水力学模拟试题及答案(一).doc

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；
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λL=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，λQ =1000； b、10米，λQ =100；
c、1米，λQ =100000； d、10米,λQ =100000.
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β=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 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 .
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） 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是________________，__________________.
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h____ hk，弗汝德数Fr_____1。
（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____.
答案：大.
（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_______和________。
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Tr的水击，称为__________ 水击，把Ts > Tr的水击称为__________水击。
答案：直接， 间接。
(9) a2型水面曲线是发生在______ 坡上的 ________流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 ______（指增大、减小或不变）
答案：陡坡, 缓流， 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 .
（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λL=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=________m/s 。
答案：4m/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λ的变化规律。
答案:通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re)； 过渡区λ=f2（Re， )；粗糙区λ=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：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。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0。5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=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 = 4.9N/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1—1和喷嘴出口断面2-2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 （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B＝18m，流量Q＝265m3/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
因为收缩断面水深 hc =1.1 m < hk 为急流，下游水深ht=4.7m > 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hc”
hc"＝
＝ ＝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
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