水力学习题
水力学习题1
一、单项选择题
1.某流体的运动粘度v =3×10-6m 2/s,密度ρ=800kg/m 3,其动力粘度μ为( ) A.3.75×10-9Pa ·s B.
2.4×10-3Pa ·s C.2.4×105
Pa ·s D.2.4×109
Pa ·s
2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面
C.1-1断面和3-3断面
D.3-3断面和4-4断面
3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( )
A.Q A >Q B
B.Q A =Q B
C.Q A D.不能确定 4.并联管道A 、B ，两管材料、直径相同，长度 B =2 A ，两管的水头损失关系为( ) A.h fB =h fA B.h fB =2h fA C.h fB =1.41h fA D.h fB =4h fA 5.如图所示，水泵的扬程是( ) A.z 1 B.z 2 C.z 1+ z 2 D.z 1+ z 2+h w 6.在已知通过流量Q 、渠道底坡i 、边坡系数m 及粗糙系数n 的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( ) A.给定水深h ，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h 与底宽b C.给定最大允许流速［v ］max ，求水底h 与底宽b D.给定水力坡度J ，求水深h 与底宽b 7.断面单位能量e 随水深h 的变化规律是( ) A.e 存在极大值 B.e 存在极小值 C.e 随h 增加而单调增加 D.e 随h 增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M 3型 B.C 3型 C.S 3型 D.H 3型 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( ) A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v 、长度l 、运动粘度v 的无量纲组合是( ) A. vl v 2 B. v l v 2 C. v l v 22 D. vl v 二、填空题 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Re c 为______。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。 15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 16.渠道中的水深h 大于临界水深h c 时，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。 三、名词解释题21.粘性 22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.试述液体静力学的基本方程z p g C + =ρ及其各项的物理意义。 27.如图所示，一倒置U 形管，上部为油，其密度ρoil =800kg/m 3，用来测定水管中的A 点流速u A ，若读数△h=200mm ，求该点流速μA 。 28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态? 29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲 线的变化趋势。 五、计算题 30.如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°， 其自重G=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m， 试求打开闸门的最大铅直拉力T。 31.如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径 d2=100mm，水银差压计读数y=20mm，水银密度ρm=13.6 ×103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。 32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。已知渠道长l=500m,底宽b=3.2m，渠中水深h0=1.6m,粗 糙系数n=0.025，通过的流量Q=6m3/s，试求沿程水头损失。 33.水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m3/s, 各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径 d1=d4=200mm(比阻 a1=a4=9.029s2/m6),d2=d3=150mm(比阻 a2=a3=41.85s2/m6), 试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3； (2)水塔水面高度H。 水力学习题2 一、单项选择题 1.一密闭容器内下部为水，上部为空气，液面下4.2米处的测压管高度为 2.2m ，设当地压强 为98KPa ，则容器内液面的绝对压强为( )水柱。 A.2m B.1m C.8m D.-2m 2.理想流体是一种( )的假想流体。 A.动力粘度μ为0 B.速度梯度 dy du 为0 C.速度u 为一常数 D.流体没有剪切变形 3.断面平均流速v 与断面上每一点的实际流速u 的关系是( )。 A.v=u B.vu D.v ≤u 或v ≥u 4.在并联管路问题中，有( )。 A.流经每一管路的水头损失相加得总水头损失 B.流经所有管路的流量相同 C.并联的任一管路的水头损失相同 D.当总流量已知时，可直接解得各管的流量 5.水力最优的矩形断面渠道，底宽b 和水深h 之比βh = h b 为( )。 A.0.5 B.1 C.2 D.2.5 6.明渠渠首断面的过水断面面积为10m 2，渠尾面积为15m 2。若渠首的流速为3m/s ，则渠尾的流速为( )。 A.0.5m/s B.1m/s C.2m/s D.2.5m/s 7.在渐变流过流断面上，动压强分布满足( )规律。 A.z+ γ p >0 B.z+ γ p <0 C.z+ γ p =c D.以上都不是 8.边界层分离只可能发生在有压强梯度的区域，即( )的区域。 A. dx dp <0 B. dx dp >0 C. dx dp =0 D.以上都不是 9.明渠水流由缓流过渡到急流时发生( )的水力现象。 A.水跃 B.水跌 C.连续过渡 D.都可能 10.进行石油输送管路的水力模型试验，要实现动力相似，应选的相似准则是( )。 A.雷诺准则 B.弗劳德准则 C.欧拉准则 D.以上都不是 二、填空题 1.流体质点加速度由_______和_______两部分组成，恒定流动_______加速度为零，均匀流动______加速度为零。 2. 如图，相同条件(d 1=d 2,h 1=h 2)的孔口与管嘴出流，问： (1)v 1______v 2(用等号或不等号表示) (2)Q 1_____Q 2(用等号或不等号表示) 3.在常温常压范围内，每增加一个标准大气压，水体积的相对缩小量约为百万分之四十九，试计算在此范围内水的平均体积压缩系数K=________。 4.真实渗流的流速________渗流模型的流速，因为_______________。 5. 井群的浸润面高度z 可根据_______原理导出，即等于各单井浸润面高度的叠加。井群的总产水量_______(等于、不等于)单井计算出水量的总和。 6.有一直径d=25mm 的水管，流速v=1.0m/s ，水温为10℃时的运动粘度ν=1.31×10-6 m 2 /s ，则管中流体的流态为_______(填层流或紊流)。 7. _______堰是主要用作测量流量的设备；_______堰则适用于水利工程中的大、中型溢流坝中；而小桥孔过流可利用_______堰流来计算。 8.明渠水流模型试验，应采用_______相似准则。若其长度比尺为9，则模型流量应为原型流量的_______。 三、简述题 1.如图所示两种液体盛在同一容器中，其中ρ1<ρ2。试分析下面两个水静力学方程式 (1) z 1+ g p z g p 22211ρ+ =ρ (2) z 2+ g p z g p 33322ρ+ =ρ 哪个对?哪个错?说明其原因。 2. 何谓长管?何谓短管?虹吸管、并联管道分别可用哪一种管道(长管还是短管)计算? 四、作图 绘出(a),(b)两种情况下，管道进口前、后一段距离内的总水头线和测压管水头线示意图。 (a) v0=0 (b) v0≠0 五、计算题 1.