ==+=+??+??总水箱箱 980728274.596W =+?=箱kN W +箱 不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体g ρ?。而支座反力与水体 重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积g ρ?。 答：水箱底面上总压力是353.052kN ，4个支座的支座反力是274.596kN 。 2.14 盛满水的容器，顶口装有活塞A ，直径d =0.4m ，容器底的直径D =1.0m ，高h =1.8m ， 如活塞上加力2520N （包括活塞自重），求容器底的压强和总压力。 水力学试题及答案 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2 /s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2 /s m ；（b ）2 /m N ；（c ）m kg /；（d ）2 /m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ） （a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无 黏性；（d ）符合RT p =ρ 。 1.8 当水的压强增加1个大气压时，水的密度增 大约为：（a ） （a ）1/20000；（b ）1/10000；（c ）1/4000；（d ）1/2000。 1.9 水的密度为10003 kg/m ，2L 水的质量和重量是多少？ 解： 10000.0022m V ρ==?=（kg ） 29.80719.614 G mg ==?=（N ） 答：2L 水的质量是2 kg ，重量是19.614N 。 1.10 体积为0.53 m 的油料，重量为4410N ，试求该油料的密度是多少？ 解： 44109.807899.3580.5 m G g V V ρ= ===（kg/m 3） 答：该油料的密度是899.358 kg/m 3。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503 /kg m ，试求其运动黏度。 解：6 0.005 5.88210850 μνρ-===?（m 2/s ） 答：其运动黏度为6 5.88210-? m 2/s 。 1.12 有一底面积为60cm ×40cm 的平板，质量为 5Kg ，沿一与水平面成20°角的斜面下滑，平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm ，若下滑速度0.84/m s ，求油的动力黏度μ。《水力学》课后习题答案
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