水力学期末考试复习题及答案2

1水力学期末考试复习题及答案1、选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（c）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。（2）在平衡液体中，质量力与等压面（d）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为ba、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2（4）水力学中的一维流动是指（d）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。（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=（b）a、8；b、4；c、2；d、1。（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数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ca、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区（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ca、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m（8）在明渠中不可以发生的流动是（c）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。（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（b）。a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。（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ba、缓流；b、急流；c、临界流；（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（d）成正比。a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方（12）渗流研究的对象是（a）的运动规律。a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有ba、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰（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da、1米，λQ=1000；b、10米，λQ=100；2c、1米，λQ=100000；d、10米，λQ=100000。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。（x）（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（x）（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（x）（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。（T）（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（T）（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（X）（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（T）（8）断面比能沿流程总是减小的。（X）（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。（X）（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。(T)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。3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vm=o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=m/s。答案：4m/s。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)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=0.64m2，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，v0=0测压管水头线总水头线v0=0KKii1Kii2Kii3KKii1KKii3Kii2KN1N1N3N3a1b1b2缓流缓流急流4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gvRlhHw2)4(2(5分)计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数9.10.15.022.02.0,mAR将参数代入上式计算，可以求解得到/sm,m/s3662.216.4vAQv(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=5.5m。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Hvg000020522.(5分)求得喷嘴出口流速和流量为vg22599.mssm3000314.022AvQ(1.5分)橡胶管道内的流速为5sm706.033AQv(1分)对于喷嘴建立x方向的动量方程)(3233xxvvQRAp79.187)(3233vvQApRN(6.5分)水流对喷嘴冲击力为RR即为手握喷嘴所需之力。(1分)（3）有一梯形渠道，底宽b=10m，水深h=3m，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Abhmh239m2(1.5分)湿周49.18122hmbxm(1.5分)水力半径RAx211.m(1分)舍齐系数s/m90.8012161RnC(2分)通过的流量Q=AC(Ri)0.5=144.93m3/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=14.72m3/sm81.28.972.143232gqhkm因为收缩断面水深hc=1.1mhk为急流，下游水深ht=4.7mhk为缓流，6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hchc＝)181(232ccghqh＝)11.18.972.1481(21.132＝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j＝1.05则池深约为d=jhc-ht=1.055.81–4.7=1.40m7水力学模拟题2。一、选择题（每小题1分，共5分）1、明渠均匀流可能发生在：（）A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（）A.10kPa；B.98kPa；C.147kPa；D.196kPa。3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：()A、均匀规律；B、直线变化规律；C、抛物线规律；D、对数曲线规律。4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（）A.A.3(l～4）d，mH90；B.B.3(l～4）d，mH90；C.C.l(3～4)d,mH90；D.D.l(3～4)d,mH90。5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（）A.A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持不变；D.前三种情况都有可能。二、填空题（每空2分，共12分）1、水力最优矩形断面的宽深比是，其水力半径等于的一半。2、水的运动粘滞系数随温度的升高而__，它的单位是。3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而。4、明渠均匀流的和等物理量沿程不变。5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将，临界水深将。6、由于薄壁堰具有稳定的和关系，一般多用于实验室及小河渠的测量。五、计算题（共65分）1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽mb15.0，水深mh065.0，渠底坡02.0i，均匀流时测得流量sLQ/20，试求渠道的粗糙系数n值。（10分）2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深mH14，闸门开启高度me1，渠道底宽mb3，闸孔垂直收缩系数62.0，闸门局部水头损失系数1.0，两段渠道的底坡分别为：01i，05.02i，渠道糙率04.0n，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）83、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽mb18，流量smQ/2653，坝下收缩断面处水深mhc1.1，当坝下游水深mht5时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）4、如图所示为一平面闸门AB，宽mb5，闸门在水深mH8下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径md0.1，管道总长ml50，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mH5，求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分）9水力学答案一、选择题（每小题1分，共5分）1.B2.D3.C4.B5.A二、填空题（每空2分，共12分）1、2；水深2、降低；m2/s3、减小4、水深和断面平均速度5、减小；不变6、流量和水头；流量五、计算题（共65分）1.（10分）解：过水断面面积200975.0065.015.0mbhA湿周mhb28.0065.0215.020水力半径mAR0348.028.000975.00085.002.00348.00173.000975.021322132iRQAn2、（10分）解：mehc62.0162.0由能量方程得gvgvhHccc2222则smhHgvcc/44.151.01)62.014(8.921)(2smbvhvAQcccc/72.2844.15362.03mgbQhK11.238.972.28322322临界水深时所对