流体力学练习题及参考答案

1、水力学练习题及参考答案、是非题（正确的划，错误的划“X ）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。（X ）NEN村拜鲜NNWWWNn拦用中甲3、 园管中层流的雷诺数必然大于3000。（X）4、 明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr> 1为急流。（V）5、 水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（X）6、 水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（X）6、 达西定律适用于所有的渗流。（X）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。（V

2、）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。（X）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。（X ）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。（v7）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。（X ）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

3、擦定律适用于所有的液体。（x ）19、 静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（v7）20、 明渠过流断面上各点的流速都是相等的。（X ）21、 缓坡上可以出现均匀的急流。（/）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。（V）24、 满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。（V）25、 水深相同的静止水面一定是等压面。（V）26、 恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（X）27、 紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。（蛆）28、 陡坡上可以出现均匀的缓流。（X ）29、 满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。（V）30、 当明渠均匀流水深大于临界水

4、深，该水流一定是急流。（X ）31、 缓坡上只能出现非均匀流缓流。(X)32、 静水压强的大小与受压面的方位无关。(V)33、 水泵的扬程就是指水泵的提水高度。(X )34、 恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。(X )35、 平坡渠道中不可能发生均匀流。(V)36、 当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(/)37、 水跃只能发生于平底明渠中。(X ) 、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量(2)(1) 大；(2)小；(3)相同 ；(4)无法确定。2、 根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强(1)(1

5、)数值相等；(2)数值不等；(3)仅水平方向数值相等；(4)铅直方向数值最大3、已知水流的沿程水力摩擦系数(1 )层流区 ；3紊流过渡粗糙区4、液体中某点的绝对压强为(1) 1 kN/m2(3) 5 kN/m2(4):兀只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于(2 )紊流光滑区(4 )紊流粗糙区100kN/m 2,则该点的相对压强为，一一2(2) 2 kN/m,、 一2(4) 10 kN/m5、紊流的断面流速分布规律符合(3瓣物线分布;(4飘圆分布。(1 寸数分布；(2声线分布;6、7、长管的总水头线与测压管水头线(1)相重合；(3)相平行，呈阶梯状；渗流的达西公式只能适用于(1)恒定均匀层流 (

6、2)恒定均匀紊流(2)(4)相平行，呈直线;以上答案都不对。(3)恒定均匀流；(4 )非恒定流。(1)8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属(3)(1 )层流区 ；(2)紊流光滑区；(3)紊流过渡粗糙区；(4 )紊流粗糙区。9、堰流的流量与堰顶水头的(2狭;正比。(1) 1/2 次；(2)3/2 次方； (3)2 次方； (4) 1 次方 。10、 溢流坝下泄水流收缩断面水深hco的跃后水深为 hc02 ,形成远离水跃衔接的条件是(3)(1) h t = hc02(2) h t > hc02(3) h t < hc02(4)无法确定11、按重力相似准

7、则设计模型，若几何比尺为 100,则流速比尺为(2)(1) 100;(2) 10 ;(3) 20 ;(4) 50。12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,贝U该点的相对压强为(4)(1) 1 kN/m2(2) 2 kN/m2(3) 8 kN/m 2(4) 10 kN/m213、 静止液体中同一点沿各方向上的压强（1）（1）数值相等；（2）数值不等；（3）仅水平方向数值相等。14、 矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比6等于（2）（1 ）1；（2 ）2；（3 ）3 ;（4 ）4。15、 水泵的扬程是指（2）（1）水泵提水高度；（2）水泵提水高度+吸水管的水头损失；（3）水泵提水高度+吸水管与压

8、水管的水头损失。16、 紊流粗糙区的水头损失与流速成（2）（1） 一次方关系；（2）二次方关系；（3） 1.752.0次方关系。17、 在平衡液体中，质量力与等压面（3）（1）重合；（2）平行；（3）正交。18、 雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（3 ）（1 ）急流和缓流 ；（2 ）均匀流和非均匀流；（3 ） 层流和紊流；（4 ）恒定流和非恒定流。19、 闸孔出流的流量与闸前水头（3成正比（1 ） 1次方 ；（2）2次方 ；（3）0. 5次方。20、共轴水深是指（1）（1）水跃的跃前水深与跃后水深（2）溢流坝下游水流收缩断面水深（3）均匀流水深（4）临界水深21、图示容器中有两种液体，

