水力学期末考试复习试题和答案解析.doc

WORD完美格式 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、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（ 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c a、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c a、1.54m b 、2。0m c 、2。45m d、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b a、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L=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，Q =1000; b、10米，Q =100; c、1米，Q =100000; d、10米,Q =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=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 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L=25,当模型中某点的流速为v m= 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？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的变化规律.答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=f1（Re）； 过渡区=f2(Re， ）；粗糙区=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：（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=0.64 m2，长 l =50 m,两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0。2，2=0。5，3=1。0，沿程水力摩擦系数=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) 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 =5.5 m.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11和喷嘴出口断面22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 =10 m，水深 h = 3 m，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） 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 （R i）0。5 = 144。93 m3/s (3分）（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B18m，流量Q265m3/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 =14.72 m3/sm m因为收缩断面水深 hc =1.1 m hk 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 = sj hc”- ht =1。0535.81 4.7 = 1。40 m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. 4）,;B. B。 4),；C. C。 （34） ,;D. D。 hc02 （3） ht hc02 (4) 无法确定 11、按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100，则流速比尺为 （2）（1)100; (2）10； (3)20; （4）50。 12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,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/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、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比等于 (2)( 1 ) 1 ； ( 2 ) 2 ； ( 3 ) 3 ； ( 4 ) 4 .15、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. 16、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 .17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3) （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。18、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.19、闸孔出流的流量与闸前水头 ( 3 )成正比(1) 1次方 ； (2) 2次方 ； (3) 0. 5次方 。20、共轭水深是指 （ 1)(1) 水跃的跃前水深与跃后水深 （2) 溢流坝下游水流收缩断面水深 （3） 均匀流水深 （4）临界水深21、图示容器中有两种液体,密度r2 r1 ，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) J(h2） 24、盛水容器 a 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 (3) pa = pb (4） 无法确定25、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 。26、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。 27、紊流中粘滞底层厚度 d 比绝对粗糙高度 D 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、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。 2、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 .3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。 4测量明槽流量的主要工具有_堰_ 、_量水槽_ . 5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。6、渗流的达西公式是_v=kJ_.7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。8、 计算明渠均匀流的公式是.9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 .10、底流式消力池中产生的水跃,要求是_微淹没_形式的水跃消能率高且稳定。11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动 13、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_14、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。15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。16、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 B-B 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？ 4.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？ 六、根据题目要求解答下列各题 HROABR1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆)， A点以上的水深H1。2m，