(1)如图(a)中的直径D=150mm ，重量G=10N 的活塞浸入水中，并在压力P 作用下平衡(如图示)。若P=6N ，试求与活塞底等高之点M 处的压强P M 及测压管高度h 。 (2)如图(b)中的敞口水箱侧壁装有压力表，表的中心至水箱底的高度h=1m ，压力表读数 为39.2kPa ，求水箱中的水深H 。 2.设水流由水箱经水平串联管路流入大气，如图所示。已知AB 管段直径d 1=0.25m ，沿程损失h fAB =0.4 g 2V 2 1 ，BC 管段直径d 2=0.15m ，已知损失h fBC =0.5 g 2V 2 2 ，进口局部损失h j1=0.5 g 2V 2 1 ， 突然收缩局部损失h j2=0.32g 2V 2 2 ，试求管内流量Q 。 3.有一浆砌块石矩形断面渠道，已知：流量Q=10m 3/s ，底宽b=5m ，粗糙系数n=0.017，底坡i=0.003。当渠中水流为均匀流时，试分别用干扰微波流速法、弗劳德数、临界水深判别渠中的水流流态。 4.设在现场用注水法测定潜水含水层土壤的渗透系数k 值，已知钻孔直径d=30cm ，直达不透水层，如图所示，注入流量Q=400cm 3/s ，井中水深h 0=5m ，未注水前天然含水层厚度H=3.5m ，影响半径R=150m ，求渗透系数k 值。 水力学习题3 一、单项选择题 1.流体动力粘度的单位是( ) A.Pa ·s B.m 2/s C.N/m 2 D.N ·s 2.AB 为一水下矩形闸门，高h=1m ，宽b=1m ，水深如图示，闸门上的总压力为( ) A.1.5ρg B.2.0ρg C.2.5ρg D.3.0ρg 3.在U 型水银压差计装置中A 点与B 、1、2三点的测压管水头 的正确关系是( ) A.g P z g P z B B A A ρ+=ρ+ B.g P z g P z 11A A ρ+=ρ+ C.g P z g P z 22A A ρ+=ρ+ D.g P z g P z 11A A ρ'+ =ρ+ 4.恒定流的( ) A.位变加速度为零 B.时变加速度为零 C.位变加速度和时变加速度均为零 D.位变加速度和时变加速度均为不零 5.圆管紊流光滑区的沿程摩阻系数λ( ) A.与雷诺数Re 有关 B.与管壁相对粗糙k s /d 有关 C.与Re 和k s /d 有关 D.与Re 和管长l 有关 6.均匀流动方程式τ0=ρgRJ( ) A.仅适用于层流 B.仅适用于紊流 C.层流和紊流都不适用 D.层流和紊流都适用 7.在正常工作条件下，在孔口处外接一个相同管轻的管嘴，作用水头相同时，管嘴出流量与孔口出流相比( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.不定 8.水跃是明渠水流由( ) A.急流向急流过渡的水力现象 B.缓流向缓流过渡的水力现象 C.急流向缓流过渡的水力现象 D.缓流向急流过渡的水力现象 9.宽顶堰非淹没溢流时，水面将( ) A.一次跌落 B.二次跌落 C.先跌落，后上升 D.先上升，后跌落 10.在渗流模型中假定( ) A.土壤颗粒大小均匀 B.土壤颗粒排列整齐 C.土壤颗粒均为球形 D.土壤颗粒不存在 二、填空题 11.液体中某点的相对压强为-35kPa ，当地大气压为0.1MPa ，该点绝对压强为_________kPa 。 12.潜体所受浮力大小与潜体在水平的深度_________。 13.在恒定流中，流线与迹线_________。 14.某水管的直径d=100mm ，断面平均流速v=0.5m/s ，水的运动粘度v=1.01×10-6m 2/s ，其管 中流态为_________。 15.圆管层流运动的沿程阻力系数λ=_________。 16.根据尼古拉兹实验，在紊流粗糙区沿程水头损失与断面平均流速的_________成正比。 17.在并联管道中，各并联管段的_________相等。 18.弗劳德数大于1的明渠水流的流动状态为_________。 19.裘皮依公式表示了_________渗流某一过流断面平均流速与水力坡度的关系。 20.雷诺数表征惯性力与_________之比。 三、名词解释 21.真空度 22.渐变流 23.当量直径 24.水击 25.断面单元能量 四、简答题 26.水在倾斜管中流动，用U 形水银测压计测定A 点压强。测压计所指示的读数如图，求A 点压强。又问图中E 、D 点压强是否与A 点压强相同?(水银的密度ρHg 为 13600kg/m 3) 27.试分析局部水头损失产生的主要原因。 28.为什么要将圆柱形外管嘴的管嘴长度l 和直径d 比之限定为 3d l ~4? 29.溢流坝采用长度尺比λ1=50的模型进行试验。如测得模型中坝脚处收缩断面流速 v m =2.2m/s ，试求原型相应的流速v p 。(提示：溢流坝泄流可考虑以重力作用为主选择相似准则) 五、计算题 30.管道系统如图所示。已知管长l =10m ，直径d=100mm ，沿程阻力系数λ=0.025，管道进 口的局部阻力系数ζ1=0.5，管道淹没出流的局部阻力系数ζ2=1.0，如下游水箱水面至管道出口中心的高度h=2m ，试求： (1)管道系统所通过的流量Q ； (2)上游水箱水面至管道出口中心的高度H 。 31.两高度差z=20cm的水管，接一倒置的U形压差计，弯管上部为油，油的两个液面差 h=0.1m，油的密度ρ1=920kg/m3，试求两管的压差p1-p2。 32.如图所示，消防水管直径d1=0.15m，喷嘴出口直径d2=0.03m，设计流量Q=0.03m3/s。喷 嘴和管路用法兰盘连接并用螺栓固定。不计水头损失，试求螺栓所受的总拉力。 33.一梯形断面明渠，已知流量Q=2m3/s，底坡i=0.0016，边坡系数m=1.5，粗糙系数n=0.02， 若允许流速［v］max=1.0m/s，试求梯形断面底宽b和水深h。 水力学习题4 一、单项选择题 1.下述叙述中( )是正确的。 A.静止液体的动力粘度为0 B.静止液体的运动粘度为0 C.静止液体受到的切应力为0 D.静止液体受到的压应力为0 2.理想流体的总水头线沿程的变化规律为( )。 A.沿程下降 B.沿程上升 C.沿程不变 D.前三种情况都有可能 3.在恒定流中，有( )。 A.t u ??=0 B.t u ??≠0 C. s u ??=0 D. s u ??≠0 4.理想流体边界层在( )中存在。 A.圆柱绕流 B.均匀流中顺流放置的薄平板 C.管道进口段 D.任何边界中都不可能 5.在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是( )。 A.同一种液体 B.相互连通 C.不连通 D.同一种液体，相互连通 6.若流动是一个坐标量的函数，又是时间t 的函数，则流动为( )。 A.一元流动 B.二元流动 C.一元非恒定流动 D.一元恒定流动 7.裘皮幼公式可应用于一元( )渗流。 A.层流 B.紊流 C.渐变 D.急变 8.棱柱形渠道非均匀流的十二种水面曲线，1、3区的水面线是______曲线，而2区的水面线是______曲线。( ) A.壅水、壅水 B.壅水、降水 C.降水、壅水 D.降水、降水 9.圆管中的紊流运动，过水断面上的流速分布符合( )。 A.均匀分布 B.直线变化规律 C.抛物线规律 D.对数曲线规律 10.在( )中，流线与迹线线重合。 A.层流 B.非均匀流 C.恒定流 D.缓流 二、填空题 1.由分子之间的粘滞性所引起的损失称为________；而由流动流体局部受阻如弯头等所引起的损失称为_______。 2.根据粘性底层厚度及管壁粗糙突起的厚度k s ，紊流可分为光滑区、过渡区和粗糙区。光滑区的λ仅与_______有关，粗糙区的λ与_______有关，而过渡区的λ则与_______有关。 3.孔口和管嘴出流的流速公式均为υ=0 gH 2?。对孔口而言，υ是_______断面的流速；对 管嘴而言，υ是_______断面的流速。 4. (1)大气出流(2)淹没出流ζ 出 =1， g 22 22υα=0 上图所示的两种虹吸管流动，上下游水位差H ，管径d ，管长l ，管道布置及管材、管道进口条件均相同，仅出口条件不同。则管道泄流量有：Q 1_______Q 2(填空用=、>、<表示)。 5.长管并联管段1，2，两管段直径d 相等，长度l 2=3l 1，沿程阻力系数相等，两管段流量比 2 1Q Q =_______。 6.在明渠均匀流中，促使液体流动的力——________与阻止流动的力——_______两者达到_______状态。 7.如果所考虑的模型流动粘滞力占主要作用，则流动相似考虑_______准则。如果模型比尺为1∶20，采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s 时，则原型中流速为_______m/s 。 8.有一矩形无侧收缩薄壁堰，已知堰宽b=0.5m ，堰上水头H=0.2m ，流量系数为0.42。当堰流为自由出流时，通过薄壁堰的流量为_______l /s 。 