水力学模拟试题及答案.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上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

2、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l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

3、； 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

4、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，Q =1000； b、10米，Q =100； c、1米，Q =； d、10米，Q =。 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

5、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=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 层流运动 和 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 _2_kN/m2，真空度为不存在. 。（3） 只

6、受重力作用，静止液体中的等压面是_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_液体存在粘滞性_， _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Fr_1。（填写符号）（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_大_。（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_短管_和_长管_。（8） 在水击计算中阀门关闭的时间Ts Tr的水击称为_间接_水击。(9) a2型水面曲线是发生在_陡坡_ 坡上的 _缓流_流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 _减小_（指增大、减小或不变） (10) 溢流堰的过堰流量与堰

7、顶水头的_3/2_次方成正比。（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hc _ht(ht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L=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vp=_4_m/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

8、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的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=f1（Re）； 过渡区=f2（Re， ）；粗糙区=f3（ ），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：

9、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

10、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)v0=0测 压 管 水 头 线总 水 头 线v0=0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 m2，长 l =50 m，两个 30。

11、折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水力摩擦系数=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 (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 (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/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hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9

12、N/cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=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11和喷嘴出口断面22的能量方程 (5分)求得喷嘴出口流速和流量为 (1.5分) 橡胶管道内的流速为 (1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程 N (6.5分) 水流对喷嘴冲击力为 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 m2

13、(1.5分) 湿周 m (1.5分) 水力半径 m (1分) 舍齐系数 (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B18m，流量Q265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=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hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm m因为收缩断面水

14、深 hc =1.1 m hk 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hc的共軛水深hchc 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 sj 1.05则池深约为 d = sj hc- ht =1.0535.81 4.7 = 1.40 m水力学模拟题2 。一、选择题（每小题1分，共5分）1、明渠均匀流可能发生在：（B）A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（ D ）A. 10kPa；B. 98kPa；C. 147kPa；D.

15、 196kPa。3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：( C ) A、均匀规律；B、直线变化规律； C、抛物线规律；D、对数曲线规律。4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（ B ）A. A. 4），；B. B. 4），；C. C. (34) ,；D. D. (34) ,。5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（ A ） A. A. 沿程下降；B. 沿程上升；C. 保持不变； D. 前三种情况都有可能。二、填空题（每空2分，共12分）1、水力最优矩形断面的宽深比是 2 ，其水力半径等于 水深 的一半。2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_降低_，它的单位是 m2/s 。3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的

16、增加而 减小 。4、明渠均匀流的 水深 和 断面平均速度 等物理量沿程不变。5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 减小 ，临界水深将 不变 。6、由于薄壁堰具有稳定的 流量 和 水头 关系，一般多用于实验室及小河渠的 流量 测量。三、简答题（每小题5分，共18分）、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分）：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面

17、单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即。在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T（二）缩短压力水管的长度（三）修建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v03、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？（8分）答：（1）沿程水头损失实测装置设备 从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管

18、相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。测压孔间距L视采用压差计类型和测量精度而定，做到读数准确，误差在5以内。 在测压孔两端设A、B两个闸阀，控制流量与排气。闸阀距测压孔距离应大于（610）d，（d为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。 在管道出口采用重量法或体积法测量流量。也可在管路上装流量计测量流量。工作原理水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。管道直径保持不变，经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相等，由压差计测出压差经简单换算即得长度为L的管道的沿程水头损失，即（2

19、）沿程阻力系数在紊流光滑区的变化规律大量实验证明，在紊流光滑区，沿程阻力系数只与雷诺数Re有关，与绝对粗糙度无关。五、计算题（共65分）1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽，水深，渠底坡，均匀流时测得流量，试求渠道的粗糙系数值。（10分）解：过水断面面积湿周水力半径2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深，闸门开启高度，渠道底宽，闸孔垂直收缩系数，闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：，渠道糙率，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）解：由能量方程得则临界水

20、深时所对应的个水力要素为：由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线，,水流为急流。 3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽，流量，坝下收缩断面处水深，当坝下游水深时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）解：（1），收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。（2），下游发生远离式水跃。4、如图所示为一平面闸门，宽，闸门在水深下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）解：5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径，管道总长，折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水头损失系数

21、=0.024，上下游水位差，求通过的流量? 绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分） 解：按短管计算水力学答案一、选择题（每小题1分，共5分）1.B 2.D 3.C 4.B 5.A 二、填空题（每空2分，共12分）1、 2 ； 水深2、降低；m2/s 3、减小 4、水深和断面平均速度 5、减小 ； 不变 6、流量 和 水头 ； 流量 三、简答题（每小题5分，共18分）、答：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液体

22、平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即。在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T（二）缩短压力水管的长度（三）修建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v03、答：（1）沿程水头损失实测装置设备 从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。测压孔间距L视采用压差计类型和测量

23、精度而定，做到读数准确，误差在5以内。 在测压孔两端设A、B两个闸阀，控制流量与排气。闸阀距测压孔距离应大于（610）d，（d为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。 在管道出口采用重量法或体积法测量流量。也可在管路上装流量计测量流量。工作原理水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。管道直径保持不变，经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相等，由压差计测出压差经简单换算即得长度为L的管道的沿程水头损失，即（2）沿程阻力系数在紊流光滑区的变化规律大量实验证明，在紊流光滑区，沿程阻力系数只与雷诺数Re有关，与绝对粗糙度无关。五、计算题（共65分）1.（10分）解：过水断面面积湿周水力半径2、（10分）解：由能量方程得则临界水深时所对应的个水力要素为：由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线，,水流为急流。 3、（15分）解：（1），收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。（2），下游发生远离式水跃。4、（10分）解：5、（15分）解：按短管计算专心-专注-专业