《水力学》习题--.doc

《水力学》习题
1.选择题
(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。
(2) 静止液体中同一点各方向的压强 ( ) 。
a 、数值相等; b 、数值不等;
c、仅水平方向数值相等; d、铅直方向数值最大 。
(3) 在平衡液体中，质量力与等压面（ ）。
a、重合； b、平行； c、斜交； d、正交。
(4) 液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（ ）。
a、任意曲面； b、水平面； c、斜平面； d、旋转抛物面。
(5) 液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（ ）。
a、10 kN/m2 ； b、-10kN/m2； c、12 kN/m2 ； d、-12 kN/m2。
(6) 液体中某点的真空度为1m水柱，则该点的相对压强为（ ）。
a、9.8 kN/m2 ； b、-9.8kN/m2 ； c、1 kN/m2 ； d、-1 kN/m2
(7) 过水断面是指（ ）。
a、 与流线平行的断面； b、与流线正交的横断面；
b、 与流线斜交的横断面； d、与迹线正交的横断面。
(8) 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。
(9) 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 （ ）。
a、大 ; b、小 ； c、相同 ； d、无法确定 。
(10) 已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数有关，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。
（11）在陡坡渠道上，下列哪些流动可能发生，哪些流动不可能发生（ ）。
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。

(12) 突扩前后有压管道的直径比d1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为（ ）。
a、2：1； b、1：1； c、1：2； d、1：4。
(13) 紊流粗糙区的水头损失与流速成( )。
a、一次方关系； b、二次方关系 ； c、1.75～2.0次方关系
(14) 水泵的扬程是指 ( ) 。
a、 水泵提水高度； b、水泵提水高度+吸水管的水头损失；
c、水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失；
ｄ、水泵提水高度+压水管的水头损失。
(15) 紊流的流速分布为（ ）。
a、呈抛物线分布； b 、呈线性分布；
c 、比层流分布更均匀； d、比层流分布更不均匀。
(16) 长管的总水头线与测压管水头线（ ） 。
a、相重合； b、相平行，呈直线； c、相平行，呈阶梯状。
(17) 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1000m/s，压强水头250m，则管道中原来的流速v0为（ ）。
a、1.54m； b 、2.0m； c 、2.45m； d、3.22m 。
(18) 矩形明渠水力最佳断面的宽深比β=（ ）。
a、1； b、2； c、3； d、4。
(19) 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。
(20) 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。
(21) 底宽b = 1.5 m的矩形明渠，通过的流量Q = 1.5 m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4 m，则该处水流的流态为（ ）。
a、缓流； b、急流； c、临界流； d、无法确定。
(22) 闸孔出流的流量与闸前水头的( )成正比。
a、1次方； b、2次方； c、3/2次方； d、1/2次方。
(23) 堰流的流量与堰顶水头的( )成正比。
a、1/2次方 ； b、3/2次方 c、2次方； d、1次方。
(24) 溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc的共轭水深为 hc2 ，下游河道水深为ht，形成远离水跃的条件是( ) 。
a、 ht = hc2； b、ht ＞ hc2； c、 ht ＜ hc2 ； d、 无法确定。
(25) 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。
(26) 渗流的达西公式只能适用于( ) 。
a、恒定均匀层流；b、恒定均匀紊流；
c、恒定均匀流； d、非恒定流 。
(27) 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。
(28) 按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为（ ）。
a、100； b、10； c、20； d、50。
(29) 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。
(30) 量测明槽流量的仪器是( ) 。
a、文丘里计； b、电磁流量计； c、量水堰 d、毕托管
(31）在缓坡渠道上，下列哪些流动可能发生，哪些流动不可能发生（ ）。
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。
在陡坡渠道上，下列哪些流动可能发生，哪些流动不可能发生（ ）。
a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。
(32) 如图所示，(a)图为自由出流，(b)图为淹没出流，若在两种出流情况下作用水头H，
管长l、管径d及沿程阻力系数均相同。则两管中的流量( )。
a、Qa>Qb； b、Qa=Qb；
c、Qa<Qb； d、不确定。

