水力学复习题1（答案）.pdf

水 力 学复习 题 1一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.下列物理量中，有量纲的数为（）A.佛汝德数厂厂 B.沿程阻力系数九C.渗流系数左 D.堰流流量系数相2.缓坡明渠中的均匀流是（）A.缓流 B.急流 C.临界流 D.可以是急流或缓流3.管流的负压区是指测压管水头线（）A.在基准面以下的部分 B.在下游自由水面以下的部分C.在管轴线以下的部分 D.在基准面以上的部分4.有两条梯形断面渠道1和2,已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡ii2,则其均匀流水深h,和h2的关系为（）A.hih2 B.hih2 C.hi=h2 D.无法确定5.对于并联长管道，每根管道的（）相等。A.流量B.切应力C.沿程水头损失 D.水力坡度6.平衡液体的等压面必为（）A.水平面 B.斜平面 C.旋转抛物面 D.与质量力正交的面7.理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A整个流场内各点的总水头（z+p/y+/2g）相等B只有位于同一流线上的点，总水头（z+/y+2/2g）相等C沿流线总水头（z+p/y+d/2g）沿程减小D沿流线总水头（z+p/y+d/2g）沿程增加8.有一溢流堰，堰顶厚度为2m,堰上水头为2m,则该堰流属于（）A.薄壁堰流B.宽顶堰流 C.实用堰流 D.明渠水流9.同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）A.增大 B.减小 C.不变 D.不一定10.一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水 损失是原来的（）倍A.1 B.y/2 C.2 D.4二、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题共8小题，每空格2分，共16分）1.有一明渠均匀流，通过流量。=55m3/s,底坡i=（）.（X）04,则其流量模数K=.2.水泵进口真空计的读数为以=24.5为V/渥，则该处的相对压强水头为 m3.矩形断面渠道，水深h=lm,单宽流量q=l/7/s,则该水流的佛汝德数月=04.宽顶堰的总水头Ho=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m,此时堰流为 出流。5.渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为 o6.已知谢才系数C=10O7?2/s,则沿程阻力系数九=07.当液流为 流时，流线与迹线重合。8.直径为1m的管道中的水流，其水力半径为。三、计算题（本大题分5小题，共54分）1.（本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一 1/4园柱曲面AB,宽为1m（垂直 于纸面方向），半径R=lm,h=2m,h2=3m,计算曲面AB所受静水总压力的大小、方 向和作用点。2.（本小题10分）有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m,作用水头H=3m,在L/2处 装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m,不计行进流速，求管道中通过的流量。L/23.（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角。=3（/,渐变段长L=10m,渐变段中水体重量G=2KN,进水管直径&=0.2加，流速=1加/s,形心点相对压强水头=50水柱高，出水管直径幺=0.12,不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力以和Ry o水力学1答案:一、单项选择题（20分）1.C 2.A 3.C 4.B 5.C6.D 7.B 8.C 9.A 10.D二、填空题（16分）1.2750m3/s2.-2.5m3.0.32m4.自由出流5.矩形/或均匀分布6.0.007847.恒定流8.0.25m三、作图题四、计算题1.（10 分）画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）；水平方向静水总压力：Px=yhcA=9.8x2.5x 1 x 1=24.5A7V（）（2 分）垂直方向静水总压力：P-=yV=9.8x（3x lx l-7r x l2/4）=21.71/V（t）（2 分）总静水总压力：P=Px+Pz=v；24.52+21.712=32.73KN（1 分）与水平方向的夹角：0=rgT%=%t也1=41.5（1分）Px 24.5距底部 B 点的垂直距离：e=/?sin0=1 x sin41.5O=0.663m（2 分）2.（10 分）以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程：得 为/2=m（4 分）列水箱和出口断面能量方程得，3=2+V2/2g+V2/2g（1=0.5）所以 V=4g/3=3.615m（5 分）0=3.615x 0.1 x 0.1 xtt/4=0.0284/773/5=28.4Z/5（1 分）3.（12 分）V2=（d/d2）2V=4m/s,Q=0.0 3 1/43/5（1 分）以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程：2 2白+包+或=及+在+至 取6=012=1（3分）Y 2g y 2g得=44.23m 水柱，BP p2=9.8x44.23=433.5A7VIm（2 分）而 pi=9.8x 50=490侬/，取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为&和Rv,（水流方向 为x轴，与水流方向垂直为y轴）x方向大的动量方程：Mi-p2A2-Gsin 30-Rx=p（2（p2V2-0M）取自=氏=1&=PiA-P24 Gsin30-p 14、已知突扩前后有压管道的直径之比小电=1：2,则突扩前后断面的雷诺数之比为（a）a、2 b、1 c、0.5 d、0.255、层流断面流速分布规律符合（c）a、对数分布；b直线分布；c、抛物线分布；d、椭圆分布。二、填空题（每小题2分，共计8分）1、恒定流时流线与迹线 重合。2、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。3、雷诺试验揭示了液体存在 层流 和一紊流一两种流态,并可用临界雷诺数来判别液流的流态。4、在等直径长直管道中，液体的温度不变，当流量逐渐增大，管道内的雷诺数Re将逐 渐 增大。三、判断题（每小题2分，共计16分）1、根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。（X）2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（义）3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流（X）4、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。（X）5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000 o（V）6、层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。（X）I 27、根据达西公式比=入,层流沿程水头损失与流速平方成正比。（X）4R 2g8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。（X）四、问答题（每小题5分，共计10分）1、有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答：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。2、根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数人在不同流态的变化规律。答：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中人仅是雷诺数Re的函数并与Re成反 比；在层流到紊流过渡区，A仅是Re的函数；在紊流光滑区入=f i（Re）；过 渡区入=f2（Re,A/d）；粗糙区入=f3（A/d）,紊流粗糙区又称为阻力平方区。五、计算题（共5题，计56分）1、管道直径6/=10 mm,通过流量2=20 cm3/s,运动粘度V=0.0101 cm2/So问管中 水流流态属层流还是紊流？