水力模拟题及解答.doc

水力学模拟试卷1一、填空题（每小题2分，共10分） 1、 一般情况下，给水管道中的流速不大于 ，不小于 。 2、能量方程中项的能量含义为： 。 3、圆管半径，满管流动时的水力半径为 米；如果正常水深，则水力半径为 米。 4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成 流与 流。 5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失 。 二、判断题（每小题2分，共10分） 1、15时水的动力粘度小于20时水的动力粘度。（ ） 2、恒定流时的流线与迹线二者重合。 （ ） 3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低 （ ） 4、工业管道的沿程摩阻系数在紊流粗糙区随增加而增加( ) 5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。 （ ） 三、名词解释（每小题3分，共15分）1、粘滞性 2、流线 3、阻力平方区 4、当量粗糙度 5、断面比能四、简答题（每小题5分，共10分） 1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。2、 均匀流水力特性如何？ 五、作图题（共15分） 1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（3分） 2、作出下面的曲面上压力体图并标明垂直方向分力的方向（4分）3、请作出明渠恒定流的水面曲线 （4分） 4、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（4分）六、计算与证明题（8分 + 8分+6分+10分+8分，共40分）1、水平放置的压力管，渐变段起点的相对压强进口管径流量，出口管径，不计水头损失，求镇墩所受的轴向推力为多少。2、 水自水池A沿水平放置的铸铁管流入水池C若水管,，,设沿程阻力系数，求在水池B中的水深3、如右图所示的梯形断面明渠，底宽，边坡系数，水深，流量求流体的弗劳德数及渠中流态。4、由水箱向管路输水，已知供水量 Q =2.25L/S，输水管段的直径和长度分别为 d1=70mm,l1=25m;d2=40mm,l2=15m. 沿程阻力系数1=0.0025, 2=0.02,阀门的局部阻力系数 =3.5 。试求 :(1) 管路系统的总水头损失(2) 若管路末端所需的自由水头 H2=8m,求水箱液面至管路出口的高差 H15、已知流场，试求：（1）流场中点A（2，2，1）在时的加速度（2）是恒定流吗？（3）是均匀流吗？水力学（1）参考答案一、填空题（每小题2分，共10分） 2、 一般情况下，给水管道中的流速不大于2.53.0m/s ，不小于 0.25m/s 。 2、能量方程中项的能量含义为：单位重量液体所具有的流速动能。 3、圆管半径，满管流动时的水力半径为 0.5 米；如果正常水深，则水力半径为 0.5 米 4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成 层 流与 紊 流。 5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失的 二、判断题（每小题2分，共10分） 1、15时水的动力粘度小于20时水的动力粘度。 （ ） 2、恒定流时的流线与迹线二者重合。 （ ） 3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低 （ ） 4、工业管道的沿程摩阻系数在紊流粗糙区随增加而增加 ( ) 5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。 （ ） 三、名词解释（每小题3分，共15分） 1、粘滞性：当流体处于运动状态时，如果流体质点之间存在相对运动，则质点之间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，流体的这种性质称为粘性或者粘滞性。 2、流线：流线是表示某一瞬时流动方向的曲线，该曲线上所有各点的流速矢量均与曲线相切。 3、阻力平方区：在土木、水利等实际工程中的水流一般处于紊流粗糙区，该区，所以又名阻力平方区。 4、当量粗糙度：将工业管道和人工管道在同样试验条件下进行沿程水头损失试验，把具有同一沿程阻力系数值的人工砂粒粗糙度作为工业管道的当量粗糙度。 5、断面比能 ：将每一个过流断面的参考基准面选在渠底最低点所在的水平面这一特殊位置，此时断面上单位重量液体所具有的总能量就是断面比能。 四、简答题（每小题5分，共10分） 1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。 要点：（1）流体的连续介质模型假设 流体力学把流体质点作为最基本的研究单位，从而摆脱了由于分子间隙与分子的随机运动所导致的物理量不连续的问题（分子之间有间隙，但质点团之间没有间隙）。采用连续介质模型，既可以摆脱分子运动的复杂性，也可以满足工程的实际要求。这样，我们在研究流体的宏观运动时，可以将之视为均匀的连续介质，其物理量是空间和时间的连续函数，可以应用连续函数的方法分析流体的平衡与运动规律。（2）理想流体假设绝对不可以压缩，不能膨胀，没有粘性的连续介质。这样先抛开粘性分析理想液体，应用到实际液体时再进行修正。它是一种对流体物理性质的简化的力学模型。