三、简答题 1.从能量分析观点分析：(1)在i=0和i<0的棱柱形渠道中为什么不能产生均匀流?(2)为什么在i>0的棱柱形长渠道中的流动总是趋向均匀流? 2.如何判别层流与紊流?为什么说在圆管层流中的沿程水头损失与流速的一次方成正比? 四、作图题 1.绘出如图球体的压力体并标出力的方向。 2.试绘制图示AB 壁面上的相对压强分布图，并注明大小。 五、计算题 1.两平行平板间距δ=0.5mm，其间充满密度ρ=900kg/m3的液体，下平板固定，上平板在切应力τ=2Pa的作用下，以速度u=0.25m/s的速度平移，试求该液体的动力粘度μ及运动粘度υ。 2.已知流速分布为u=u m(y/r0)1/10，u m为轴心最大流速，r0为圆管半径，y为距管壁的距离，试求圆管断面上的平均流速υ与最大流速之比。 3.由水箱经变直径管道输水，H=16m，直径d1=d3=70mm，d2=50mm，各管段长度见图，沿 程阻力系数λ=0.03，突然缩小局部阻力系数ζ 缩=0.5) A A 1( 2 1 -(对应细管流速)，其他局部阻 力系数自定，试求流量。 4.如图所示为一近似矩形断面的河道，在1—1、2—2断面间分成两支，已知河长l1=6000m,l2=2500m,底宽b1=80m，b2=150m；水深h1=2.2m，h2=4m，河床粗糙系数n=0.03， 当总流量Q=400m3/s时，断面1—1处的水面高程 1 ?=120m，如近似地按均匀流计算，试求： (1)2—2断面处的水面高程 2 ? (2)流量Q1和Q2各为多少? 水力学习题5 一、单项选择题 1．如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ，平板与固定边界的距离δ=5mm ，油的动力粘度μ＝0.1Pa ·s ，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为 （ ） A ．10Pa B ．15Pa C ．20Pa D ．25Pa 2．一封闭容器，水表面上气体压强的真空度p v =10kPa ，水深2m 处的相对压强为（ ） A ．－10kPa B ．9.6kPa C ．19.6kPa D ．29.6kPa 3．用欧拉法描述流体质点沿x 方向的加速度为（ ） A ． t u x ?? B ．t u x ??＋u x x u x ?? C ．u x x u x ??+u y y u x ??+u z z u x ?? D ． t u x ??+ u x x u x ??+u y y u x ??+u z z u x ?? 4．圆管层流中，沿程水头损失与速度的（ ） A ．0.5次方成正比 B ．1.0次方成正比 C ．1.75次方成正比 D ．2.0次方成正比 5．紊流附加切应力2τ等于（ ） A ．''y x u u ρ B ．－' 'y x u u ρ C ．' 'y x u u D ．' '-y x u u 6．如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联， 如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失（ ） A ．21w w h h > B ．21w w h h < C ．21w w h h = D ．阀j 1w h h = 7．明渠均匀流可形成于（ ） A ．底坡大于零的长直渠道 B ．棱柱形平坡渠道 C ．非棱柱形顺坡渠道 D ．流量不变的逆坡渠道 8．若水力最优矩形断面的水深为1.2米，其宽度为（ ） A ．0.6m B ．1.2m C ．1.8m D ．2.4m 9．宽顶堰淹没溢流的充分条件是（ ） A ．0<'-p h B ．0='-p h C ．08.00>'->p h H D ．08.0H p h >'- （H 0——堰上水头，p '——下游堰坎高，h ——下游水深） 10．弗劳德数的物理意义为（ ） A ．惯性力与重力之比 B ．惯性力与粘滞力之比 C ．压力与惯性力之比 D ．粘滞力与重力之比 二、填空题 11．均质的不可压缩流体是密度____________流体。 12．煤气管上某点的压强为100mm 水柱，相当于____________N/m 2。 13．在渐变流过流断面上，动压强分布规律的表达式为____________。 14．只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的____________大小，就能判断出流动方向。 15．质点的迁移加速度为零的流动称为____________。 16．某输送燃油的管道，直径d=100mm,流速v=0.51m/s ，燃油的运动 粘度v=150×10-6m 2/s,其管中流态为____________。 17．如图所示，半满管流的水力半径R ＝____________。 18．管道内水流____________突然变化是引发水击的条件。 19．无压圆管均匀流中，充满度α=0.81时，____________最大。 20．在渠道形状、尺寸和流量一定的条件下，临界水深是____________最小的水深。 三、名词解释题 21．理想流体 22．流线 23．过流断面 24．长管 25．堰流 四、简答题 26．简述总流伯努利方程各项及方程的物理意义。 27．试画出曲面AB 和CD 的压力体，并分别标明这两个曲面液体总压力竖向分力的方向。 28．试定性画出图示等直径管路的总水头线和测压管水头线。 29．某矩形断面排水沟，采用浆砌块石衬砌，粗糙系数n=0.025，底宽1.6m ，全长150m ，进出口底板高差为30cm ，计算水深为1.0m 时输送的流量和断面平均流速。 五、计算题 30．杯式水银压力计如图。若杯上接大气时，测压管中的液面在0——0处。已知杯的直径d 1=60mm ，测压管直径d 2=6mm ，测压时，测压管中液面下降h=300mm ，求此时杯上的压强p 。（水银的密度为13600kg/m 3，图中P a 为大气压） 31．一水平放置的突然扩大水管，直径由d 1=50mm 扩大到d 2=100mm ，比压计下部为 3 3 /106.1m kg m ?=ρ的四氯化碳，当Q ＝16m 3 /h 时，比压计读数Δh ＝173mm ，求突然扩 大的局部阻力系数。 32．如图所示射流冲击弯曲叶片。已知射流流量为Q ，流速为v 0，叶片弯曲角为β，不计水头损失，不计重力作用，试求水流对叶片的作用力。 33．水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4.0m。 已知孔口的流速系数φ=0.98，收缩系数ε=0.62，求孔口出流收缩断面的流速v c、流量Q 和水头损失h j。 水力学习题6 一、单项选择题 1.图示容器内盛有两种不同的液体，密度分别为1ρ，2ρ，则有( )。 A.g p z g p z 1B B 1A A ρ+=ρ+ B.g p z g p z 2C C 1A A ρ+=ρ+ C.g p z g p z 2D D 1B B ρ+ =ρ+ D.g p z g p z 2C C 1B B ρ+ =ρ+ 2.气体与液体的粘度随着温度的升高分别( )。 A.减小、减小 B.减小、增大 C.增大、增大 D.增大、减小 3.如图所示，垂直放置的矩形平面的一侧受到液体的作用。假设该平面由两根分别在顶端和底端的绳子牵引不动(绳子和平面垂直)，则顶端和底端所受张力之比为( )。 A. 1/4 B. 1/3 C. 1/2 D. 1 4.绕流阻力系数取决于( )。 A.雷诺数、物体的形状及其尺寸大小 B.雷诺数、物体的形状及表面的粗糙情况 C.弗劳德数、物体的形状及其尺寸大小 D.弗劳德数、物体的形状及表面的粗糙情况 5.圆管层流的动能修正系数α与圆管紊流的动能修正系数α'相比，有( )。 A. α>α′ B. α=α' C. α<α' D.不一定 6.一般情况下，流线不能相交，但在( )处除外。 A.驻点 B.奇点 C.驻点与奇点 D.以上均不对 7.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. Q a>Q b B. Q a=Q b C. Q a D.不确定 8.有一矩形断面渠道，底坡、糙率和过水面积均已给定，在下列三种断面尺寸方案中：(1)b1=4.5m，h1=1.0m；(2)b2=2.25m,h2=2m；(3)b3=3m，h3=1.5m。设计方案( )的过流能力最大。 A.方案(1) B.方案(2) C.方案(3) D.无法确定 9.宽顶堰堰流在淹没溢流的条件下，堰上水流为( )。 A.缓流 B.临界流 C.急流 D.不确定 10.自流完整井的出水量与( )成正比。 A.渗透系数 B.井的半径 C.自流含水层的总水头 D.影响半径 二、填空题 1.某平面流动的流速分布方程为u=2y-y2(m/s)，流体的动力粘度μ=0.8×10-3Pa·s，则距壁面y=7.5cm处的粘性切应力τ=______P a。 