若将直径改为4=30 mm,水温、流量不变，问管中水流属何种流态？（8分）解：(1)运动粘度v=0.0101 cn?/s,而管道截面积A=tt d?/4,v=Q/A,则管道流动的雷诺数:vdRe=v4。ndv4x 20 x 10-63.14 x 10 x l03x 0.0101 x lO-4=2523 200()(Re J管道水流为紊流。（2）.管道流动的雷诺数Re=%=f g,故可知水温、流量不变，管径扩大3 v Tidy倍后的雷诺数 Re=|x 2523=841.2000(Re k)将直径改为d=30mm,水温、流量不变，管中水流是层流。2、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度/z=5 m,管嘴局部水头损失系数=0.2,取动能校正系数a=1。求管嘴的出流速度及此射流达到的高度z。（12 分）解：（1）以管嘴出口为基准面，对水面1和管嘴出口 2 1列能量方程，得：2 2av v h+0+0=0+0+f 2g 2g由 h=5 m,C=0.2,a=1 得h=F 0.2 x +0.2 x 2x 9.8-2x 9.8=5v=9.04m/s（2）以管嘴出口为基准面，管嘴出口 2和水面3列能量方程，得:av20+0+-=z+0+O2g由 v=9.04m/s,a=1 得2g9.0422x 9.8=4.17 m3、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径=5cm,d2=2cm,1断面与喉管断面 的测压管水头差为/7=5cm,如果文丘里管流量计流量修正系数R=0.98,求管路中通过流 量。为多少？（不计水头损失）（12分）解：计算文丘里管常数：兀d j 2g-丫)4一13.14x 0.052 j 2x 9.8(0.05/0.02)4 1=0.0014m25/5管路中通过的流量：Q=gkVAh=0.98 x 0.0014 x?5、计算题:1.图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积A=0.64 nA 长/=50m,两个30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为C 1=0.2,C 2=0.5,C 3=1.0,沿程水头损失 系数入=0.024,上下游水位差H=3m。求通过的流量0。解：H=hw=a-L+y4H 乙 2gAR=_=0.2m,.=19/.v=4.16m/s,qv=vA=2.662 m3/s2.从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径。=7.5cm,喷嘴出口直径d=2.0cm。水头=5.5M。由水箱至喷嘴的水头损失/Zw=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压 强p=4.9N/cn?。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R,行近流速vo=O,取动能校正系 数均为lo解：列水箱渐变流断面1D1和喷嘴出口断面2口 2能量方程2H+0+0=0+0+2+0.52g艺=2gx5=9.9%v2A2%二-4=0.704 吸列x向动量方程p3A3-R=PpS(v2x-ViJR=P3 A3-pA3v 302-%)=187.79N水流对喷嘴冲击力R=-R即为手握喷嘴所需之力。F-)3.有一梯形渠道，底宽h=Wm,水深h=3m,边坡为1:1,糙率=0.014,底坡 i=0.001o如流动在紊流粗糙区，求流量Q。解：A=bh+mh1=39m2x=b+2+m2 h-18.5 mAR=_=2.nXC=-R=8L0m/snQ=A.C.（RJ产=145.1 m3/sv=CyRi练习31.恒定总流能量方程：zi+pi/p g+a iv i2/2p g=Z2+P2/P g+a 2V2?/2p g+hw各项的物理含义：Z1、Z2为1、2过流断面上选定点相对于选定基准面的高程。P，P2为1、2过流断面上的相对压强或绝对压强VI、V2为1、2过流断面上的平均流速a 1、。2为1、2过流断面上的动能修正系数hw为1、2两断面间的单位重量流体的能量损失。2.沿程损失和局部损失沿程损失是由于流体流动过程中，沿程存在着剪切阻力。克服沿程阻力引起的能量损 失称为沿程损失。局部损失是在边壁尺寸急剧变化的流动区域，由于尾流区、旋涡区的出现，使局部流 动区出现较集中的局部阻力，克服这种局部阻力引起的能量损失称为局部损失。五、作图题（共10分）2m2mV水力学模拟试题4及答案（一）1、选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）答案：ca、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（）答案：da、重合；b、平行 c、相交；d、正交。（3）液体中某点的绝对压强为lOOkN/n?,则该点的相对压强为答案：ba、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2（4）水力学中的一维流动是指（）答案：da、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伏二（）答案：ba、8；b、4；c、2；d、1。（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数九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答案：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）在明渠中不可以发生的流动是（）答案：ca、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。（8）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。答案：ba、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。（9）底宽b=L5m的矩形明渠，通过的流量。=1.5m3/s,已知渠中某处水深=0.4m,则该处水流的流态为答案：ba、缓流；b、急流；c、临界流;(10)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：b2、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)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。()答案：错误(6)矩形断面水力最佳断面的宽深比6=2 o()答案：正确(7)断面比能沿流程总是减小的。()答案：错误3、填空题：(每小题24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 o 答案：2,不存在.只受重力作用，静止液体中的等压面是 o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,o 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/I限,弗汝德数Fr lo(填写、=、符号)答案：，o(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o 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 o答案：短管，长管。(7)02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。(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？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人的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中人仅是雷诺数Re的函数并与 Re成反比；4层流到紊流过渡区，人仅是Re的函数；在紊流光滑区入=f i(R&；过渡区入=f2Re,)；粗糙区入=f3(),紊流粗糙区又称为阻力平方废。(4)为什么舍齐公式灭7 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)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。(6)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。