2、 均匀流水力特性如何？ 要点： （1）过流断面为平面，且断面形状、尺寸沿流程不变； （2）流线为平行直线，同一流线上各点流速相等，从而各断面流速分布相同，各断面平均流速相等，动能修正系数及动量修正系数对应相等； （3）动水压强规律与静压强分布规律相同。五、作图题（共15分） 1、作出标有字母的平面压强分布图 2、作出下面的曲面上压力体图并 并注明各点相对压强的大小（3分） 标明垂直方向分力的方向（4分） 3、请作出明渠恒定流的水面曲线（两段均为缓坡）（4分） 4、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（4分）六、计算题 (共40分)1、 解： 渐变进口段： ， ， （2分）渐变出口段： ， （2分）由能量方程： 得 （2分） 由动量方程： 解得 （2分） 2、解: A到C池: 由方程 （2分） 解得 , 式中 ， （2分） A到B池: 由方程 ，式中， （2分） 解得 , （2分） 3、 解： A =（b+mh）h = (10 + 1.55)5 = 87.5 m2 （2分） v = = 3.43 m/s Fr2 = = 0.24 （2分） Fr = 0.49 1.0 水流流动状态为缓流。 （2分） 4、解：（1）计算管路系统的总水头损失 ， ， （2分） 突然缩小处的 （2分） （2分） （2）计算水箱液面高度 （4分） 5、解：（1）（同理， 非恒定流 非均匀流 水力学模拟题2 一、选择题（每小题1分，共5分）1、明渠均匀流可能发生在：（ ）A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道； C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（ ）A. 10kPa；B. 98kPa；C. 147kPa；D. 196kPa。3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：( ) A、均匀规律；B、直线变化规律； C、抛物线规律；D、对数曲线规律。4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（ ）A. 4），；A. B. 4），；C. (34) ,；D. (34) ,。5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（ ） A. A. 沿程下降；B. 沿程上升；C. 保持不变；D. 前三种情况都有可能。二、填空题（每空2分，共12分）1、水力最优矩形断面的宽深比是 ，其水力半径等于 的一半。2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_ _，它的单位是 。3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而 。4、明渠均匀流的 和 等物理量沿程不变。5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 ，临界水深将 。6、由于薄壁堰具有稳定的 和 关系，一般多用于实验室及小河渠的 测量。三、简答题（每小题5分，共18分）、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分）2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）3、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？（8分）五、计算题（共65分）1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽，水深，渠底坡，均匀流时测得流量，试求渠道的粗糙系数值。（10分）2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深，闸门开启高度，渠道底宽，闸孔垂直收缩系数，闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：，渠道糙率，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分） 3、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽，流量，坝下收缩断面处水深，当坝下游水深时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）4、如图所示为一平面闸门，宽，闸门在水深下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径，管道总长，折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水头损失系数=0.024，上下游水位差，求通过的流量? 绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分） 水力学答案2一、选择题（每小题1分，共5分）1.B 2.D 3.C 4.B 5.A 二、填空题（每空2分，共12分）1、 2 ； 水深2、降低；m2/s 3、减小 4、水深和断面平均速度 5、减小 ； 不变 6、流量 和 水头 ； 流量 三、简答题（每小题5分，共18分）、答：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即。