2.正常水深h0是渠道水流______的水深，在梯形渠道中，它与______因素有关。 3.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=______。 4.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______。 5.渐变流过水断面上的压强按静水压强分布，但两者仍存在着差异，其不同点在于______。 6.(2分)雷诺数的物理意义是______与______之比。 7.一个几何比尺为1∶50的船舶模型，当模型船速为1.0m/s 时，原型船速为______。 三、简答题 1.试简述明渠均匀流的水力特征。 2.试简述防止水击危害的措施。 3.试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) 四、作图题 试定性分析图中棱柱形长渠道中产生的水面曲线。假设流量、粗糙系数沿程不变。 五、计算题 1.如图所示矩形沉箱，已知长L=15m ，宽B=6m ，高H=7m ，重量G=750kN 。试求： (1)沉箱的吃水深度h; (2)若河中水深为6m 时，将沉箱沉到河底需增加多大外载荷F 。 2.设导叶将水平射流作180°的转弯后仍水平射出，如图所示。若已知最大可能的支撑力为F ，射流直径为d ，能量损失不计，试求最大射流速度V 1。 3.管道系统如图所示，管长l 1=l 2=40m ，直径d 1=40mm,d 2=80mm ，两水箱水面高差H=20m ，沿程阻力系数1λ=0.04，2λ=0.035，局部阻力系统进口ζ=0.5，弯ζ=0.2，其他阻力系数自定，试求流量。 4.如图所示为一边长a=20cm的正方形管，长l=200cm,连通两贮水容器，管中填充均质、各向同性的细砂与粗砂。已知细砂的渗透系数k1=0.002cm/s，粗砂的渗透系数k2=0.05cm/s，两容器中水深H1=80cm,H2=40cm。求两种填充方式的渗流量各为多少? 水力学试题参考答案 课程代码：02444 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 1.B 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 11.密度 12.时间 13.2300或2000 14.淹没 15.大 16.缓流 17.共轭水深 18.急流 19.均匀 20.弗劳德 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21.相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。 22.设想过流断面上速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此速度v定义为该断面的平均流速，即 23.紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力)起控制作用的薄层。 24.水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。 25.正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.物理意义： z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。 ：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。 Z+ :单位重量液体具有的总势能。 Z+ =C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。 27.解：根据元流伯努利方程，如图，有： 第一章 绪论 1-1．20℃的水2.5m 3 ，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ，长度20mm ，涂料的粘度μ=0.02Pa ．s 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==πΘ N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7．两平行平板相距0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动， 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律，得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y 试卷2 一 、选择题：（每题3分，共30分） 1液体运动粘性系数的量纲为 A TL -1 B ML -1T -1 C L 2/T 2 D L 2T -1 2在恒定流中 A 流线一定相互平行 B 断面平均流速必定沿程不变 C 不同瞬时流线可能相交 D 同一点处不同时间的动水压强相等 3圆管是层流，实测管轴上流速0.4m/s ，则断面平均流速为 A 0.4m/s B0.32m/s C0.2m/s D0.1m/s 4表示惯性力和粘性力之比的无量纲数为： A 弗劳德数 B 欧拉数 C 雷诺数 斯特罗哈数 5 明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 无法判定 6 A 、B 两根管道，A 管输水，B 管输油，其长度，管径，壁面粗糙度和雷诺数相同，则 沿程水头损失之间的关系为： A h A =h B B h A >h B C h A 第一章 导 论 1、体积模量 K 值越大，液体越容易压缩。 ( ) 2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 ( ) 3、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 ( ) 4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度； (2)水的容重； (3)当地气压； (4)水的流速。 5、理想液体是 （ ） (1)没有切应力又不变形的液体； (2)没有切应力但可变形的一种假想液体； (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； (4)有切应力而不变形的液体。 6、A 、B 为相邻两液层，A 层流速大于B 层流速。则A 层对B 层的切应力τ1_____________ B 层对A 层的切应力τ2 。 其中τ1 的方向与流向 __________，τ2 的方向与流向______________。 7、单位质量力的量纲为__________________；运动粘度的量纲为 _______________；动力粘度的量纲为 ____________________。 8、物体在外力作用下产生 _______________，在除去外力后能恢复原状消除变形的性质，称为 _______。 9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图示，则其切应力分布τ~y 为_______________________ 分布，切应处。 10 ________________________假定。 11、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向 。 12、平板面积为 40×45cm 2,厚度为 ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=油的斜面向下作等速运动， 其速度u =s,带动油层的运动速度呈直线分布，则油的粘度μ=______________，ν =__________________ (油的密度ρ＝950 kg/m 3)。 A 的极薄的平板以速度 u 平行移动。x 为平 板距上边界的距离。求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直线分布）。 （A x x u T )(-??+ =μ） 14、已知200C 时海水的密度3cm /g 03.1=ρ，试用国际单位制表示其密度值，并求其比重和重度。 （33/094.10,03.1,/1030m kN S m kg ===γρ） 水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 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。