【精品】水力学辅导材料

'水力学辅导材料一、是非题（正确的划“J”,错误的划“X）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。（J）2、图屮矩形面板所受静水总压力的作川点与受压而的形心点O重合。（X）ji——息"3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。（X）4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr>l为急流。（J）5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（X）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（X）6、达西定律适用于所有的渗流。（X）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（J）8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。（J）9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。（V）10、宜立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（X）11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（丁）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。（V）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。（X）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。（J）15、宜立平板静水总压力的作用点与平板的形心不垂合。（V）16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（X）17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。（J）18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（X）19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（J）20 、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。（X）21、缓坡上可以出现均匀的急流。（J）22、静止水体中，某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为・50kPa。（V）24、满宁公式只能适川于紊流阻力平方区。（J）25、水深相同的静止水面一定是等压面。（J）26>恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（X）27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（J）28、陡坡上可以出现均匀的缓流。（X）29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。（J）30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（X） 31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。32、静水压强的人小与受压而的方位无关。(J)33、水泵的扬程就是指水泵的捉水高度。(X)34、恒定总流能塑方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。(X)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。(X)二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、变直径管道，细断面直径为X粗断面直径d2=2d1.^ll细断面雷诺数的关系为(D)a>Rei=0.5Re2：Re】二Re?：c、Rei=l・5Rgd、Rei=2Re22、根据静水压强的特性，静止液体屮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2只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于(4)(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)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)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。(1)层流区；⑵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)(1)7、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R二()a、8：b^4；c、2；d、18.液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都冇关，即对判断该液流屈(3)(2)紊流光滑区(3)紊流过渡粗糙区；(4)紊流粗糙区(4)(4)10kN/m212、液体中某点的绝对压强为108kN/n?,则该点的相对压强为(1)1kN/m2(2)2kN/m2(3)8kN/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、矩形断而明渠水力最佳断而的宽深比B等于(2)(1)1；(2)2；(3)3；(4)4。15、水泵的扬程是指(3) (1)水泵提水高度:(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失； (1)重合;⑵平行；18、雷诺数是判别下列哪种流态的觅要的无量纲数(3)止交。(3)(1)急流和缓流:(2)(3)层流和紊流；(4)19、闸孔出流的流量少闸前水头均匀流和非均匀流；恒定流和非恒定流。(1)1次方20、共轨:水深是指(3)成正比(2)2次方；(3)0.5次方。(1)(1)水跃的跃前水深与跃后水深(3)均匀流水深21、图示容器中有两种液体,密度P2>P1⑴B管高于4管；(2)4管高于(2)溢流坝下游水流收缩断血水深临界水深(4)则A、B两测压管中的液而必为(2)管；(3)AB两管同高。