在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即。在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T（二）缩短压力水管的长度（三）修建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v03、答：（1）沿程水头损失实测装置设备 从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。测压孔间距L视采用压差计类型和测量精度而定，做到读数准确，误差在5以内。 在测压孔两端设A、B两个闸阀，控制流量与排气。闸阀距测压孔距离应大于（610）d，（d为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。 在管道出口采用重量法或体积法测量流量。也可在管路上装流量计测量流量。工作原理水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。管道直径保持不变，经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相等，由压差计测出压差经简单换算即得长度为L的管道的沿程水头损失，即（2）沿程阻力系数在紊流光滑区的变化规律大量实验证明，在紊流光滑区，沿程阻力系数只与雷诺数Re有关，与绝对粗糙度无关。五、计算题（共65分）1.（10分）解：过水断面面积湿周水力半径2、（10分）解：由能量方程得则临界水深时所对应的个水力要素为：由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线，,水流为急流。 3、（15分）解：（1），收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。（2），下游发生远离式水跃。4、（10分）解：5、（15分）解：按短管计算水力学模拟题3 一、 填空题（每题2分，共10分）1、液体的_是产生水流机械能损失的主要原因。2、液体的主要物理特性_。3、水的粘滞性会随着温度的升高_ 。 （1）变小 （2）变大 （3）不变 （4）不一定4、某点压强与受压面的关系是_ （1）垂直指向受压面 （2）垂直背向受压面 （3）平行于受压面 （4）倾斜指向受压面5、水流由_流过渡到_流时产生水跃；水流由_流 过渡到_流时产生水跌二、简答题（每题5分，共20分）1、总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？2、什么叫总水头线和测压管水头线？什么是水力坡度和测压管坡度？ 3、输水管的流量，水温一定，随管径加大，雷诺数如何变化？为什么？4、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？三、判断题（每题1分，共5分）（对的打，错的打）1、静止液体有粘滞性，所以有水头损失。 （ ）2、缓坡上一定产生缓流。 （ ）3、堰的应用过程中，通常流量系数。 （ ）4、前提条件相同，采用实用堰的过流能力大于宽顶堰。 （ ）5、挖深式消力池的出口是折线型实用堰，而消力坎式消力池的出口是宽顶堰。（ ） 四、计算题（65分）1、如图所示，已知：Z=1m, h=2m,求A点的相对压强，绝对压强和真空压强（10分） 2、如图有一涵洞进口设有半圆柱形的闸门，闸门弧半径R=0.5m，H=2.5m求作用在闸门AB单位宽度上的静水总压力的大小和作用方向。（15分） 3、为测定AB管段的沿程阻力系数或者粗糙系数n ，可采用如图所示装置。已知AB段的管长为10m，管径d=50mm。今测得实验数据（1）A、B两测压管的水头差为0.8m，（2）经90秒钟流入量水箱的水量为0.247立方米，求该管段的沿程阻力系数值，并用曼宁公式求其粗糙系数n 。（15分）4、为收集某土质渠道的糙率资料，今在开挖好的渠道中进行实测：流量Q=9.45m3/s,正常水深h0=1.20m, 在长 L=200m 的流段内水面降落 z=0.16m, 已知梯形断面尺寸b=7.0m,边坡系数m=1.5m,试求糙率n值?（10分）水力学试卷答案3一、填空题： 1. _粘滞性_；2.质量和重量 、 易流性 、 粘滞性 、 压缩性 、 表面张力 和 气化 等。 3. （1）变小； 4. 垂直指向受压面； 5. _急_；_缓_；_缓_；急_。二、简答题：1. 答：总流的能量方程表述为：=它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；2.答：连接各断面的总水头（）得到的线，即总水头线；连接各断面的测压管水头（）得到的线，即为测压管水头线。水力坡度就是总水头线的坡度，用J表示，;测压管水头线的坡度即测压管坡度，用表示，。3.答： 输水管流量，水温一定随管径加大，雷诺数变小；因为 , Q一定，水温一定，运动粘滞性系数也一定，故管径d加大，雷诺数变小。4.答：(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。(3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。三、判断题：1. 2. 3. 4. 5. 四、计算题：1.解：A点相对压强 绝对压强 真空压强 2.