水力学综合练习题

'水力学综合练习题一、是非题你认为正确的在题干后括号内划“√”，反之划“╳”。1.牛顿内摩擦定律适用于层流运动和牛顿流体。（）2.根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。（）3.根据能量方程水流，水流总是从位置高的地方向位置低的地方流动。（）4.层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。（）5.明渠水流的急流和缓流是用佛汝德数Fr判别的，当Fr＞1时为急流。（）6.均匀流过水断面上各点的测压管水头都相同。（）7.明渠水流的断面比能沿流程总是增加的。（）8.渗流模型中的渗流流速与实际渗流流速相等。（）二、单项选择题1.静水中若某点的真空压强是20kPa，则其相对压强是（）（A）118kPa（B）78kPa（C）-20kPa（D）-78kPa2.水力最佳断面是（）（A）湿周一定，面积最小的断面，（B）面积一定，通过流量最大的断面，（C）最低造价的断面，（D）最小糙率的断面3.紊流中粘滞底层厚度d比绝对粗糙度D大得多的壁面称为（）（A）光滑面（B）过渡粗糙面（C）粗糙面（D）以上答案均不对4.当水流的沿程水头损失系数λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（）（A）层流区（B）紊流光滑区（C）紊流过渡区（D）紊流粗糙区5.明渠中发生a1型水面曲线，则水流属于（）（A）急流（B）缓流（C）均匀流（D）层流6.过堰水流的流量Q与堰顶水头H的（）（A）1/2次方成正比（B）3/2次方成正比（C）2次方成正比（D）1次方成正比三、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？2．简要叙述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪几种？它们各自适用的条件是什么？四、计算题HROABR1.图示圆弧形闸门AB（1/4圆），A点以上的水深H＝1.4m，闸门宽度b=4m，圆弧形闸门的半径R=1m，水面为大气压强。试确定圆弧形闸门AB的静水总压力大小及其方向。 2.测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如图所示。已知试验段AB长10m，管径d＝0.05m，弯管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实测AB管段两端测压管水头差△h＝0.63m，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部水头损失系数。3.某矩形断面渠道中有一平板闸门，平板闸门宽b=4m。闸前水深H=3.8m，闸下收缩水深hc=0.7m，已知闸孔通过的流量Q=20m3/s。忽略水流和边界的摩擦阻力，求水流作用于闸门上的作用力，并与按静水压强分布图计算作用于闸门上的作用力相比较。4.某矩形断面渠道，通过的流量Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。 参考答案：一、是非题1.√2.√3.×4.×5.√6.√7.×8.×二、单项选择题1.C2.B3.A4.D5.B6.B三、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：液体的可压缩性是指：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之而发生改变的特性。液体的可压缩性在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．简要叙述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪几种？它们各自适用的条件是什么？解：泄水建筑物下游消能的主要形式有底流消能、面流消能、挑流消能和消力戽消能，其中底流消能和挑流消能应用最多。底流消能需要修建消力池，工程量较大，适用地质条件较差的水库泄水建筑物下游和河道闸下游消能；面流消能要求下游水位变幅较小；挑流消能适用地质条件较好的高水头泄水建筑物下游的消能。四、计算题1、图示圆弧形闸门AB（1/4圆），A点以上的水深H＝1.4m，闸门宽度b=4m，圆弧形闸门的半径R=1m，水面为大气压强。试确定圆弧形闸门AB的静水总压力大小及其方向。解：弧形闸门AB在铅垂面的投影面的形心水深为1.4+0.5=1.9m水平分力Px=pcAx=ρghc×bR=74.48kN压力体体积V=bHR+b×0.25πR2=8.74m2铅垂分力Py=ρgV=85.65kN静水总压力P2=Px2+Py2P=113.50kNtana=Py/Px=1.15∴　　a=49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如图所示。已知试验段AB长10m，管径d＝0.05m，弯管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实测AB管段两端测压管水头差△h＝0.63m，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部水头损失系数。解：（1）先求弯管内的流速： （2）再求沿程水头损失，由达西公式：（3）最后求局部水头损失系数，已知总水头损失：∴答：弯管内的流速为，沿程水头损失为，局部水头损失系数为0.77。3、某矩形断面渠道中有一平板闸门，平板闸门宽b=4m。闸前水深H=3.8m，闸下收缩水深hc=0.7m，已知闸孔通过的流量Q=20m3/s。忽略水流和边界的摩擦阻力，求水流作用于闸门上的作用力，并与按静水压强分布图计算作用于闸门上的作用力相比较。11Fp1111V1FRxV2Fp2解：取控制体计算流速v1=Q/A1=1.32m/svc=Q/Ac=7.14m/s上游断面动水压力FP1=ρgH12b/2=9.80×3.82×4/2=283.02kN下游断面动水压力FP2=ρghc2b/2=9.604kN列x向动量方程∑Fx=ρQ(v2-v1)即FP1-FP2-=ρQ(v2-v1)闸门上的动水压力=FP1-FP2-ρQ(v2-v1)=157.02kN按静水压强分布图求作用在闸门上的静水压力=ρg(H-e)2b/2=164.84kN可见静水压力后者大于闸门上的动水压力前者。4、某矩形断面渠道，通过的流量Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m，判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。解：渠道内的流速v=Q/A=Q/（bh）=6m/s计算佛汝德数Fr=v/（gh）1/2=6/（9.8×1）1/2=1.92>1.0渠道内的水流为急流水跃的跃前水深h=1m，根据共轭水深计算公式，跃后水深为hc″=hc（（1+8×F12）1/2-1）/2=1×（（1+8×1.922）1/2-1）/2=2.26m即发生水跃所需的跃后水深为2.26m。'