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)vo=O-1 工解:（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）Ni 缓流 ai 缓流水力学练习题5及参考答案一、是非题（正确的划，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。（v）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。（义）?j A hh3、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Frl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。（义）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（义）7、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。（J）8、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。（J）9、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（X）10、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（J）11、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。（J）12、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。（义）13、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）14、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（V）15、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（X）16、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。（J）17、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（X）18、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（J）19、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。（X）20、缓坡上可以出现均匀的急流。（J）21、静止水体中，某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。（V）22、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。（J）23、水深相同的静止水面一定是等压面。（J）24、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（义）25、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（J）26、陡坡上可以出现均匀的缓流。（义）27、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。（J）28、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（义）29、缓坡上只能出现非均匀流缓流。（X）30、静水压强的大小与受压面的方位无关。（J）31、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。（X）32、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。（X）33、平坡渠道中不可能发生均匀流。（J）34、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。（J）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）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九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lOOkN/m2,则该点的相对压强为（2）（1）1 kN/m2（2）2kN/m2（3）5 kN/m2（4）10 kN/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、液体中某点的绝对压强为lOSkN/n?,则该点的相对压强为(4)(1)1 kN/m2(2)2 kN/m2(3)8 kN/m2(4)10 kN/m210、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。11、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比B等于(2)(1)1;(2)2；(3)3；(4)4 o12、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。13、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)1.752.0次方关系。14、在平衡液体中，质量力与等压面(3)(1)重合;(2)平行；(3)正交。15、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。16、图示容器中有两种液体，密度p2pi,则A、B两测压管中的液面必为(2)B管高于A管;A管高于B管;A3两管同高。(1)17、紊流的断面流速分布规律符合(1)对数分布；(2)椭圆分布(3)抛物线分布；(4)直线分布18、盛水容器q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)Pa Pb(2)Pa Pb/%=Pb(4)无法确定19、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。20、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。21、紊流中粘滞底层厚度5比绝对粗糙高度A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、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。2、根据管道计算方法的不同，管道可分类为长管和短管。3、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。4、计算明渠均匀流的公式是。=ACo5、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体，层流运动6、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7、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。8、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BB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？4o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）2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。总水头线测压管水.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）i2ikA4、定性绘出图示曲面AB C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。测压管水头总水头线6、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。