水力学考试精彩试题与问题详解

'实用标准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、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/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、1.54mb、2.0mc、2.45md、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文档大全 实用标准（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：d2、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，牛顿液体文档大全 实用标准（1）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.（2）只受重力作用，静止液体中的等压面是________________。答案：水平面。（3）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。（4）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：>，<。（5）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。（6）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。（7）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vm=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？文档大全 实用标准答案：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：文档大全 实用标准（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，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)文档大全 实用标准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(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=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m2(1.5分)文档大全 实用标准湿周m(1.5分)水力半径m(1分)舍齐系数(2分)通过的流量Q=AC(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/smm因为收缩断面水深hc=1.1mhk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=sjhc"-ht=1.05×5.81–4.7=1.40m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。（√）文档大全 实用标准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。(×)文档大全 实用标准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l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)ht>hc02(3)htr1，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)pb(2)paiki2iki2hk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hc2hc2＝＝＝5.81m因为hc2>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。一、填空（每小题1分，共15分）1.运动粘滞系数与动力粘滞系数成正比。2.单位质量流体所受的力为单位质量力。3.真空值的测量起点为。文档大全 实用标准1.任一平面上的静水总压力等于平面形心点上的静水压强与平面面积的乘积。2.当为恒定流时，流线与迹线重合。3.单位长度上的沿程水头损失为水力坡度。4.应用能量方程时，两过水断面必须取在渐变流上。5.管流液体的流动方向应为总机械能沿程损失的方向。6.圆管和明渠的临界雷诺数分别为2000和500。7.圆管均匀层流的最大流速为平均流速的2倍。8.长管和短管水力计算的区别在于前者忽略了局部水头损失和流速水头。二、名词解释（每小题3分，共15分）1.表面力——p9作用于所取液体表面，与受作用表面面积成比例的力，分为垂直作用面的压力和平行作用面的切力。2.测压管水头——P19位置水头和压强水头的和，称为测压管水头。静止液体内个点测压管水头等于常数。3.均匀流——流线是互相平行的直线的流动。4.水头损失——由于液流内部各液团和各液层间产生的阻抗相对运动的内摩擦力产生的能耗。文档大全 实用标准过水断面——垂直流线的液流横断面。得分评卷人三、单项选择（每小题2分，共20分）1.某点静水压强（A）。A．的方向与受压面垂直并指向受压面；B．的大小与受压面的方向有关；C．的大小与容器大小有关；D．的大小与液体重度无关2.曲面上静水总压力的（B）。A．垂直分力的方向与重力一致；B．垂直分力的大小等于压力体的水重；C．水平分力的方向指向曲面的水平投影面；D．水平分力的大小等于水平投影面形心点的压强与水平投影面积的乘积3.满足在同一过水断面上测压管水头相等的条件为（C）。A．恒定流；B．非恒定流；C．均匀流；D．非均匀流4.（D）正比。A．糙率；B．流速；C．谢才系数；D．流段长度5.虹吸管的最大真空值出现在（D）。A．入口处；B．出口处；C．最高处；D．最高处的最末端6.下列的（D）不是动量方程左端的力。A．作用于流段上的动水压力；B．作用于流段上的固体边界摩阻力；C．水对固体边界的作用力；D．作用于流段上的重力7.薄壁孔口与管嘴（厚壁孔口）的区别在于（D）。文档大全 实用标准A．有无收缩断面；B．自由出流还是淹没出流；C．作用水头的大小；D．是否有真空压强存在1.并联管道的（A）等于（A）。[注：两括号填同一字母]A．总水头损失各分管段水头损失；B．总水头损失各分管段水头损失之和；C．总流量各分管段的流量；D．总流量各分管段流量之和2.均匀泄流管道的（D）等于（D）。[注：两括号填同一字母]A．水头损失同长同质的直管水头损失；B．某断面流量入口断面的流量；C．某断面的流量折算流量；D．水头损失同长同质的直管水头损失的3.在环状管网的设计中，不正确的做法是（D）。A．按经济流速设计管径；B．任一环路上的水头损失的代数和为零；C．任一节点的流量代数和为零；D.当大于规定的环路闭合差时才能终止计算得分评卷人四、判断（每小题1分，共10分。对者划“√”；错者划“×”）1.重度与容重是同一概念。（√）2.汽化温度随压强的降低而降低。（X）3.均匀流上两断面测压管水头差等于它们之间的水头损失。（×）4.在同一水平轴线且无分流的串联管道中，流速大，则压强小。（√）5.在连通的同种液体中，任一水平面都是等压面。（×）6.不同过水断面上的测压管水头一般不相等。（√）文档大全 实用标准1.毕托管是专门测量流量用的。（流速×）2.糙率与谢才系数成反比。（√）3.常用的临界雷诺数指的是下临界雷诺数。（√）4.能量方程的应用条件之一就是作用于液体上的质量力只有重力。（√）得分评卷人五、计算（共40分，各题必须有解题步骤。）1.A、B两容器中液体的重度为，比压计下部液体的重度为，比压计上部液体的重度为。求A与B两容器之间的压强差。（5分）P22文档大全 实用标准1.一水管直径，测得水银压差计（）中的，若断面平均流速和轴线处流速存在关系，忽略水头损失，求管中通过的流量。（12分）P106文档大全 实用标准1.，，，，100秒钟流出的水体的体积为，求弯管的水头损失系数。（11分）P159文档大全 实用标准1.烟囱直径，，烟气密度，烟气流量，外界大气的密度，烟囱底部的压强低于地面大气压强水柱，求烟囱高度（12分）P214第一部分 选择题(共20分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为(     ) A.3.75×10-9Pa·s     B.2.4×10-3Pa·s C.2.4×105Pa·s       D.2.4×109Pa·s2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是(     ) A.QA>QB B.QA=QB C.QAi,I－J<0     分母：h>hc,Fr<1,i－Fr2>0     分式：dh/ds<0,M2型降水曲线五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)30．闸门AB上的水压力P=表示闸门AB的长度。       KN  作用点D，AD=  重力G作用点C，AC==h      文档大全 实用标准      T=       =76.34kN 打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN  31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程            取=1，有     m        将（2）、（3）代入（1），得        v2=2.295m/sQ==0.018m2/s 32.R=0.8m   C==38.54m0.5/s   A=bh0=5.12m2 ==1.17m/s =0.00115 m 33.(1)         文档大全 实用标准          Q2+Q3=0.1m3/s  得 Q3=0.033m3/s    Q2=0.067m3/s(2)H=   ==27.45m 文档大全'