(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火为流速成(1)—次方关系：(2)二次方关系；(3)1.75〜2.0次方关系(3)17、在平衡液体中，质量力与等压面22、紊流的断血流速分布规律符合(1)(1)对数分布；(2)椭圆分布；(3)抛物线分如；(4)直线分布o23平底棱柱形明渠发牛水跃，其水跃函数J(hJ与J(h»的关系是(1)(1)J(h|)=J(h2)(2)J(hJ>J(h2)(3)J(hjvJ(h2)24、盛水容器a和b的测压管水而位置如图(a)、(b)所示，其底部压强分别为/?a和/7bo若两容器内水深相等，则和的关系为(1)(1)Pa>Pb(2)Pa缓流；b、急流；c、临界流；<1、层流三、填空题（在空格中填写正确答案）1.理想液体与实际液体最大的区别是理想液体没有。2.计算明渠均匀流的公式是Q=AC师。3.流体运动粘度v与液体密度的关系是o4.牛顿内摩擦定律适用条件是_牛顿流体，层流运动5.当液流为流时，流线与迹线重合。6.在相同的作用水头作用下，同样口径筲嘴的出流量比孔口的出流量o7只受重力作用，静止液体中的等压面是。&液体中某点的绝対床强为100kN/n?,则该点的相对压强为kN/m2,真空度为o8.恒定流是各空间点上的运动参数都不随变化的流动。 10当液流为流时，流线为迹线至合。11.实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原1大I是,14.水流在明渠屮的流态为缓流时，其水深力_加，弗汝德数Frlo（填写v、=、＞符号）15.佛汝德数是代表与两种作用的对比关系。16在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量o17串联管道中总水头线与测压管水头线的关系是（平行/重合）18牛顿内摩擦定律表述为如下：作层流液体的液体，相邻液层间单位面积上作用用的粘滞力与成正比，同时与液体的性质有关。19静水压强的重要性质是：（［）；（2）o20根据管道计算方法的不同，管道可分类为长代和短管°21.相同水头高度条件，孔口与管嘴的而积相同，通过管嘴的流量比通过孔口的流量（大/小）。22.串联管道中总水头线与测压管水头线的关系是（平行/重合）23.佛汝徳数是代表与两种作用的对比关系。24理想液体与实际液体的主要区别是25实际液体在流动时产牛水头损失的内因是液体的粘滞性，外因是边界条件的影响。26.恒定流是各空间点上的运动参数都不随变化的流动。27只受重力作用，静止液体中的等压而是o2&水流在明渠中的流态为缓流时，其水深力加，弗汝徳数Frlo（填写v、=、＞符号）29.并联管道中各支管的总机械能损失（相同/不相同）30.过水断面的面积一定时，通过流屋最人的断面称为c 29.恻柱形外管嘴的长度L与直径d之间一般应符合的关系。230.能量方程中§+△+忙各项表示的意义为单位重量液体所具有的P&2g31.雷诺数是表征与的比值。32.液体中某点的绝对压强为100kN/nr,则该点的相对压强为kN/m2,真空度为o35、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压啲的是一B—B 【1VAP1BP2CA336.明渠水流由急流过渡到缓流时发生（水跃/水跌）现象。37.矩形明渠中，临界流的流速水头是临界水深的。38.某点的真空度为65000Pa,当地大气床为1OOkpa,则该点的绝对床强为39、圆管层流中，层流的断面流速分布符合规律。40、尼占拉兹实验将流动分为五个区域，在各个区域内影响沿程阻尼系数/I的因索不同，其中紊流光滑区影响Q的因索为,紊流粗糙区影响2的因素为。41、压力体的组成部分包括（1）亠（2）；（3）o242、理想流体能量方程为：z+左+巴一,方程中z的物理意义Y2g为,方程的物理意义为。43、亦明渠流动中，Fr=l时流动为临界流，Frl时流动为o44•湍流形成的先决条件是°45、串联管道中总水头线与测压管水头线（平行/重合）46、液体的是产生水流机械能损失的主要原因。47、某矩形明渠的底宽b=2m,水深h=lm,它的水力半径R=m。48、同一种连续的平衡液体屮等压面是（）①水平面②倾斜平面③曲面④等水深面49某点压强与受压面的关系是（1）垂直指向受压面（2）垂直背向受床面（3）平行于受压面（4）倾斜指向受压面50、恒定总流的三大方程是指 （1）能量、连续方程（2）能量、动量方程 （3）连续、动量方程（4）连续、能量、动量方程51.管嘴出流时，为了保证管嘴真空不被破坏，管嘴长度L与孔径d的关系是L=o52.水力最佳断面是指设计流量一定，最小的断面。53.动能修正系数Q反映，紊流运动屮，一•般取Q二c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：当外界的压强发牛变化时液体的体积也随Z发牛改变的特性。液体可压缩性一般情况卜可以不必考虑，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•“均匀流一定是恒定流二这种说法是否正确？为什么？5。写出水力半径R的表达式。6、请分别敘说明渠均匀流水深和临界水深的禽义和区别。2.从力学意义1二解释明渠均匀流只能在顺坡渠道中产生的原因。8、明渠的底坡可以分为哪些类型？9、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？10明渠均匀流产牛的条件是什么？11简要说明下临界雷诺数比上临界雷诺数稳定的原因。12、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？13、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。14、简述判断明渠水流三种流态的方法。15、佛汝徳数Fr的物理意义是什么？它在水力学中的主要作用是什么？16、什么叫总水头线和测压管水头线？什么是水力坡度和测压管坡度？17、输水管的流量，水温一定，随管径加大，雷诺数如何变化？为什么？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。（各渠段均充分各段糙率相同）（5分） 2.定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。Vo=03、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、定性绘出图示曲血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。▽ vo=0vo=0▽L——总水头线v（）=0测压管水头▽v（）=06.绘出图中的受压曲而AB上水平分力的压强分布图和垂垃分力的压力体图。7、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）2.绘出图屮AB曲而上压力体的压力体图。 2.定性绘出图示棱柱形明渠的水而曲线，并注明曲线需称。（各渠段均充分长，各段糙率相同。六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB（l/4圆），A点以上的水深H=1.2m,闸门宽B=4m,圆弧形闸门半径水血均为大气压强。