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1、水力學(xué)練習(xí)題及參考答案 一、是非題(正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“) 1、理想液體就是不考慮粘滯性的實(shí)際不存在的理想化的液體。 （√） 2、圖中矩形面板所受靜水總壓力的作用點(diǎn)與受壓面的形心點(diǎn) O重合。() 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000。 　　 () 4、明槽水流的急流和緩流是用Fr判別的，當(dāng) Fr＞1為急流。 (√) 5、水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。 （） 6、水流總是從流速大的地方向流速

2、小的地方流動(dòng)。 （） 6、達(dá)西定律適用于所有的滲流。 （） 7、閘孔出流的流量與閘前水頭的1/2次方成正比。 （√） 8、漸變流過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相同。 (√) 9、粘滯性是引起液流運(yùn)動(dòng)能量損失的根本

3、原因。 (√) 10、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)就是平板的形心。 （） 11、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 (√) 12、陡坡上出現(xiàn)均勻流必為急流，緩坡上出現(xiàn)均勻流必為緩流。 (√) 13、在作用水頭相同的條件下，孔口的流量系數(shù)比等直徑的管嘴流量系數(shù)大。 () 14、兩條明渠的斷面形狀、尺寸、糙率和通過的流量完全相等，但底坡不同，因此它們的正常水深不等。

4、 (√) 15、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)與平板的形心不重合。 （√） 16、水力粗糙管道是表示管道的邊壁比較粗糙。 () 17、水頭損失可以區(qū)分為沿程水頭損失和局部水頭損失。 (√) 18、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。 () 19、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng)數(shù)值相等。

5、 （√） 20、明渠過流斷面上各點(diǎn)的流速都是相等的。 () 21、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。 (√) 22、靜止水體中,某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)為50kPa，則該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)為-50 kPa。 (√) 24、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。 (√) 25、水深相同的靜止水面一定是等壓面。 (√) 2

6、6、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流。 （） 27、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 (√) 28、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。 () 29、滿寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。 (√) 30、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。 () 31、緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。

7、 （） 32、靜水壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無關(guān)。 (√) 33、水泵的揚(yáng)程就是指水泵的提水高度。 () 34、恒定總流能量方程只適用于整個(gè)水流都是漸變流的情況。 （） 35、平坡渠道中不可能發(fā)生均勻流。 (√) 36、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。 （√） 37、水躍只能發(fā)生于平底明渠中。

8、 () 二、單項(xiàng)選擇題(填寫唯一正確答案的編號(hào)) 1、 作用水頭相同時(shí)，孔口的過流量要比相同直徑的管咀過流量 （2） (1)大 ; (2)小 ； (3)相同 ； (4)無法確定 。 2、根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng) （1） (1) 數(shù)值相等; (2) 數(shù)值不等;(3) 僅水平方向數(shù)值相等;(4) 鉛直方向數(shù)值最大 。 3、已知水流的沿程水力摩擦系數(shù)l 只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬

9、于 （4） (1) 層流區(qū) ； (2) 紊流光滑區(qū) ； (3) 紊流過渡粗糙區(qū) ； (4) 紊流粗糙區(qū) 。 4、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為 （2） （1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m2 5、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合 （1） (1)對(duì)數(shù)

10、分布； (2)直線分布； (3)拋物線分布； (4)橢圓分布。 6、長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線 （1） （1）相重合； （2）相平行，呈直線； （3）相平行，呈階梯狀； （4）以上答案都不對(duì)。 7、滲流的達(dá)西公式只能適用于 （1） (1) 恒定均勻?qū)恿?(2) 恒定均勻紊流 (3)恒定均勻流； (4)非恒定流 。 8、液流的

11、沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)都有關(guān)，即可判斷該液流屬 （3） (1) 層流區(qū) ； (2) 紊流光滑區(qū) ； (3) 紊流過渡粗糙區(qū) ； (4 ) 紊流粗糙區(qū) 。 9、堰流的流量與堰頂水頭的( 2 )成正比。 (1) 1/2次； (2) 3/2次方； (3) 2次方； (4) 1次方 。 10、溢流壩下泄水流收縮斷面水深 hc0 的躍后水深為 hc02 ，形

12、成遠(yuǎn)離水躍銜接的條件是 （3） (1) ht = hc02 (2) ht > hc02 (3) ht < hc02 (4) 無法確定 11、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型，若幾何比尺為100，則流速比尺為 （2） （1）100； （2）10； （3）20； （4）50。 12、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為108kN/m2，則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為 （4）