2.填空题
(1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。

(2) 理想液体的概念是指____________________________。
(3) 液体中某点相对压强为15kN/m2，则该点的绝对压强为___________kN/m2，真空度为 。
(4) 只受重力作用，静止液体中的等压面是________________。
(5) 当压力体与受压面在同一侧，铅垂方向的作用力的方向是向 。
(6) 恒定流的流线与迹线________________________。
(7) 恒定渐变流过水断面具有两个重要性质，即________________和 ________________________________________________。
(8) 实际液体在流动时产生水头损失的内因是_______________，外因是________________。
(9) 某种液体流经两根长度相等但粗糙度不同的等直径长直管道，当雷诺数相等时，它们的水头损失在____________和______________流态与流区内相等。
(10) 对于明槽水流临界雷诺数Re k等于____________ 。
(11) 从力学意义看，雷诺数Re表示_______力与_______力的对比关系。
(12) 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____________ 。
(13)紊流粗糙区又称为____________，因为液体的水头损失与________________________。
(14) 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为_____和_____。
(15) 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。
(16) 明渠均匀流的特征是__________________________。
(17) 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）
(18) 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）。
(19) 水跃是明渠水流从______ 流过度到______ 流的水力突变现象。
(20) 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____。
(21) 已知底宽为b = 6m的矩形渠道中，临界水深为hk =1.37m，则渠道内通过的流量Q=____________m3/s。
(22) 堰、闸出流都属于 流，它们的主要区别在于
。
(23) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的________ 次方成正比。
(24) 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)
(25) 消能工的主要形式有_________、__________、_________。
(26) 底流式消能工的主要形式有_____________________________。
(27) 建立渗流模型必须满足 。
(28) 渗流达西定律适用的条件是___________________。
(29) 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 。
(30).水管内径d=150mm,在1小时内排水10m3，则管内流量Q=______及断面平均流速υ=______。
(31).梯形断面渠道，当边坡倾角为60度，且属水力最优断面时，此时的水力半径R与水深h的关系是______，底宽与水深的关系是______。
3.判断题
(1) 理想液体就是不可压缩液体。 ( )
(2) 作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 ( )
(3) 任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 ( )
(4) 水流总是从压强大的地方向压强小的方向流动。 ( )
(5) 水流总是从流速大的地方向流速小的方向流动。 ( )
(6) 渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 ( )
(7) 水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ( )
(8) 紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( )
(9) 滞性是液体产生水头损失的内因。 ( )
(10) 园管中紊流的雷诺数必然大于2000。 ( )
(11) 明槽中层流的雷诺数必然小于2000。 ( )
(12) 矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比为β=2。 ( )
(13)舍齐公式和曼宁公式适用于紊流阻力平方区。 ( )
(14) 缓坡上可以出现非均匀急流，陡坡上可以出现非均匀缓流。( )
(16) 陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 ( )
(17) 明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。 ( )
(18) 流量和渠道断面不变时，跃前水深越大，跃后水深也越大。( )
(19) 闸孔出流的流量与闸前水头的3/2次方成正比。 ( )
(20) 两个流动当相应点的速度和加速度大小成比例，则两个液流就是运动相似的。 ( )
(21) 同样条件下间接水击比直接水击更安全。 ( )

(22) 渗流达西定律适用于恒定均匀层流渗流，且无渗透变形。 ( )
(23) 图中矩形面板所受静水总压力的作用点位于受压面的形心点 O 处。 ( )

(24)均匀流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。（ ）

4 简答题
(1) 什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？
(2)“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
(3) 简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
(4) 为什么谢才公式 只适用于阻力平方区？
(5) 为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击？控制压力管道内发生间接水击的措施有那些？
(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。
(7) 分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？
(8) 在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？
(9) 流动相似的含义是什么？
（10）简述明渠均匀流的水力特征。
（11）简述防止水击危害的措施。
（12）简述工程中有压管路的水力计算主要有哪几种问题。(管长L为定值)
（13）简单叙述尼古拉兹实验所得到的沿程水头损失系数λ的变化规律。
（14）为什么要考虑水泵和虹吸管的安装高度？
（15）简述堰流、闸孔出流的特点和区别。
（16）堰流分为哪几类？
（17）简述堰流水力计算的基本公式。
（18）简单叙述降低护坦式消力池和修建消能坎式消力池的设计步骤。
（19）简述渗流模型。
（20）简述渗流基本定律——达西（H·Darcy）定律。
（21）简述明槽水流的流态和判别。

5.作图题
(1) 试绘制图中AB面上的静水压强分布图
(2) 试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图
(3) 容器内充满了液体，测压管液面如图所示，试绘制图中曲面ABC上的压力体图

题 5– 1 题 5 – 2 题 5 – 3

(4) 定性绘出图示下列棱柱体明渠的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同)

6.计算题
(1) 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 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。

(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，取动能校正系数均为1。

(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 ，求流量Q。

　　（4）管道系统如图所示，管长l1=l2=40m，直径d1=40mm,d2=80mm，两水箱水面高差H=20m，沿程阻力系数=0.04，=0.035，局部阻力系统=0.5，=0.2，其他阻力系数自定，试求流量。

　　（5） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 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

　　（6）.如图所示为一溢流坝上的弧形门。已知：R=10m,门宽b=8m,α=30ο,试求：作用在弧形闸门上的静水总压力及压力作用点位置。

（7）矩形平板一侧挡水，与水平面夹角α＝60°，平板上边与水面齐平，水深h＝4m，平板宽b＝5m。试求作用在平板上的静水总压力。

（8）如图所示的虹吸管，上下游水池的水位差H为2.5m，管长lAC段为15m ，lBC段为25m，管径d为200mm，沿程摩阻系数λ=0.025，入口处水头损失系数ζe为1.0，各转弯的水头损失系数均为0.2，管顶允许真空高度为7m，试求通过流量及最大允许超高。

（9） 有一梯形渠道，在土层中开挖，边坡系数m=1.5，底坡i=0.0005,粗糙系数n=0.025，设计流量Q=1.5m3/s。按水力最优条件设计渠道断面尺寸。
（10） 有一梯形渠道，在土层中开挖，边坡系数m=1.0，底坡i=0.0005,粗糙系数n=0.02，设计流量Q=2.0m3/s。按水力最优条件设计渠道断面尺寸。
（11） 修建长350m的钢筋混凝土输水管，直径d=250mm，通过流量Q=200m3/h，粗糙系数n=0.013，试求沿程水头损失。
（12） 长直的矩形断面渠道，底宽b=1m，粗糙系数n=0.014,底坡i=0.0004，渠内均匀流正常水深h0=0.6m，试用临界水深来判别水流的流动状态。
（13） 长直的矩形断面渠道，底宽b=1m，粗糙系数n=0.014,底坡i=0.0004，渠内均匀流正常水深h0=0.6m，试用弗劳德数来判别水流的流动状态。
（14） 长直的矩形断面渠道，底宽b=1m，粗糙系数n=0.014,底坡i=0.0004，渠内均匀流正常水深h0=0.6m，试用微波速度来判别水流的流动状态。