水力学试题与答案.docx
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水力学试题与答案
(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H a、缓流;b、急流;c、临界流; 答案: b (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: d 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。 () 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 (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 (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hhk,弗汝德数Fr1。 (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水击相长Tr的水击,称为水击,把TsTr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? 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) 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=0.64m2,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
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