13、 （1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2 13、靜止液體中同一點(diǎn)沿各方向上的壓強(qiáng) （1） (1) 數(shù)值相等 ; (2) 數(shù)值不等 ; (3) 僅水平方向數(shù)值相等 。 14、矩形斷面明渠水力最佳斷面的寬深比β等于 （2） ( 1 ) 1 ； ( 2 ) 2 ； ( 3 ) 3 ； ( 4 ) 4 。 15、水泵的揚(yáng)程是指

14、 （2） (1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水頭損失； (3) 水泵提水高度 + 吸水管與壓水管的水頭損失。 16、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成 （2） (1) 一次方關(guān)系； (2) 二次方關(guān)系； (3) 1.75～2.0次方關(guān)系 。 17、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面 （3） （1）重合；

15、 （2）平行 ； （3）正交。 18、雷諾數(shù)是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù) (3 ) (1) 急流和緩流 ； (2) 均勻流和非均勻流 ； (3) 層流和紊流； (4) 恒定流和非恒定流。 19、閘孔出流的流量與閘前水頭 ( 3 )成正比 (1) 1次方 ； (2) 2次方 ； (3) 0. 5次方 。 20、共軛水深是指 ( 1

16、) (1) 水躍的躍前水深與躍后水深 (2) 溢流壩下游水流收縮斷面水深 (3) 均勻流水深 （4）臨界水深 21、圖示容器中有兩種液體，密度r2 > r1 ，則 A、B 兩測(cè)壓管中的液面必為 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 兩管同高。 22、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合 （1） ( 1 ) 對(duì)數(shù)分布 ； ( 2 ) 橢圓分布 ；

17、 ( 3 ) 拋物線分布 ； ( 4 ) 直線分布 。 23平底棱柱形明渠發(fā)生水躍，其水躍函數(shù) J (h1)與 J (h2)的關(guān)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 的測(cè)壓管水面位置如圖 (a)、(b) 所示，其底部壓強(qiáng)分別為 pa和 pb。若兩容器內(nèi)水深相等，則 pa和pb的關(guān)系為 （1） ( 1) pa > pb

18、 (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 無法確定 25、層流斷面流速分布規(guī)律符合 （3） ( 1 ) 對(duì)數(shù)分布 ； ( 2 ) 直線分布 ； ( 3 ) 拋物線分布 ； ( 4 ) 橢圓分布 。 26、佛汝德數(shù)Fr是判別下列哪種流態(tài)的重要的無量綱數(shù) （1） ( 1

19、 ) 急流和緩流 ； ( 2 ) 均勻流和非均勻流 ； ( 3 ) 層流和紊流； ( 4 ) 恒定流和非恒定流。 27、紊流中粘滯底層厚度 d 比絕對(duì)粗糙高度 D 大得多的壁面稱為 （1） （1）光滑面 ( 2 ) 過渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不對(duì) 三、填空題(在空格中填寫正確答案) 1、水力模型的重力相似準(zhǔn)則是 模型與原型的佛汝德數(shù)相同 。 2、明渠的斷面和流量不變時(shí)，水躍的躍前水深越大，則躍后水深越 小 。 3、底流式消能工的主要形式有降低護(hù)坦、修建消能坎、綜合式消能池3種形式。

20、 4．測(cè)量明槽流量的主要工具有_堰_(dá)_ 、__量水槽_ 。 5、根據(jù)管道計(jì)算方法的不同，管道可分類為 長(zhǎng)管 和 短管 。 6、滲流的達(dá)西公式是____v=kJ__。 7、測(cè)量管道流量的主要儀器有文丘里流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。 8、 計(jì)算明渠均勻流的公式是。 9、根據(jù)管道中水擊波傳播時(shí)間與閥門關(guān)閉時(shí)間的對(duì)比關(guān)系，水擊可分類為 （1） 直接水擊 和 （2） 間接水擊 。 10、底流式消力池中產(chǎn)生的水躍，要求是__微淹沒___形式的水躍消能率高且穩(wěn)定。 11、按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的模型中，幾何比尺為64，則流速比尺為 8 。 12、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條

21、件是 牛頓流體 ，層流運(yùn)動(dòng) 13、理想液體與實(shí)際液體的主要區(qū)別是___是否存在液體的拈滯性____________ 14、實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是 液體的粘滯性 ，外因是 邊界條件的影響。 15、水躍是水流從_急_流過渡到 緩 流的局部水力現(xiàn)象；當(dāng)流量一定，躍前水深增大時(shí)，則躍后水深是 減小 。 16、三種液體盛有容器中，如圖所示的四條水平面，其中為等壓面的是 B—B 四、問答題 1．．什么是液體的可壓縮性？什么情況下需要考慮液體的可壓縮性？ 解：可壓縮性是：當(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)液體的體積也隨之發(fā)生改變的特性。液體可壓縮性一般情況下可以不

