水力学习题集与答案解析

水力学练习题及参考答案一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√）2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×)3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。×4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。(√)5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×）6、达西定律适用于所有的渗流。（×）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√）8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√)9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√)10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×）11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。√12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。(√)13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×)14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。(√)15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√）16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。×17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√)18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×)19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√）20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。×21、缓坡上可以出现均匀的急流。(√)22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50kPa。(√)24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√)25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√)26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×）27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。√28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×)29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√)30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(×)31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。（×）32、静水压强的大小与受压面的方位无关。(√)33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。(×)34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（×）35、平坡渠道中不可能发生均匀流。(√)36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（√）37、水跃只能发生于平底明渠中。(×)二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量（2）(1)大;(2)小；(3)相同；(4)无法确定。2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（1）(1)数值相等;(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等;(4)铅直方向数值最大。3、已知水流的沿程水力摩擦系数只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（4）1层流区；2紊流光滑区；3紊流过渡粗糙区；4紊流粗糙区。4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（2）（1）1kN/m2（2）2kN/m2（3）5kN/m2（4）10kN/m25、紊流的断面流速分布规律符合（1）1对数分布；2直线分布；3抛物线分布；4椭圆分布。6、长管的总水头线与测压管水头线（1）（1）相重合；（2）相平行，呈直线；（3）相平行，呈阶梯状；（4）以上答案都不对。7、渗流的达西公式只能适用于（1）(1)恒定均匀层流(2)恒定均匀紊流(3)恒定均匀流；(4)非恒定流。8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属（3）1层流区；2紊流光滑区；3紊流过渡粗糙区；4紊流粗糙区。9、堰流的流量与堰顶水头的2成正比。11/2次；23/2次方；32次方；41次方。10、溢流坝下泄水流收缩断面水深hc0的跃后水深为hc02，形成远离水跃衔接的条件是（3）(1)ht=hc02(2)hthc02(3)hthc02(4)无法确定11、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为（2）（1）100；（2）10；（3）20；（4）50。12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为（4）（1）1kN/m2（2）2kN/m2（3）8kN/m2（4）10kN/m213、静止液体中同一点沿各方向上的压强（1）(1)数值相等;(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等。14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于（2）11；22；33；44。15、水泵的扬程是指（2）(1)水泵提水高度；(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失；(3)水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。16、紊流粗糙区的水头损失与流速成（2）1一次方关系；2二次方关系；31.75～2.0次方关系。17、在平衡液体中，质量力与等压面（3）（1）重合；（2）平行；（3）正交。18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数31急流和缓流；2均匀流和非均匀流；3层流和紊流；4恒定流和非恒定流。19、闸孔出流的流量与闸前水头3成正比11次方；22次方；30.5次方。20、共轭水深是指(1)(1)水跃的跃前水深与跃后水深(2)溢流坝下游水流收缩断面水深(3)均匀流水深（4）临界水深21、图示容器中有两种液体，密度21，则A、B两测压管中的液面必为(2)(1)B管高于A管；(2)A管高于B管；(3)AB两管同高。22、紊流的断面流速分布规律符合（1）1对数分布；2椭圆分布；3抛物线分布；4直线分布。23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数J(h1)与J(h2)的关系是（1）1J(h1)=J(h2)2J(h1)J(h2)3J(h1)J(h2)24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示，其底部压强分别为pa和pb。若两容器内水深相等，则pa和pb的关系为（1）(1)papb(2)papb(3)pa=pb(4)无法确定25、层流断面流速分布规律符合（3）1对数分布；2直线分布；3抛物线分布；4椭圆分布。26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（1）1急流和缓流；2均匀流和非均匀流；3层流和紊流；4恒定流和非恒定流。27、紊流中粘滞底层厚度比绝对粗糙高度大得多的壁面称为（1）（1）光滑面2过渡粗糙面（3）粗糙面（4）以上答案均不对三、填空题(在空格中填写正确答案)1、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越小。3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。4．测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为长管和短管。6、渗流的达西公式是____v=kJ__。7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。8、计算明渠均匀流的公式是iRACQ。9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为（1）直接水击和（2）间接水击。10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为8。12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体，层流运动13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性，外因是边界条件的影响。15、水跃是水流从_急_流过渡到缓流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是减小。16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是B—B四、问答题1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。3．什么是相对压强和绝对压强？4。写出水力半径R的表达式。5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。6、明渠的底坡可以分为哪些类型？7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态？8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。10明渠均匀流产生的条件是什么？五、作图题(在题图上绘出正确答案)1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)(5分)i.1iki2ik2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。3、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同,末端有一跌坎)(5分)4、定性绘出图示曲面AＢＣ上水平方向的分力和铅垂方向压力体。(5分)5、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向。v0=0i.1iki2ikABCv0=0v0=0测压管水头线总水头线v0=06、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。AB7、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同)KKii1kii2k六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆),A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。解：水平分力Px=pc×Ax=74.48kN铅垂分力Py=γ×V=85.65kN,静水总压力P2=Px2+Py2,P=113.50kN,tan=Py/Px=1.15∴=49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长l=50m，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，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q。HROABR测压管水头总水头线v0=0v0=0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gvRlhHw2)4(2计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数9.10.15.022.0,m2.04/dAR将参数代入上式计算，可以求解得到/sm091.2,m/s16.43vAQv即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s。3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kNm2，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F(可取动量校正系数为1)解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：得喷嘴流量和出口流速为：sm00314.0311AvQsm9.922AQv对于喷嘴建立x方向的动量方程)(1211xxvvQRAp8.187)(3233vvQApRN水流对喷嘴冲击力:F与R,等值反向。4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。解：i=（Z1-Z2）/L=0.00155.2bhAm29.42hbxmd1v1P1x2211R52.0xARms/m06.6412161RnCv=C(Ri)0.5＝1.46m/sQ=vA=3.