內(nèi)科大水力學(xué)自測試題（二）及答案

水力學(xué)自測試題（二）一、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強等于該受壓面形心處的壓強。（）（2）水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。（）（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。（）（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。（）（5）同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。（）（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。（）（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比β=2。（）（8）斷面比能沿流程總是減小的。（）（9）在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。（）（10）滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。()二、填空題：（每小題2～4分）(1)牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是和。(2)液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為_____kN/m2，真空度為。(3)只受重力作用，靜止液體中的等壓面是________________。(4)實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是_________，_________。(5)水流在明渠中的流態(tài)為緩流時，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號）(6)在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越____。(7)根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為_______和________。(8)在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts<水擊相長Tr的水擊，稱為__________水擊，把Ts>Tr的水擊稱為__________水擊。(9)a2型水面曲線是發(fā)生在______坡上的________流（指急流或緩流）的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程______（指增大、減小或不變）(10)溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的________次方成正比。答案：3/2。(11)泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時，下游收縮斷面水深hc的共軛水深hc’’________ht(ht為下游河道的水深，填寫<、=、>符號)(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點的流速為vm=o.8m/s，則原型中對應(yīng)點的流速為vp=________m/s。三、問答題：（每小題3～4分）（1）什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？（2）“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？（3）簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。（4）為什么舍齊公式只適用于阻力平方區(qū)？（5）流動相似的含義是什么？（6）從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。（7）分析水面曲線時，如何尋找急流和緩流的控制斷面？（8）在滲流計算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？四、計算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2，長l=50m，兩個30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系數(shù)λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通過的流量Q?（10分）

（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴(如圖)。橡膠管直徑D=7.5cm，噴嘴出口直徑d=2.0cm。水頭H=5.5m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw=0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強p=4.9N/cm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均為1。（15分）（3）有一梯形渠道，底寬b=10m，水深h=3m，邊坡為1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流動在紊流粗糙區(qū)，求通過的流量Q。(9分)

（4）某矩形斷面渠道中筑有一溢流壩。已知渠寬B＝18m，流量Q＝265m3/s，壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時，問：(12分)1）壩下游是否發(fā)生水躍？（4分）2）如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？（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）水力學(xué)自測試題（二）答案一、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強等于該受壓面形心處的壓強。（）答案：錯誤（2）水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。（）答案：錯誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。（）答案：錯誤（4）粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。（）答案：正確（5）同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。（）答案：正確（6）在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。（）答案：錯誤（7）矩形斷面水力最佳斷面的寬深比β=2。（）答案：正確（8）斷面比能沿流程總是減小的。（）答案：錯誤（9）在流量和渠道斷面形式一定的條件下，躍前水深越大，躍后水深也越大。（）答案：錯誤（10）滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流，并且無滲透變形。()答案：正確二、填空題：（每小題2～4分）(1)牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是和。答案：層流運動，牛頓液體(2)液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為_____kN/m2，真空度為。答案：2，不存在. (3)只受重力作用，靜止液體中的等壓面是________________。答案：水平面。(4)實際液體在流動時產(chǎn)生水頭損失的兩個主要原因是_________，_________。答案：(5)水流在明渠中的流態(tài)為緩流時，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號）答案：>，<。(6)在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，則水躍的躍后水深越____。答案：大。(7)根據(jù)管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為_______和________。答案：短管，長管。(8)在水擊計算中閥門關(guān)閉的時間Ts<水擊相長Tr的水擊，稱為__________水擊，把Ts>Tr的水擊稱為__________水擊。答案：直接，間接。(9)a2型水面曲線是發(fā)生在______坡上的________流（指急流或緩流）的水面線，這時弗汝德數(shù)Fr沿程______（指增大、減小或不變）答案：陡坡，緩流，減小。(10)溢流堰的過堰流量與堰頂水頭的________次方成正比。答案：3/2。(11)泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時，下游收縮斷面水深hc的共軛水深hc’’________ht(ht為下游河道的水深，填寫<、=、>符號)答案：填寫<、=、>符號(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點的流速為vm=o.8m/s，則原型中對應(yīng)點的流速為vp=________m/s。答案：4m/s。

三、問答題：（每小題3～4分）（1）什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實際液體都具有粘滯性，在液體流動時會引起能量損失，給分析液體運動帶來很大困難。為了簡化液體運動的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運動規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實際水流的運動規(guī)律，用以解決實際工程問題。這是水力學(xué)重要的研究方法。（2）“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答案：這種說法錯誤的。均勻是相對于空間分布而言，恒定是相對于時間而言。當(dāng)流量不變通過一變直徑管道時，雖然是恒定流，但它不是均勻流。（3）簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。答案：通過尼古拉茲實驗可以發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)λ=f1（Re）；過渡區(qū)λ=f2（Re，）；粗糙區(qū)λ=f3（），紊流粗糙區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。（4）為什么舍齊公式只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍齊公式是根據(jù)明渠均勻流的大量觀察資料總結(jié)的公式，自然界中明渠水流幾乎都處于紊流阻力平方區(qū)，因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)。（5）流動相似的含義是什么？答案：流動相似包括幾何相似、運動相似和動力相似。其中幾何相似是前提，動力相似是保證，才能實現(xiàn)流動相似。（6）從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強水頭沿程不變，但水流運動總要消耗能量，因此從能量方程來分析，只能消耗位能來克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。（7）分析水面曲線時，如何尋找急流和緩流的控制斷面？答案：急流的控制斷面在上游，因為外界對急流的干擾不能向上游傳播；緩流的控制斷面在下游，其原因與急流正好相反。（8）在滲流計算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點的滲流流速u=kJ，其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c的滲流流速都相等且等于v=kJ。四、計算題：（1）圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2，長l=50m，兩個30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系數(shù)λ=0.024，上下游水位差H=3m。求通過的流量Q?（10分）

解：按短管計算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對上下游渠道內(nèi)的計算斷面建立能量方程(5分)計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)將參數(shù)代入上式計算，可以求解得到(5分)即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.662m3/s。（2）從水箱接一橡膠管道及噴嘴(如圖)。橡膠管直徑D=7.5cm，噴嘴出口直徑d=2.0cm。水頭H=5.5m。由水箱至噴嘴的水頭損失hw=0.5m。用壓力表測得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強p=4.9N/cm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取動能校正系數(shù)和動量校正系數(shù)均為1。（15分）解：以過噴嘴中心的水平面為基準(zhǔn)面，列水箱漸變流斷面1—1和噴嘴出口斷面2—2的能量方程(5分)求得噴嘴出口流速和流量為 (1.5分)橡膠管道內(nèi)的流速為 (1分)對于噴嘴建立x方向的動量方程N(6.5分)水流對噴嘴沖擊力為即為手握噴嘴所需之力。(1分)（3）有一梯形渠道，底寬b=10m，水深h=3m，邊坡為1:1，糙率n=0.014，底坡i=0.001。如流動在紊流粗糙區(qū)，求通過的流量Q。(9分)解：計算渠道斷面水力要素，過流斷面面積m2(1.5分)濕周m(1.5分)水力半徑m(1分)