22、必考慮，但是當(dāng)外界壓強(qiáng)變化較大，如發(fā)生水擊現(xiàn)象時(shí)必須予以考慮。 2．有人說“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？ 解：這種說法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。 3．什么是相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)？ 4。寫出水力半徑R的表達(dá)式。 5、請(qǐng)分別敘說明渠均勻流水深和臨界水深的含義和區(qū)別。 6、明渠的底坡可以分為哪些類型？ 7、如何用臨界水深hk與渠道內(nèi)的水深h 來判別明渠水流的流態(tài)？ 8、根據(jù)邊界條件的不同，水頭損失可以分為哪兩類？

23、 9、試敘述判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。 10明渠均勻流產(chǎn)生的條件是什么？ 五、作圖題(在題圖上繪出正確答案) i.1>ik i2ik i2

24、AＢＣ上水平方向的分力 和鉛垂方向壓力體?！?5分) 5、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測(cè)壓管水頭線向。 v0=0 v0=0 測(cè)壓管水頭 總水頭線 v0=0 v0=0 6、繪出圖中的受壓曲面AB上水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。 7、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同) 六、根據(jù)題目要求解答下列各題 H R O A B R 1、圖示圓弧形閘門AB(1/4圓), A點(diǎn)以上的水深H＝1.2m，閘門寬B=4m，圓弧形閘門半徑R

25、=1m，水面均為大氣壓強(qiáng)。確定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。 解：水平分力 Px=pcAx=74.48kN 鉛垂分力 Py=γV=85.65kN, 靜水總壓力 P2= Px2+ Py2, P=113.50kN, tana= Py/Px=1.15 ∴　　a=49 合力作用線通過圓弧形閘門的圓心。 2、圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d＝0.8m，長(zhǎng) l=50 m，兩個(gè) 30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數(shù)λ=0.024，上下游水位差 H=3m。若上下游流速水頭忽略不計(jì)，求通過倒虹吸管

26、的流量Q 。 解： 按短管計(jì)算，取下游水面為基準(zhǔn)面，對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程 計(jì)算圓管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù) 將參數(shù)代入上式計(jì)算，可以求解得到 即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.091m3/s 。 3、d1 v1 某水平管路直徑d1=7.5cm，末

27、端連接一漸縮噴嘴通大氣(如題圖)，噴嘴出口直徑d2=2.0cm。用壓力表測(cè)得管路與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=49kN/m2，管路內(nèi)流速v1=0.706m/s。求水流對(duì)噴嘴的水平作用力F (可取動(dòng)量校正系數(shù)為1) 　　　　 解：列噴嘴進(jìn)口斷面1—1和噴嘴出口斷面2—2的連續(xù)方程： P1 x 2 2 1 1 得噴嘴流量和出口流速為： R 對(duì)于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程 N 水流對(duì)噴嘴沖擊力:F與R, 等值反向。 4、有一矩形斷面混

28、凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝1.5m，槽長(zhǎng)L＝120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。 解： i=（Z1-Z2）/L =0.001 m2 m m

29、 v=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。 5、有一矩形斷面混凝土渡槽(n=0.014)，底寬b＝1.5m,槽長(zhǎng)L＝116.5m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.06m，當(dāng)通過設(shè)計(jì)流量Q＝7.65m3/s時(shí)，槽中均勻流水深h 0=1.7m，試求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2？ 6、圖示水箱一側(cè)有一向上開口的短管，箱內(nèi)水位恒定，水通過管嘴向上噴射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的總水頭損失是短管流速水頭的0.2倍，取動(dòng)能校正系數(shù)α=1。求管嘴的出

30、流速度v及此射流達(dá)到的高度z。 7、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置，已知水深H=2 m，板寬B＝3m。 8、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長(zhǎng)b=0.8m，長(zhǎng) l=50 m，兩個(gè) 30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為 ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水頭損失系數(shù) λ=0.024，已知通過流量 Q=2.662m3/s。若上下游的行進(jìn)流速水頭忽略不計(jì)，求上下游水位差H 。 9、有一水電站引水鋼管，管道長(zhǎng)度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水擊波波速

31、C＝1172 m/s。由于管道末端閥門在2秒內(nèi)完全關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。 試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強(qiáng)水頭ΔH。 10、測(cè)定90彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如 題圖所示。已知試驗(yàn)段 AB 長(zhǎng)10 m ，管徑d＝0.05m，彎 管曲率半徑R＝d，管段沿程水力摩擦系數(shù)λ＝0.0264，實(shí) 測(cè)AB兩端測(cè)壓管水頭差△h＝0.63cm，100秒鐘流入量水箱的水體體積為0.028m3

32、，試求彎管局部水頭損失系數(shù)。 11、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝1.5m，槽長(zhǎng)L＝120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過的流量Q。 12、某溢流壩下收縮斷面處水深hc=1.1m，已知單寬流量q＝14.72m2/s，當(dāng)壩下游水深ht=4.7m時(shí)，1）求對(duì)應(yīng)收縮斷面處水深hc的躍后水深hc2 2）壩下游發(fā)生何種形式的水躍？是否需要修建消能工？

33、 解：1)計(jì)算臨界水深hk，判斷收縮斷面和下游水流流態(tài)， m 因?yàn)槭湛s斷面水深 hc =1.1 m < hk 為急流，下游水深ht=4.7m > hk 為緩流， 所以溢流壩下游必定發(fā)生水躍。 2）計(jì)算收縮斷面處水深hc的共軛水深hc2 hc2＝ ＝ ＝5.81m 因?yàn)? hc2 > ht ，該水躍為遠(yuǎn)驅(qū)水躍。 3）溢流壩下游發(fā)生遠(yuǎn)驅(qū)水躍，需要修建消力池。 13、 矩形斷面渠道中有一平板閘門，渠寬b＝3m。 閘前水深H＝4m，閘下收縮斷面水深hc=0.8m， 已知渠道流量Q=18m3/s。取動(dòng)能和動(dòng)量校正系數(shù) 均為1。求

34、水流作用于閘門上的作用力。 14、已知如圖所示水平安裝的文丘里流量計(jì)， 已測(cè)得壓強(qiáng)=0.5m，=-0.2m，水管的橫 斷面積A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不計(jì)水頭損失，求通過文丘里流量計(jì)的流量 Q為多少？ 15、管道直徑 d = 10 mm，通過流量 Q = 20 cm3/s，運(yùn)動(dòng)粘度n = 0.0101 cm2/s。問管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？若將直徑改為 d = 30 mm，水溫、流量不變，問管中水流屬何種流態(tài)？ 16、有一水電站引水鋼管，管道長(zhǎng)度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水擊波波速C＝1172

35、 m/s。由于管道末端閥門在2秒內(nèi)完全關(guān)閉，產(chǎn)生水擊。 試判斷水擊類型；并求管中水擊壓強(qiáng)水頭ΔH。 17、某矩形斷面河道中建筑有一座WES堰型溢流壩，溢流堰寬b＝10m，在設(shè)計(jì)水頭 Hd=2.50m時(shí)的流量系數(shù)為md=0.502，堰高P1=16m。問： （1）不考慮側(cè)收縮和淹沒影響，求通過堰型溢流的流量Q。 （2）若壩下收縮斷面處水深hc=0.8

36、m，當(dāng)壩下游水深h t=3.5m時(shí)，壩下游是否發(fā)生水躍？如發(fā)生水躍，屬于何種形式的水躍？是否需要修建消能工？ 18、有一矩形斷面渠道底寬b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求通過的流量Q 。 19、圖示一水平放置的彎管，直徑D=0.2 m，轉(zhuǎn)角α=90，1－1斷面管軸處的動(dòng)水壓強(qiáng)為p1=40kN/m2，2－2斷面與大氣連通，管中流量為Q＝0.1m3/s，求水流通過彎管時(shí)對(duì)管壁的作用力。（取動(dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)量修正系數(shù)均為1） 1 1 2 2 D 20、A 求圖中圓弧形閘門AB所受靜水總壓

37、力的大小及方向。已知水深H=4 m，板寬B＝2m。 H B 21、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n = 0.025，寬b = 6m，當(dāng)Q = 14.0m3/s時(shí)，渠中均勻水深h = 2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。 22、某矩形斷面渠道，通過的流量為Q=30m3/s，底寬為b=5m，水深為h=1m，判斷渠內(nèi)水流是急流還是緩流？如果是急流，試計(jì)算發(fā)生水躍的躍后水深是多少。 23、某矩形斷面渠道中建有單孔平板閘門，已知平板閘門的寬度b＝6 m，閘前水深為 H=4m，閘孔流量系數(shù)μ=0.45，閘

38、門開度e=0.5m，閘底板與渠底齊平。 （1） 不計(jì)閘前行進(jìn)流速水頭，按自由出流求過閘流量Q。 （2） 若閘下收縮水深hc＝0.4m，下游水深ht=2.5m，判斷閘下水躍銜接的形式，并確定是否需要修建消力池？。 H? h t?