（√） 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。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。(√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。(√) 13、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。(×) 14、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。(√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。(√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(×) 水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） 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、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/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、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、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 a、缓流； b、急流； c、临界流； 2.23 已知速度场x u =2t +2x +2y ，y u =t -y +z ，z u =t +x -z 。试求点（2，2，1）在t =3 时的加速度。 解：x x x x x x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()2222220t x y t y z =+++?+-+?+ 26422t x y z =++++ ()2321t x y z =++++ y y y y y x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()101t y z t x z =+--+++-? 12x y z =++- z z z z z x y z u u u u a u u u t x y z ????= +++???? ()()12220t x y t x z =++++-+- 12t x y z =++++ ()()3,2,2,12332221134x a =??+?+++=（m/s 2） ()3,2,2,112223y a =++-=（m/s 2） ()3,2,2,11324111z a =++++=（m/s 2） 35.86a ===（m/s 2） 答：点（2，2，1）在t =3时的加速度35.86a =m/s 2 。 3.8已知速度场x u =2 xy ，y u =– 3 3 1y ，z u =xy 。试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。 解：（1）44421 033 x x x x x x y z u u u u a u u u xy xy xy t x y z ????= +++=-+=???? 第一章绪论 第一题、选择题 1、理想液体就是( B ) (A)没有切应力又不变形的液体; (B)没有切应力但可变形的一种假想液体; (C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体;(D)有切应力而不变形的液体。 2、理想液体与实际液体最主要的区别就是( D ) A.不可压缩; B.不能膨胀; B.没有表面张力; D.没有粘滞性。 3、牛顿内摩擦定律表明,决定流体内部切应力的因素就是( C ) A动力粘度与速度B动力粘度与压强C动力粘度与速度梯度D动力粘度与作用面积 4、下列物理量中,单位有可能为m2/s的系数为( A ) A、运动粘滞系数 B、动力粘滞系数 C、体积弹性系数 D、体积压缩系数 6、影响水的运动粘度的主要因素为( A ) A、水的温度; B、水的容重; B、当地气压; D、水的流速。 7、在水力学中,单位质量力就是指( C ) A、单位面积液体受到的质量力 B、单位面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 8、某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( B ) A、3、75×10-9Pa·s B、2、4×10-3Pa·s C、2、4×105Pa·s D、2、4×109Pa·s 第二题、判断题 1、重度与容重就是同一概念。(√) 2、液体的密度ρ与重度γ不随温度变化。(×) 3、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×) 4、黏滞力随相对运动的产生而产生,消失而消失。(√) 5、水的粘性系数随温度升高而减小。(√) 7、一般情况下认为液体不可压缩。(√) 8、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。( ×) 9、水流在边壁处的流速为零,因此该处的流速梯度为零。( × ) 10、静止液体有粘滞性,所以有水头损失。( × ) 12、表面张力不在液体的内部存在,只存在于液体表面。(√) 13、摩擦力、大气压力、表面张力属于质量力。(×) 第三题、填空题 2、水力学中, 连续介质模型就是假设液体就是一种连续充满其所占据空间毫无空隙 选择题（单选题） 等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ） （a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z + 1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4p g ρ。 伯努利方程中z +p g ρ+2 2v g α表示：（a ） （a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ） p p 2 （a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。 黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。 4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ?=1.5m ，今测得A p =302 /m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。试判断水在管中的流动方向。 解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为： 4 2323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ???? =++=++?= ?????（m ） 232 4010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807 B B B B B p v H z g g αρ??=++=++=??（m ） ∴水流从B 点向A 点流动。 答：水流从B 点向A 点流动。 4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v 。如读值h ?=60mm ，求该点流速。 解： 10 3.85 u = = ==（m/s ） 答：该点流速 3.85u =m/s 。 4.9水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212 /m kN 。阀门打开后读值降至 水力学重修复习题 1.如图，试由多管压力计中水银面高度的读数确定压力水箱中A 点的相对压强。（所有读数均自地面算起，其单位为米）（参考分数：8分） 解：由连通器原理可知（均采用相对压强） p A +γ水（2.5－0.9）= p 1 p 2 +γ水银（2.0－0.9）= p 1 p 3－γ水（2.0－0.7）= p 2 p 3 =γ水银（1.8－0.7） 由上解得 p A = 27m 水柱 2. 以U 型管测量A 处水压强，h 1=0.15m ，h 2=0.3m ，水银的γ＝133280N 3/m ，当时当地大气压强298000/a P N m =，求A 处绝对压强p 。 