內(nèi)科大水力學(xué)自測試題（兩套）及答案

水力學(xué)自測試題（一）一、選擇題：（每小題2分）（1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（）a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。（3）液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2（4）水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指（）a、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=（）a、8；b、4；c、2；d、1。（6）已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)l與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于a、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)（7）突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強(qiáng)水頭H=250m，則管道中原來的流速v0為a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m（8）在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）a、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d、非恒定非均勻流。（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）。a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某處水深h=0.4m，則該處水流的流態(tài)為a、緩流；b、急流；c、臨界流；（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的H（）成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方（12）滲流研究的對(duì)象是（）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。（13）測量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a、文丘里計(jì)b、畢托管c、測壓管d、薄壁堰（14）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長度比尺λL=100，模型中水深為0.1米，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為a、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。二、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。（）（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（）（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。()三、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(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)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(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是________________，__________________。（5）水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號(hào)）（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(jì)算方法的不同，管道可以分為_______和________。（8）在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)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(shí)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。（11）泄水建筑物下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍時(shí)，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(hào))(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=________m/s。四、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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)，如何尋找急流和緩流的控制斷面？（8）在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？五、作圖題：（1）定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。(5分)v0v0=0

（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)。(各渠段均充分長，各段糙率相同)(5分)

六、計(jì)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(gè)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(qiáng)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(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)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(dòng)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(shí)，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（一）答案一、選擇題：（每小題2分）（1）在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指（）a、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。答案：c（2）在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。答案：d（3）液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案：b（4）水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指（）a、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。答案：d（5）有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=（）a、8；b、4；c、2；d、1。答案：b（6）已知液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)l與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于a、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)答案：c（7）突然完全關(guān)閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。已知水擊波速c=1000m/s，水擊壓強(qiáng)水頭H=250m，則管道中原來的流速v0為a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）a、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d、非恒定非均勻流。答案：c（9）在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是（）。a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。答案：b（10）底寬b=1.5m的矩形明渠，通過的流量Q=1.5m3/s，已知渠中某處水深h=0.4m，則該處水流的流態(tài)為a、緩流；b、急流；c、臨界流；答案：b（11）閘孔出流的流量Q與閘前水頭的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）滲流研究的對(duì)象是（）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。a、重力水；b、毛細(xì)水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案：a（13）測量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a、文丘里計(jì)b、畢托管c、測壓管d、薄壁堰答案：b（14）按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的水力學(xué)模型，長度比尺λL=100，模型中水深為0.1米，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)水深為和流量比尺為a、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。答案：d二、判斷題：（每小題2分）（1）任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。（）答案：錯(cuò)誤（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（）答案：錯(cuò)誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。（）答案：錯(cuò)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(cuò)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(cuò)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(cuò)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：正確三、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(yùn)動(dòng)，牛頓液體（2）液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)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(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是________________，__________________。答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。（5）水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號(hào)）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(jì)算方法的不同，管道可以分為_______和________。答案：短管，長管。（8）在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)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(shí)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(shí)，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(hào))答案：填寫<、=、>符號(hào)(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的流速為vp=________m/s。答案：4m/s。四、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(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來很大困難。為了簡化液體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)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(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。（3）簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)相似的含義是什么？答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何相似是前提，動(dòng)力相似是保證，才能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)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(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)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(shí)，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?yàn)橥饨鐚?duì)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ。五、作圖題：（1）定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。(5分)v0v0=0

測測壓管水頭線總水頭線v0=0

（2）定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線，并注明曲線名稱及流態(tài)。(各渠段均充分長，各段糙率相同)(5分)解：

六、計(jì)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(gè)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(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程(5分)計(jì)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(jì)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(qiáng)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(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)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(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程

N(6.5分)水流對(duì)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(dòng)在紊流粗糙區(qū)，求通過的流量Q。(9分)解：計(jì)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)舍齊系數(shù)(2分)通過的流量Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/s(3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(shí)，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）解：1)計(jì)算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)，q=Q/B=265/18=14.72m3/smm因?yàn)槭湛s斷面水深hc=1.1m<hk為急流，下游水深ht=4.7m>hk為緩流，所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。2）計(jì)算收縮斷面處水深hc的共軛水深hc"hc"＝＝＝5.81m因?yàn)閔c">ht，該水躍為遠(yuǎn)驅(qū)水躍。3）溢流壩下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍，需要修建消力池。估算消力池深d，取水躍淹沒系數(shù)sj＝1.05則池深約為d=sjhc"-ht=1.0535.81–4.7=1.40m

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(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。（）（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（）（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(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)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(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是_________，_________。(5)水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號(hào)）(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(jì)算方法的不同，管道可以分為_______和________。(8)在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)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(shí)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(shí)，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(hào))(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)，如何尋找急流和緩流的控制斷面？（8）在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？四、計(jì)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(gè)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(qiáng)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(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)。（）答案：錯(cuò)誤（2）水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。（）答案：錯(cuò)誤（3）水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。（）答案：錯(cuò)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(cuò)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(cuò)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(cuò)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(yùn)動(dòng)，牛頓液體(2)液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)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(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是_________，_________。答案：(5)水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深h____hk，弗汝德數(shù)Fr_____1。（填寫<、=、>符號(hào)）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(jì)算方法的不同，管道可以分為_______和________。答案：短管，長管。(8)在水擊計(jì)算中閥門關(guān)閉的時(shí)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(shí)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(shí)，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(hào))答案：填寫<、=、>符號(hào)(12)按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當(dāng)模型中某點(diǎn)的流速為vm=o.8m/s，則原型中對(duì)應(yīng)點(diǎn)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(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來很大困難。為了簡化液體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)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(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。（3）簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)相似的含義是什么？答案：流動(dòng)相似包括幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。其中幾何相似是前提，動(dòng)力相似是保證，才能實(shí)現(xiàn)流動(dòng)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(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)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(shí)，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?yàn)橥饨鐚?duì)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ。四、計(jì)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(gè)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(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程(5分)計(jì)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(jì)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。