解：作用闸门AB单宽上的静水总压力铅直分力单宽上故 作用方向，即3. 解：据能量方程，流程阻力系数 4. 解：水力学模拟题4 一、 填空题（每题2分，共10分）1、仅受重力时，静止液体的测压管水头线为（ ） A.水平线B.斜线;C.平行线;D.铅垂线. 2、稳定水跃时，其跃前断面的佛汝德数应（ ）。A. ;B. C. D. 3、测量水槽中某点水流流速时，可采用的仪器是（ ）。A. A. 文丘里计;B. B. 毕托管;C. C. 测压管;D. D. 薄壁堰。4、挖深式消力池出池水流与宽顶堰流相似，坎式消力池出池水流一般被看作（ ）。A. A. 无坎宽顶堰流；B. B. 曲线型实用堰堰流；C. C. 折线型实用堰流；D. D. 矩形薄壁堰流。5、圆管紊流过渡区的沿程水水头损失系数l与（ ）有关。A.雷诺数；B.管壁相对粗糙度；C.雷诺数和管壁相对粗糙度；D.雷诺数和管道长度。 二、填空题（每小题1分，共5分）1、水流由 流过渡到 流时将产生水跌。2、在已建渠道中，若不改变断面形状尺寸，要提高过水能力，可采取 和 的工程措施。3、泄水建筑物下游消能的基本方式有三种，它们分别是：_、 、 。4、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_。5、由于薄壁堰具有稳定的 关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量。三、是非题 (正确, 错误，每小题1分，共5分) 1、水流由急流过渡到缓流时一定会产生水跃。 （ ）2、粘滞性和固体边界的影响是液体产生能量损失的内因。（ ）3、断面比能沿流程总是减小的。 （ ）4、测压管水头线总是沿程下降的。 （ ）5、临界水深和正常水深都与渠道的糙率、底坡有关。 （ ）四、简答题（每小题5分，共15分）、试说明明渠水力最佳断面是否就是经济实用断面？ 2、请写出堰流的流量公式并说明各系数的影响因素有那些？3、试列出三种判别明渠水流流态的方法。 五、计算题（共70分） 1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽，水深，渠底坡，均匀流时测得流量，试求渠道的粗糙系数值。（15分） 2、如图所示为一平面闸门AB，宽，闸门在水深下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分） 3、已知旧钢管总长，钢管直径，糙率，各局部水头损失系数分别为：进口=0.5，转弯=0.3， 出口=1.0，求（1）管中流量;(2) 定性绘出管道总水头线及测压管水头线. （15分） 5、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深，闸门开启高度，渠道底宽，闸孔垂直收缩系数，闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：，渠道糙率，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（15分）水力学试卷答案4 一、选择题（每小题1分，共5分） 1.A 2.C 3.B 4.C 5.D二、 二、 填空题（每小题1分，共5分）1.缓流 、 急流； 2.增大坡度和减小糙率 3底流式消能、面流式消能、挑流式消能。4.大； 5.流量和水头三、是非题 (正确, 错误，每小题1分，共5分) 1. 2. 3. 4. 5. 四、简答题（每小题5分，共15分）、试说明梯形明渠水力最佳断面是否就是经济实用断面？答：由梯形断面的最佳条件可知，当，这是一种底宽较小，水深较大的窄深式断面。虽然水力最佳断面在相同流量下过水断面面积最小，工程量少，但应用于较大型渠道时，由于深挖高填，施工效率低，管理维护也不方便。而且在流量改变时，渠中水深变化较大，给灌溉、航运等部门带来不变，所以反而不经济。这说明水力最佳断面不一定是渠道的实用经济断面。所以在设计渠道断面时，必须结合实际条件，从经济和技术方面来考虑，既要考虑水力的最佳断面，但又不能完全受此条件约束。2、请写出堰流的流量公式并说明各系数的影响因素有那些？答：堰流的流量公式是：式中为淹没系数，它主要反映了下游淹没程度对流量的影响；为侧收缩系数，它主要反映了闸墩或边墩对流量的影响；为流量系数，它主要反映了堰顶水头及堰的边界条件对流量的影响。3、试列出三种判别明渠水流流态的方法。答：干扰波法、佛汝德数法、临界水深法。判别条件是：（1）缓流，（2）急流，（3）临界流，五、计算题（共70分）1、（15分）解：过水断面面积湿周水力半径2、（10分）解：3、（15分） 解：5、（15分）解：由能量方程得则临界水深时所对应的个水力要素为：由于，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为型降水曲线，,水流为急流。水力学模拟题5 一、 填空题（每题分，共分）1输水管道在流量和温度一定时，随着管径的减小，水流的雷诺数就（ ）加大 减小 不变 不定2管道中水流为紊流时，过水断面流速分布符合（ ） 均匀分布规律 直线分布规律 抛物线分布规律 对数曲线分布规律3.液体的 是产生水流能量损失的根源。4.静水中，某点压强与受压面的关系是（ ） 垂直指向受压面 垂直背向受压面平行于受压面 倾斜指向受压面二、简答题（每题分，共分）1.简述判别层流和紊流的方法。2.列举两种判别缓流和急流的方法。3.请写出闸孔出流的流量公式，并注明式中各参数的含义。三、计算题（共分）1如