a 解：由γ +p 水 γ +1h 水银 a p h =2，有-=a p p γ 水 -1h γ 水银 22/565463.013328015.0980098000m N h =?-?-= 3. 如图，涵洞进口装有一圆形平板闸门，闸门平面与水平面成60o，铰接于B 点并可绕B 点转动，门的直径d=1m ，门的中心位于上游水面下4m ，门重G=980N 。当门后无水时，求从A 处将门吊起所需的力T 。（其中J cx =πr 4/4）（参考分数：14分） 解：闸门所受水的总压力 P=γh c A=9.8×4×π×0.5×0.5 =30.79kN 压力中心D 到B 的距离 ()m H d Y A Y J Y L c c c c c 51.05.05.060sin 45.02 24 =+?????? ????= +-+ =ππ B 到T 的垂直距离 m d x 5.060cos =??= B 到G 的垂直距离 m d y 25.060cos 2 =??= 根据理论力学平衡理论 kN x Gy PL T Tx Gy PL M A 230 =+==-+=∑ 第一章绪论 第一节思考题 1-1 重力加速度的大小与哪些因素有关？在水力学中是怎样考虑重力加速度的大小？ 1-2 液体的容重和密度在什么情况下可视为常数？ 1-3 影响液体γ与ρ变化的因素有哪些？水的γ和ρ与这些因素的变化关系如何？ 1-4 固体间的摩擦力与液层之间的内摩擦力有何不同之处？ 1-5 静止液体是否存在粘滞性？为什么？ 1-6 举例说明液层上切应力方向的确定方法。 1-7 假设明渠水流的垂线流速分布为：①常数；②底部速度u=0，表面u=u max的斜直线； ③二次抛物线。则其切应力τ的垂线分布规律各是怎样的（作图说明）？ 1-8 液体压缩时，其质量和密度各有无变化？影响β（或K）变化的因素有哪些？ 1-9 引入连续介质假设有何实际意义？ 1-10 何谓理想液体？理想液体流动的垂线流速与切应力分布规律如何？在自然界中存在理想液体吗？ 第二节计算题 1-1 体积为2.5m3，重量为17.1kN的液体，其容量、密度各为若干？ 1-2 某液体的密度为13600kg/ m3，运动粘滞系数为1.14×10-7㎡/s，求动力粘滞系数。 1-3 已知水的动力粘滞系数μ=0.00129Pa·s，求其运动粘滞系数。 1-4 两水平平行板间充满y=7.84kN/ m3的液体，上板固定，下板在τ=1.5N/㎡的切应力作用下，以u=0.3m/s的速度平移，两板间距l=1mm，求液体的粘滞系数μ和υ。 1-5 一质量m=5kg的木板如计1-5图，沿着涂有润滑油的斜面等速下滑，油的动力粘滞系数μ=0.1225N·s/㎡，油层厚t=0.1cm，木板的接触面积A=0.25㎡，求木板的下滑速度u。 1-6 某滑动轴承如计1-6图，轴承宽a=20cm,轴的直径d=13cm，间隙t=0.1cm，当轴的转速n=210rpm时，内摩擦力对轴中心的力矩M=0.4N·m，求μ。 水力学习题及答案 晓清公司新员工培训《水力学》测试题 （其中注明难题的请谨慎选用） 1理想流体的基本特征是（）。 A．黏性系数是常数 B. 不可压缩 C. 无黏性 D. 符合牛顿内摩擦定律 2水的动力粘性系数随温度的升高（）。 A．增大 B．减小 C．不变 D．不定 3 流体运动粘度ν的单位是（）。 A．m2/s B．N/m C. kg／m D. N·s／m 4当水受的压强增加时，水的密度（）。 A．减小 B．加大 C.不变 D．不确定 5气体体积不变，温度从0℃上升到100℃时，气体绝对压强变为原来的 （C）。 A．0.5倍 B．1.56倍 C．1.37 D．2倍 6如图，平板与固体壁面间间距为1mm，流 题6图体的动力粘滞系数为0.1Pa·s，以50N 的力拖动，速度为1m/s，平板的面积是（B ）。 A．1m2 B．0.5 m2 C．5 m2 D．2m2 7牛顿流体是指（）。 A．可压缩流体 B．不可压缩流体 C．满足牛顿内摩擦定律的流体 D．满足牛顿第二定律的流体 8静止液体中存在（）。 A．压应力 B．压应力和拉应力 C．压应力和切应力 D．压应力、拉应力和切应力。 9根据静水压强的特性，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 10金属压力表的读值是（）。 A．绝对压强 B．相对压强 C．绝对压强加当地大气压 D．相对压强加当地大气压。 11 某点的真空压强为65000Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为（）。 A．65000Pa B．55000Pa C．35000Pa D． 165000Pa。 12绝对压强p aBs与相对压强p、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是（）。 A．p= p a -p aBs B．p=p aBs+p a C．p v=p a-p aBs D．p=p v+p a。 水力学自测练习题之试题3 水力学自测练习题之试题(三) 一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×”） （本大题分17小题，每小题1分，共17分） 1、水力学是研究液体机械运动和分子运动规律的学科。（） 2、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。（） 3、谢才系数C的单位是m。（） 4、均匀流中只考虑沿程水头损失；渐变流中只考虑局部水头损失。（） 5、公式既适用于层流，也适用于紊流。（） 6、当H=2m，δ=30m，如图所示的建筑物为宽顶堰。（） 7、对于实用堰与宽顶堰，只要下游水位不超过堰顶时，就一定是自由出流。（） 8、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。（） 9、渗流压强与基准面的选择有关。（） 10、液体流层之间的内摩擦力与液体所承受的压力有关。（） 11、在管道水力计算中，所谓“长管”就是说管很长，所谓“短管”就是管道很短。（） 12、并联长管道各管段的流量一定不相等。（） 13、当管道长度L大于10倍作用水头H时，称为“长管”。（） 14、长直棱柱形正坡（i＞0）明渠中，作恒定流的水流，一定是均匀流。 （） 15、小流量时三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些。（） 16、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流，也适用于非恒定流。（） 17、沿任意封闭曲线的速度环量为零的流速场为无涡流（无旋流）。（） 二、单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题分8小题，每小题2分，共16分） 1、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）pa ＞pb （2）pa ＜pb （3）pa = pb （4）无法确定 2、静水压力的方向（） （1）与受力面平行（2）与受力面斜交 （3）与受力面外法线方向一致（4）与受力面内法线方向一致 3、层流断面流速分布规律符合（） （1）对数分布（2）直线分布 （3）抛物线分布（4）椭圆分布 4、平底棱柱形明渠的水跃函数θ（h′）与θ（h″）的关系是（） （1）θ（h′）=θ（h″）（2）θ（h′）＞θ（h″） （3）θ（h′）＜θ（h″）（4）无法确定 5、缓坡上发生均匀流必定是（） （1）缓流（2）缓变流 （3）急流（4）临界流 6、有一薄壁圆形孔口。已知孔口直径d=10cm，则属于小孔口出流的相应水 头为（） （1）0.5m （2）0.7m （3）0.9m （4）1.2m 7、宽顶堰流量系数m的最大值为（） （1）0.30 （2）0.385 （3）0.502 （4）0.75 8、流函数（） （1）在等势面上为常量（2）只有无旋流动中才存在 （3）沿流线为常量（4）表达了速度与压强的关系 三、填空题（在空格中填写正确答案）（本大题分4小题，每空1分，共8分） 0 绪论 1 水静力学 2 液体运动的流束理论 3 液流型态及水头损失 4 有压管中的恒定流 5 明渠恒定均匀流 6 明渠恒定非均匀流 7 水跃 8 堰流及闸孔出流 9 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 10 有压管中的非恒定流 11 明渠非恒定流 12 液体运动的流场理论 14 恒定平面势流 15 渗流 18 相似原理和模型试验基础 0 绪论 0.1 ρ＝816.33kg/m 3 0.2 当y=0.25H 时 H u dy du m 058.1≈ 当y=0.5H 时H u dy du m 84.0≈ 0.4 f = g 0.5 h 的量纲为[L] 0.6 F f ＝184N 0.7 K=1.96×108N/m 2 dp=1.96×105N/m 2 1 水静力学 1.1 Pc=107.4KN/m 2 h=0.959m 1.2 P B -P A =0.52KN/m 2 P AK =5.89KN/m 2 P BK =5.37KN/m 2 1.3h 1=2.86m h 2 =2.14m 侧测压管油面与桶底的垂距为5m，外侧测压管油面与 桶底的垂距为4.28m。 