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）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=1.2m,闸门 宽3=4m,圆弧形闸门半径R=lm,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=pcXAx=74.48kN铅垂分力 Py=Y XV=85.65kN,静水总压力p2=Px2+Py2,P=113.50kN,t ana=Py/Px=1.15/.a=49 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率”=0.014,底宽b=L5m,槽 长L=120m。进口处槽底高程Z52.16m,出口槽底高程Z?=52.04m,当槽中均匀流水深 o=L7m时，试求渡槽底坡，和通过的流量。解：i=(Z1-Z2)ZL=0.001A=bh=2.55 mx=b+2h=4.9 mAR=0.52m xC=Lr乂=64.06 m%/s ny=C(Ri严=1.46m/sQ=v A=3.72m/s。3、有一矩形断面混凝土渡槽(=0.014),底宽匕=1.5m,槽长L=116.5m。进口处槽底高 程Zi=52.06m,当通过设计流量。=7.65m3/s时，槽中均匀流水深 o=1.7m,试求渡槽底坡 和出口槽底高程Z 2?4、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出 口至水箱水面的高度人=5 m,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数=lo求管嘴的出流速度u及此射流达到的高度z。5、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2m,板宽B=3m。6、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b=0.8m,长Z=50 m,两个300折角、进口和 出口的局部水头损失系数分别为C i=0.2,C 2=05 C 3=1.0,沿程水头损失系数A=0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差”。7、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A3长10 m,管径d=0.05m,弯 管曲率半径H=d,管段沿程水力摩擦系数*=0.0264,实 测AB两端测压管水头差/=().63cm,100秒钟流入量水 箱的水体体积为0.028H?,试求弯管局部水头损失系数。8、矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b=3m。闸前水深”=4m,闸下收缩断面水深c=0.8m,已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。9、已知如图所示水平安装的文丘里流量计，已测得压强生=0.5m,=-0.2m,水管的横 Y Y断面积Ai=0.002m2,A2=0.001m2,不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量。为多少？10、管道直径d=10 mm,通过流量Q=20 cm3/s，运动粘度v=0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为d=30 mm,水温、流量不变，问管中水流属何种流态？11、有一矩形断面渠道底宽b=1.5m,底坡i=0.0004,糙率n=0.014,当槽中均匀流水 深ho=1.7m时，试求通过的流量。12、图示一水平放置的弯管，直径0=0.2 m,转角a=90,1 1断面管轴处的动水压强 为Pi=40kN/m2,22断面与大气连通，管中流量为。=0.1nr7s,求水流通过弯管时对管壁 的作用力。(取动能校正系数和动量修正系数均为1)13、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4m,板宽B=2m。14、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率=0.025,宽b=6m,当。=14.0m3/s时，渠 中均匀水深。=2m,试判断渠道中的明渠水流流态。19、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m,门重 G=9800N,a=60,/n=lm,h2=1.73mo试求：下游有水时启门力T,15、有一水平放置的管道（如图）。管径由=10 cm,刈=5 cm。管中流量。v=l。L/s。断面1 处测管高度H=2 mo不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为lo求水流 作用于收缩段管壁上的力。*H16、水温100 C时水流的运动粘滞系数为v=0.0131 cm2/s,水管的直径为10 cm,管中 流速为100 cm/s,试判别水流流态。17、有一矩形断面渠道均匀流，底宽h=10 m,水深/?=3 m,糙率n=0.014,底坡 z=0.001 o如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C和流量Q,并判别是急流还是缓流。23、有一虹吸管（如图）。已知管径d=10 cm,加=1.5 m,比=3 m,不计水头损失，取动能 校正系数a=1。求断面cc中心处的压强pc。24、图示直径为20mm,长450m的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低13 m,已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）25、图示左边为一封闭容器，盛有密度pi=p2=1000kg/n?的水，深度为=3 m。容 器侧壁装有一测压管，H=0.5 mo右边为敞口盛水容器，水深h2=2.2 m。求中间隔板A、B、C三点的压强。26、已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量。=10 s,d=5 cm,p=78.4 Pa,如果使2断面产生真空压强为6.37kPa,问刈应为多少？（不计水头损失）（10分）37、有一矩形断面渠道，底宽b=1.5m,底坡/=0.0004,糙率n=0.014,当槽中均匀流水 深%=1.7m时，试求通过的流量。，并判别是急流还是缓流。四、综合复习题1、选择题：(1)在水力学中，单位质量力是指()答案：Ca、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()答案：da、重合；b、平行 c、斜交；d、正交。(3)水力学中的一维流动是指()答案：da、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。(4)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=()答案：ba、8；b、4；c、2；d、1。(5)同种液体通过两根相同长度，但粗糙高度不同的等直径长直管道，当雷诺数Re相同时，它们的水头损失在()内是相同的。答案：a、b、ca、层流；b、层流至紊流过渡区；c、紊流光滑区；d、紊流过渡区；e、紊流粗糙区(6)在缓坡明渠中不可能发生的流动是()答案：a、c、da、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。(8)渗流研究的对象是()的运动规律答案：aa、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。2、判断题:(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。(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)答案：错误(3)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。(5)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。(6)矩形断面水力最佳断面的宽深比B=2。(7)明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。()答案：正确)答案：错误)答案：正确)答案：错误(8)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3、问答题：(1)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，只能消耗位能克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。4、作图题：定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各 段糙率相同)。解: