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水力学精彩试题与问题详解

(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 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h????h k,弗汝德数Fr?????1。

(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T s<水击相长T r的水击,称为??????????水击,把T s > T r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h c 的共轭水深

h c’’????????h t(h t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v m= o.8m/s,则原型中对应点的流

速为v p=????????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=f 1(Re ); 过渡区λ=f 2(Re , );粗糙区λ=f 3( ),

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

R

?R

?i R C v =

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)

v0=0

总水头线

测压管水头线

v0=0

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=0.64 m 2,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 ? ( 10分)

水力学精彩试题与问题详解

K

K

i i 3K

K i i 3K i

N 1N 3N 3

a 1

b 1

b 2缓流缓流急流

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 g v R l h H w 2)4(2∑+==ξλ (5

分)

计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数 9.10.15.022.02.0=++?===∑ξχ , m A

R

将参数代入上式计算,可以求解得到

/s m , m/s 3662.216.4===∴vA Q v (5分)

即倒虹吸管内通过的流量为2.662m 3

/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 =5.5 m 。由水箱至喷嘴的水头损失h w

= 0.5m 。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N /cm 2。如

用手握住喷嘴,需要多大的水平力R ,行近流速v 0=0,取动能校正系

数和动量校正系数均为1。 (15分)

水力学精彩试题与问题详解

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

H v g ++=+++000020522. (5分)

求得喷嘴出口流速和流量为 v g 22599=?=.m s s m 3000314.022==A v Q (1.5分)

橡胶管道内的流速为 s m 706.033==A Q v (1分)

水力学精彩试题与问题详解

水力学精彩试题与问题详解

水力学精彩试题与问题详解

对于喷嘴建立x 方向的动量方程

)(3233x x v v Q R A p -=-ρβ

79.187)(3233=--=v v Q A p R ρN (6.5分)

水流对喷嘴冲击力为 '=-R R 即为手握喷嘴所需之力。 (1分)

(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 A bh mh =+=239m 2 (1.5分)

湿周 49.18122=++=h m b x m (1.5分)

水力半径 R A x

==211. m (1分)

舍齐系数 s /m 90.801

21

61==R n C (2分) 通过的流量 Q = AC (R i )

0.5 = 144.93 m 3

/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 =265m 3/s ,坝下收缩断面处水深h c =1.1m ,当坝下游水深h t =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h k ,判断收缩断面和下游水流流态,

q = Q/B =265/18 =14.72 m 3

/sm 81.28.972.143232===g q h k αm 因为收缩断面水深 h c =1.1 m h k 为急流,下游水深h t =4.7m > h k 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h c 的共軛水深h c "

h c "=)181(232

-+c c gh q h =)11.18.972.1481(21.132

-??+? =5.81m

因为 h c "

> h t ,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 = j h c "- h t =1.05 5.81 – 4.7 = 1.40 m