1.4Pc=27.439KN/m2 1.5P M =750.68h KN/m2 1.6P 2-p 1 =218.05N/m2 1.7γ= B A B r A r B A + + 1.8P=29.53KN 方向向下垂直底板 P＝0 1.9W=34.3rad/s W max =48.5rad/s 1.10a= L h H g) ( 2- 1.12 当下游无水 P=331 2.4KN(→) P 2 =862.4KN(↓) 当下游有水 P=3136KN(→) P 2 =950.6KN(↓) 1.13 T=14 2.9KN 1.14 当h 3=0时T=131.56KN 当h 3 =h 2 =1.73m时 T＝63.7KN 1.15 0－0转轴距闸底的距离应为1.2m 1.16 P=4.33KN L D =2.256m(压力中心距水面的距离) 1.17 P=567.24KN 1.19 P＝45.54KN 总压力与水平方向夹角φ＝14o28′1.20 P=353KN P=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 δ=1.0cm 1.23 F=25.87KN (←) 2 液体运动的流束理论2.1 Q=211.95cm3/s V＝7.5cm/s 2.2 h w =3.16m 2.3 γ2 p =2.35m 2.4 P K1 =63.8KN/m2 2.5 Q=0.00393m3/s 2.6 Q=0.0611m3/s 水力学模拟试题库 一、判断题: (20分) 1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（） 2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（） 3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒 定流时小，因而其流量亦小。（） 4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点 的渗流流速将与断面平均流速相等。（） 5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（） 6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。 （） 7.边界层内的液流型态只能是紊流。（） 8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。 （） 9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（） 10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位 的最大值并不在同一时刻出现。（） 二、填空题: (20分) 1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。 2.土的渗透恃性由：，二方面决定。 3.水击类型有：，两类。 4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，，三种。 5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。 6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。 7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J= J W+J V +J f 中，J V的物理意义是：。 8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。 9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。 三计算题 1(15分).已知液体作平面流动的流场为： u x = y2–x2+2x u y = 2xy–2y 试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之； ②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。 2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m2/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取?=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2g?2h c2） 3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸 1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少? 其中 k=0.002cm/s ； s.i=h2-h1+2.3h0lg[(h2-h0)/( h1-h0)] 填空题（每空 1分，共30分） 1.水力学的研究方法之一－实验方法，包括、、。 2.液体的主要物理性质为、、、、。 3.计算平面上静止液体作用力的两种方法是、。 4.静止液体中压强的表示方法为、、。 5.描述液体运动的两种方法、。 6.液体运动的两种型态、。 7.当液体所受粘性力和惯性力为主要作用力时，需满足相似准则中的。 8.有压管路中水击分为、。 9.在棱柱形渠道的非均匀渐变流中，共有 种水面曲线。其中，顺坡渠道有种，平坡和逆坡渠道各有种。 10.堰根据堰顶宽度和堰上水头的比值可分为、、。 11.模型试验时原型和模型的相似可分为三类：、、。 12.要用实验方法解决一个水力学问题，应首先用 确定出各个变量之间的关系式，然后进一步通过模型试验，确定出问题的完整分析式。二．名词解释（每个 3分，共15分） 1.等压面 2.水头损失 3.水力最优断面 4.共轭水深 5.渗流系数 三．简答（共 20分） 1.什么是水力学？（5分） 2.水力学的任务及研究方法分别是什么？（6分） 3.水力学研究的两大基本规律及各自的研究内容？（4分） 4.实际液体恒定总流的能量方程的适用条件是什么？（5分） 四．计算（共 35分） 1.图示（图1）为一水箱，左端为一半球形端盖，右端为圆形水平盖板，已知h=0.8m，R=0. 3m。试求两端盖所受的总压力及其方向。（10分） 2.如图（图2）所示，A、B、C三个水箱由两段钢管相连接，经过调节使管中产生恒定流动。已知A箱和C箱的水位差H=15m,l 1 =60m,l 2 =40m,d 1 =300mm, d 2 =250mm,ζ 弯 =0.35；设流动处在粗糙区，用λ=0.11（K s /d） 0.25 计算，管壁K s =0.3mm。试求：①管中流量Q；②h 1 和h 2 值。（15分） 3.由水塔供水的输水管为三段铸铁管组成，各段比阻分别为s 01 =7.92х10 -6 s 2 /l 2 , s 02 =36.7х10 -6 s 2 /l 2 , s 03 =319х10 -6 s 2 /l 2 ,中段为均匀泄流管段（图3）。每米长泄出的流量q=0.15l/s。已知q 1 =20l/s，Q=10l/s, l 1 =350mm,d 1 =200mm; l 2 =250mm,d 2 =150mm; l 3 =150mm,d 3 =100mm。求需要的水塔高度（作用水头）。（5分） 4.图示(图4)为U型汞压差计,用于量测两水管中A和B点的压强差。已知h m =0.4m, A和B两点高差⊿ Z=2m。试求A和B两点的压强差。（选做题8分） 济南大学水力学试卷（ 1）答案 一、填空题（每个 1分，共30分） 1、原型观测、模型试验、系统试验 2、惯性、粘性、压缩性和热胀性、表面张力、汽化 水力学 一、单选题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，多选不给分。） 1. 发生水跃的充分必要条件是4 ① 从层流过渡到紊流 ② 从陡坡过渡到缓坡 ③ 从缓流过渡到急流 ④ 从急流过渡到缓流 2. 对于正坡（i ＞0）明渠非均匀流，当水深h →∝时4 ① 0→ds dh ② ∝+→ds dh ③ ∝-→ds dh ④ i ds dh → 3. 