水力学考试题及答案.docx
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水力学考试题及答案
水力学考试题及答案
一、选择题
1、在水力学中,单位质量力是指(答案:
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(答案:
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
a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2
答案:
b
4、水力学中的一维流动是指(答案:
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=(答案:
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:
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为答案:
c
a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m
8、在明渠中不可以发生的流动是(答案:
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(答案:
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答案:
b
a、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(答案:
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(答案:
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答案:
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答案:
d
a、1米,λQ=1000;b、10米,λQ=100;
c、1米,λQ=100000;d、10米,λQ=100000。
15、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。
16、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。
17、已知水流的沿程水力摩擦系数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。
18、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/m2
19、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。
20、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。
21、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。
22、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。
23、堰流的流量与堰顶水头的2成正比。
11/2次;23/2次方;32次方;41次方。
24、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)ht 25、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。 26、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为(4) (1)1kN/m2 (2)2kN/m2(3)8kN/m2(4)10kN/m2 27、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。 28、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 (2) 11;22;33;44。 29、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。 30、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;31.75~2.0次方关系。 31、在平衡液体中,质量力与等压面(3) (1)重合; (2)平行;(3)正交。 32、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。 33、闸孔出流的流量与闸前水头3成正比 11次方;22次方;30.5次方。 34、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 35、图示容器中有两种液体,密度2>1,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。 36、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。 37、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) 1J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(h1) 38、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 39、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。 40、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。 二、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。 () 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 11、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。 (√) 12、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。 (×) 13、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 × 14、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当Fr>1为急流。 (√) 15、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 (×) 16、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 (×) 17、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 (√) 18、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 19、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 20、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 (×) 21、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 22、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 23、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。 (×) 24、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。 (√) 25、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 (√) 26、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 × 27、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 28、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 29、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 (√) 30、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 × 31、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 32、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。 (√) 33、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 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。 (×) 三、填空题 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_。 4、根据管道计算方法的不同,管道可分类为长管和短管。 5、渗流的达西公式是____v=kJ__。 6、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。 7、计算明渠均匀流的公式是 。 8、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。 9、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。 10、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。 11、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动 12、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。 13、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。 五、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) 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) 六、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) 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=4.9Ncm2。 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) 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/sm m 因为收缩断面水深hc=1.1mhk为急流,下游水深ht=4.7mhk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j=1.05 则池深约为d=jhc"-ht=1.055.81–4.7=1.40m《流体力学》选择题库
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