水力學試題與答案

〔1〕在水力學中，單位質量力是指〔〕a、單位面積液體受到的質量力；b、單位體積液體受到的質量力；c、單位質量液體受到的質量力；d、單位重量液體受到的質量力。答案：c〔2〕在平衡液體中，質量力與等壓面〔〕a、重合；b、平行c、相交；d、正交。答案：d〔3〕液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，那么該點的相對壓強為a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2答案：b〔4〕水力學中的一維流動是指〔〕a、恒定流動；b、均勻流動；c、層流運動；d、運動要素只與一個坐標有關的流動。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〕液體流動的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關，即可以判斷該液體流動屬于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〕突然完全關閉管道末端的閥門，產(chǎn)生直接水擊。水擊波速c=1000m/s，水擊壓強水頭H=250m，那么管道中原來的流速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，渠中某處水深h=0.4m，那么該處水流的流態(tài)為H<Hk激流緩流；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〕滲流研究的對象是〔〕的運動規(guī)律。a、重力水；b、毛細水；c、氣態(tài)水；d、薄膜水。答案：a〔13〕測量水槽中某點水流流速的儀器有a、文丘里計b、畢托管c、測壓管d、薄壁堰答案：b〔14〕按重力相似準那么設計的水力學模型，長度比尺λL=100，模型中水深為0.1米，那么原型中對應點水深為和流量比尺為1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。答案：d2、判斷題：〔每題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?！病炒鸢福哄e誤〔2〕水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動?！病炒鸢福哄e誤〔3〕水力粗糙管道是表示管道的邊壁比擬粗糙?！病炒鸢福哄e誤〔4〕粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因?！病炒鸢福赫?〕同樣條件下直接水擊比間接水擊更不平安?！病炒鸢福赫_〔6〕在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流?！病炒鸢福哄e誤〔7〕矩形斷面水力最正確斷面的寬深比β=2?！病炒鸢福赫_〔8〕斷面比能沿流程總是減小的?！病炒鸢福哄e誤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?！病炒鸢福哄e誤〔10〕滲流達西定律適用的條件是恒定均勻層流滲流，并且無滲透變形。()答案：正確3、填空題：〔每題2～4分〕牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是和。答案：層流運動，牛頓液體液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，那么該點的相對壓強為kN/m2，真空度為。答案：2，不存在. 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是。答案：水平面。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：液體存在粘滯性和邊界的影響。水流在明渠中的流態(tài)為緩流時，其水深hhk，弗汝德數(shù)Fr1?！蔡顚?、、符號〕答案：，。在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，那么水躍的躍后水深越。答案：大。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。在水擊計算中閥門關閉的時間Ts水擊相長Tr的水擊，稱為水擊，把TsTr的水擊稱為水擊。答案：直接，間接。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?！?1〕泄水建筑物下游發(fā)生遠驅水躍時，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)按重力相似準那么設計的溢流壩水力模型，長度比尺λL=25，當模型中某點的流速為vm=o.8m/s，那么原型中對應點的流速為vp=m/s。答案：4m/s。4、問答題：〔每題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?！?〕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)?！?〕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?！?〕從力學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?！?〕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?！?〕在滲流計算中達西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達西定律適用于任一點的滲流流速u=kJ，其適用于恒定均勻層流滲流；而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水斷面上各點的滲流流速都相等且等于v=kJ。5、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)vv0=0測壓管水頭線總水頭線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：6、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=4.9Ncm2。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)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。渠寬B＝18m，流量Q＝265m3/s，壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，當壩下游水深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？假設需要修建消能工，估算消力池深?！?分〕解：1)計算臨界水深hk，判斷收縮斷面和