圆管紊流中的上临界雷诺数4 ① 是紊流转变为层流时的雷诺数 ② 是层流和紊流的主要判别参数 ③ 等于2300 ④ 对流态判别作用不大 4. 图示A 、B 两点间有两根并联长管道1和2，设管1的沿程水头损失为h f1，管2沿程水头 损失为h f2，则h f1与h f2的关系为2 ① 21f f h h ? ② 21f f h h = ③ 21f f h h ? ④无法确定 5. 粘滞底层厚度δ比绝对粗糙度Δ小得多的壁面称为4 ① 光滑面 ② 过渡粗糙面 ③ 粗糙面 ④ 以上答案均不对 6. 管轴高程沿流向增大的等直径管道，其管轴压强沿流向2 ① 增大 ② 减小 ③ 不变 ④ 不定 7. 图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A —A 内外两侧的1、2两点处各装一根测 压管，则两测压管水面的高度h 1与h 2的关系为3 ① h 1>h 2 ② h 1=h 2 ③ h 1 ①p B1＝p B2 ②p B1＜p B2 ③p B1＞p B2 ④无法确定 9. 平衡液体中的等压面必为4 ①水平面②斜平面 ③旋转抛物面④与质量力相正交的面 10. 牛顿流体具有2 ①扩散并充满整个容器的特性 ②在任何切应力作用下不能维持静止状态的特性 ③实际上绝对不可压缩的性质 离δ=5mm，油的动力粘度μ=0.1Pa·s，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为( 3 ) ①. 10Pa ②. 15Pa ③. 20Pa ④. 25Pa 第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。 5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。 6、' 'y u x u ρτ -=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 7、临界雷诺数随管径增大而增大。 8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。 9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。 12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流，也适用于明渠水流。 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。 20、紊流的脉动流速必为正值。 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 26、当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。 27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。 28、按普朗特动量传递理论， 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 。 29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 30、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为 1 C 与 成正比 ； 2 C 与 1 成正比； 3 C 与 2 成正比； 4 C 与 λ1 成正比 。 32、A 、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A 管为热水，B 管为冷水，则两管流量 1 qvA > qvB ; 2 qvA ＝ qvB ; 3 qvA < qvB ； 4 不能确定大小 。 33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 1 管壁 ； 2 管中心 ； 3 管中心与管壁之间 ； 4 无最大值 。 34、粘滞底层厚度 随 Re 的增大而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 35、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，则三者的边壁切应力0τ的相互关系如下，如果沿程阻力系数也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下： 1 τ0圆 τ0方 τ0矩 ，q v 圆 q v 方 q v 矩 ； 2 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； 3 τ0圆 τ0方 τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； 4 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 q v 方 q v 矩 。 一、是非题（正确的划“√”，错误的划“×） 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。（） 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。( ) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 ( ) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（） 6、达西定律适用于所有的渗流。（） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 ( ) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 ( ) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 ( ) 13、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。 ( ) 14、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（） 15、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 16、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 ( ) 17、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 ( ) 18、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（） 19、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 20、缓坡上可以出现均匀的急流。 ( ) 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。 ( ) 22、水深相同的静止水面一定是等压面。 ( ) 23、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（） 24、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 25、陡坡上可以出现均匀的缓流。 ( ) 26、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 ( ) 27、缓坡上只能出现非均匀流缓流。（） 28、静水压强的大小与受压面的方位无关。( ) 水力学模拟试题及答案（一） 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） 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、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/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、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、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 a、缓流； b、急流； c、临界流；《水力学》课后习题答案
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