2021水力学模拟试题及答案.pdf

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1、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）液体中某点的确定压强为1 0 0 k N/m 2,则该点的相对压强为a、1 k N/m 2 b、2 k N/m 2 c、5 k N/m 2 d、1 0 k N/m 2答案：b（4）水力学中的一维流淌是指（）a、恒定流淌；b、匀整流淌；c、层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流淌。答案：d（5）有

2、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）已知液体流淌的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数R e 都有关，即可以推断该液体流淌属于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，产生干脆水击。已知水击波速c=1 0 0 0 m/s,水击压强水头”=2 5 0 m,则管道中原来的流速v0 为a 1.5 4 m b、2.0 m c、2.4 5 m d答案：C（8）在明渠中不行以发生的流淌是（）a、恒定匀整流；b、恒定非匀整流；c、非恒定匀整流；d、非恒定非匀整流。答案：c（9）在缓坡明

3、渠中不行以发生的流淌是（）。a、匀整缓流；b、匀整急流；c、非匀整缓流；d、非匀整急流。答案：b（1 0）底宽的矩形明渠，通过的流量Q m 3/s,已知渠中某处水深/?=,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）渗流探讨的对象是（）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）按重力相像准则设计的水力学模型，长度比尺入L=100,模型中

4、水深为米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1 米，XQ=1000；b、10 米，AQ=1 0 0；c、1 米，XQ=100000；d、10 米，XQ=100000o答案：d2、推断题：（每小题2分）（1）随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淌。（）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）同样条件下干脆水击比间接水击更担忧全。（）答案：正确（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成匀整流。（）答案：错误（7）矩形断

5、面水力最佳断面的宽深比B=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确定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（）答案：错误0 渗流达西定律适用的条件是恒定匀整层流渗流，并且无渗透变形。（）答案：正确3、填空题：（每小题24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 o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 淌 时 产 生 水 头 损 失 的

6、 两 个 主 要 缘 由 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，其水深方般,弗汝德数Fr lo（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o答案：大。（7）依据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和 o答案：短管，长管。（8）在水击计算中阀门关闭的时间Ts水击相长的水击，称为 水击，把Ts Tr的水击称为 水击。答案：干脆，间接。（9）翟水面曲线是发生在_ _ _ _ _ _坡 上 的 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 流（指急流或缓流）的水面线，这哥弗汝德数Fr沿程 （指增大、减小或不变）答案：陡坡，缓

7、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 o（11）泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深瓦的共掘水深b彷为下游河道的水深，填写、=、符号）答 套 填 写 、L:符号（12）按重力相像准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入L=2 5,当模型中某点的流速为Vm，则原型中对应点的流速为V p=m/s o答案：4m/s o4、问答题：（每小题3 4分）（1）什么是志向液体？为什么要引入志向液体的概念？答案：志向液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流淌时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的探讨，我们引入了志向液体的概念，

8、忽视液体的粘滞性，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。这是水力学重要的探讨方法。（2）“匀整流确定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。匀整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，但它不是匀整流。（3）简述尼古拉兹试验中沿程水力摩擦系数人的变更规律。答案：通过尼古拉兹试验可以发觉：在层流中人仅是雷诺数R e的函数并与R e成反比；在层流到紊流过渡区，人仅是Re的函数；在紊流光滑区A=f （R e）；型渡区人=f2（R e,A粗糙区、=f s（），紊流粗糙区又称为阻

9、力平方区。区2 R 3（4）为什么舍齐公式=c/7 只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是依据明渠匀整流的大量视察资料总结的公式，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）流淌相像的含义是什么？答案：流淌相像包括几何相像、运动相像和动力相像。其中几何相像是前提，动力相像是保证，才能实现流淌相像。（6）从力学意义上说明明渠匀整流只能在正坡渠道中产生的缘由。答案：匀整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。所以匀整流只能产生在正坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何找寻急流和缓流的限制断面

10、？答案：急流的限制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的限制断面在下游，其缘由与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区分？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速归穹，其适用于恒定匀整层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非匀整渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于 V=kjo5、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）o=0 -1 工 一解:（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）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/=5

11、0 m,两 个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为C 1，Q,4 3,沿程水力摩擦系数人，上下游水位差=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”=力=（九+Z 自）”（5 分）”4R 27计算正方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR=m,Z 1=x 2+=X将参数代入上式计算，可以求解得到/.v=m/s,Q=以=m 3/s（5 分）即倒虹吸管内通过的流量为3/S o（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。水头H m。由水箱至喷嘴的水头损失hw=用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强/c

12、 n?。如用手握住喷嘴，须要多大的水平力R,行近流速即=0,取动能校正系数和动量校正系数均为l o （1 5分）解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面嘴出口断面2 2的能量方程V 2 +0 +0 =0 +（）+=+0.52g（5分）求得喷嘴出口流速和流量为Q =v A =m 32 2橡胶管道内的流速为V=2 _=m3 A3分）（1分）对于喷嘴建立x方向的动量方程马=X 5 =m1 1和喷p A 7?=P p Q（v v ）3 3 2x 3xR=p A-P2（V-v ）=分）3 3 2 3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0=1 0 m

13、,水深=3m,边坡为1:1,糙率=,底坡L如流淌在紊流粗糙区，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=hh+mh2=3 9 m 2 分）湿周1=/?+2，1 +m 2%=m分）水力半径AR=_=mx（1分）舍齐系数c =*2 /s /n（2分）通过的流量Q -A C (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8=18m,流量。=2 6 5 m 3/s,坝下收缩断面处水深入,当坝下游水深=4.7 m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）是否须要修建消能工？若须要修建消能工，估算消力池深。（4分）解：1）计算临界水深hk,推断收缩断面和下游水流流态，q=Q/B=2 6 5/1 8 =1 4.7 2 m 3/s mh5=匚=1nk V g V因为收缩断面水深hc=1.1 m 4为急流，下游水深4=4.7 m /2 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4的共就水深Qhhc=gh-3-1)=x(h+8 x：V X3-1)=因为/7C hA,该水跃为远驱水跃。3）溢流坝下游发生远驱水跃，须要修建消力池。估算消力池深d,取水跃沉没系数 j =则池深约为 d=-h-h1=m