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=pcXAx=74.48kN铅垂分力Pv=YXV=85.65kN,静水总压力P2=PX2+Py2,P=113.50kN,tana=Pv/Px=1.15a=49°J合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。V2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径〃=0.9m,长/=50m,两个30°折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为」=0.2,62=0.5,系数X=0.024,上下游水位差H=3nio若上下游流速水头忽略不计,Q。<3=10,沿程水头损失求通过倒虹吸管的流量 3、某水平管路直径d|=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/;=49kN/m2,管路内流速y=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：列喷嘴进口断而1—1和喷嘴出口断而2-2的连续方程:得喷嘴流量和出口流速为：XQ=\A{=0.00314v2=乎=9.9叹对于喷嘴建立X方向的动量方程PiA]-R=PpQ(ylx-vXx)R=p3A3-pQ(v2-v3)=187.8N水流对喷嘴冲击力:F与凡等值反向。4、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率zO.014,底宽方=1.5m,槽长厶=120m«进口处槽底高程乙=52.16m,出口槽底高程Z2=52.04m,当槽中均匀流水深加=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Qo解：/=fZrZ2)ZL=0.001A=hh=2.55m?x=h+2h=4.9mA7?=-=0.52mxC=-R^=64.06m%/snv=C(/?/)05=1.46m/sQ=vA=3.72m3/So5＞平板闸门两边有水,h.=2m,h2=lm,闸门宽b=5nhr试求作用于闸门上的静水总压力P,并用力矩定理，求作用点。距闸门底端的距离e。（10分）h11~v///A/k,一ihik7F6.水平放置的水电站压力钢管分叉段，用混凝土支座固定，已知主管直径=3.0m,两个分 叉管道直径d=2.0m,转角120°,主管末端断而1-1的压强为294kpa,通过总流的流量为35m3/s,两个分叉管道的流量相等，动水压强相等，损失不计，求水对支座的总推力。557、求图川矩形面板所受静水总压力的人小及作川点位置，已知水深H=2m,板宽B=3mo8、图示一•跨河倒虹吸管，正方形断而，边长b=0.8m,长/=50m,两个30°折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为S=0.2,©2=0.5，©3=10沿程水头损失系数入=0.024,己知通过流量e=2.662m3/So若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H。9、如图所示,一矩形平板闸HAB,宽b=2m,与水平面夹角a=30°,其自重G=19.6kN,并饺接丁•A点。水面通过A点，水深h=2」m,试求打开闸门的最大铅直拉力T。（10分） 10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。已知试验段4B长10m,管径d=0.05m,弯管曲率半径R=ch管段沿程水力摩擦系数久=0.0264,实测AB两端测压管水头差△力=0.63cm,100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028n?,试求弯管局部水头损失系数。解：按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道H=hw=(A4R内的计算断面建立能量方程计算圆管道断而的水力半径和局部水头损失系数A/?=—=d/4=0.2m,Z^^=0.2x2+0.54-1.0=1.9将参数代入上式计算，可以求解得到?.v=4」6m/s,Q=vA=2.091m3/s即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/so11、有一长度为L的有压管道，管径d=0.Im,作用水头H=3m,在L/2处装一测压管，已知测压管水血高于管轴lm,不计行进流速，求管道中通过的流量。V匸H=iHL/2"lm13、已知如图所示水平安装的文丘里流量计,12、矩形断而渠道中有一平板闸门，渠宽b=3m。闸前水深H=4m，闸下收缩断而水深产0.8m,匕知渠道流彊0=18m%。取动能和动量校止系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。已测得压强^-=0.5m,厶=0.2m,水管的横//断血积A|=0.002m2,A2=0.001m2,不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量Q为多少?14、有一渠道用两根直径为1.0m的混凝土虹吸管來跨越山丘，渠道上游水位为▽】=100.0m，下游水位为▽2=99.0m,虹吸管长度11=8m12=12m；13=15m,中间有60。的折弯两个，每个弯头的局部水头损失系数为0.365,若进口局部水头损失系数为（）.5；出口局部水头损失系数为l.Oo试确定：（1）虹吸管的输水能力；（2）当虹吸管中的最大允许真空度为7mH2O时，虹吸管最高安装高程zs为多少？（n=0.014不计行进流速水头） 15、图示一水平放置的弯管，直径Q=0.2m,转角«=90°,1一1断面管轴处的动水压强为Pl=40kN/m2,2-2断面与大气连通，管中流量为Q=O.In?/s,求水流通过弯管时对管壁的作用力。（取动能校止系数和动量修止系数均为1）16、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的人小及方向。己知水深H=4m,板宽B=2m。 17、如图所示矩形平板闸CAB宽b=3m,门重G=9800N,a=60°,h2=1.73mo试求：下游有水时启门力T,18、图示宜径为20mm,长450m的管道自水库取水并泄入人气中，岀口比水库水面低13m,己知沿程水头损失系数入=0.04,进口局部水头损失系数"0.5,求泄流量Q。（按短管计算）19、图示左边为一封闭容器，盛有密度p1=/>2=1000kg/m3的水，深度/?1=3m。容器侧壁装有一测压管,H=0.5mo右边为敞口盛水容器，水深h2=2.2mc求中间隔板A、B、C三点的压强。BhiA20、己知如图所示的文丘里管，管路中通过流量e=10//s,d}=5cm,门=78.4Pa,如果使2断而产生真空压强为6.37kPa,问d2应为多少？（不计水头损失）(1)层流区；'