9、密度 R > R ,则A、B两测压管中的液面必为（2）（1） B管高于A管；（2） A管高于B管；（3） AB两管同高。A E22、紊流的断面流速分布规律符合（1）（1）对数分布；（2 ）椭圆分布 ；（3 ）抛物线分布；（4 ）直线分布。23平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数J （h1 ）与J （h2）的关系是（1）1J（h1）= J（h2）2J（h1）>J（h2）3 J（h）< J（h2）24、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）（1）pa>pb（2）pa<pb（3）

10、 pa = pb （4）无法确定25、 层流断面流速分布规律符合（3）（1 ）对数分布；（2 ）直线分布 ；（3 ）抛物线分布 ；（4 ）椭圆分布 。26、 佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（1）（1）急流和缓流；（2 ）均匀流和非均匀流；（3 ） 层流和紊流； （4 ）恒定流和非恒定流。27、 紊流中粘滞底层厚度 &比绝对粗糙高度 大得多的壁面称为（1）（1）光滑面 （2）过渡粗糙面（3）粗糙面 （4）以上答案均不对三、填空题（在空格中填写正确答案）1、 水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。2、 明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越小

11、。3、 底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。4、 测量明槽流量的主要工具有堰 _、量水槽 _。5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。6、 渗流的达西公式是一 v=kJ_ 。7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。8、 计算明渠均匀流的公式是 Q = acJR?。9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为（1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。10、 底流式消力池中产生的水跃，要求是微淹没形式的水跃消能率高且稳定。11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64,则流速比尺为8 。12、 牛顿内摩擦定律

12、适用条件是牛顿流体 ，层流运动13、 理想液体与实际液体的主要区别是是否存在液体的拈滞性14、 实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞件：外因是边界条件的影 血。15、水跃是水流从_1流过渡到W流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时， 则跃后水深是减小。16、 三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是B- B四、问答题1.什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑， 但是当外界压强变化较大， 如发生水击现象时必须予以考虑。2. 有人说“均匀流一定

13、是怛定流”,这种说法是否正确？为什么？解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。 两者判别标准不同。3. 什么是相对压强和绝对压强？4。写出水力半径 R的表达式。5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。6、明渠的底坡可以分为哪些类型？7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h来判别明渠水流的流态?8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。10明渠均匀流产生的条件是什么？五、作图题（在题图上绘出正确答案）1. 定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并

14、注明曲线名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同）（5分）2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。V0=03、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同，末端有一跌坎）（5分）vo=0总水头线测压管水头V0=0V0=06、绘出图中的受压曲面 AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。AB137、定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。（各渠段均充分长，各段糙率相同）KKi i< i kKKi i< ii 2>i ki 2>iB六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门 AB（1/4圆）,A点以上的水深

15、H = 1.2m,闸门 宽B=4m，圆弧形闸门半径 R=1m,水面均为大气压强。确定圆弧 形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。解：水平分力Px=pc X Ax=74.48kN铅垂分力Py= 丫 x V=85.65kN,静水总压力P2= Px2+ Py2,P=113.50kN,tana= Py/Px=1.15二a=49 °合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d= 0.8m,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I 1=0.2 , V 2=0.5,3=1.0,沿程水头损失系数入=0.024,上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头

16、忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。m ；ZI，*r Th成L ;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I 一 . . V2H = hw = （ ,）4R 2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数R = =d/4 =0.2m,、=0.2 2 0.5 1.0 = 1.9将参数代入上式计算，可以求解得到 3 .v = 4.16m/s , Q = vA = 2.091m /s 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s。3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气（如题图），喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=

17、49kN m2,管路内流速V1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F （可取动量校正系数为1）解：列喷嘴进口断面1 1和喷嘴出口断面 22的连续方程:得喷嘴流量和出口流速为:Q =vA =0.00314v2 =Q =9.9msA2对于喷嘴建立x方向的动量方程P1A1 R =：Q（v2x vx）R =P3 A3 - ：Q（v2 v3） =187.8 N水流对喷嘴冲击力：F与R,等值反向。4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率 n=0.014,底宽b= 1.5m，槽长L = 120m。进口处槽底 高程Z1=52.16m ,出口槽底高程 Z2= 52.04 m,当槽中均匀流水深 ”=1.7m时，试

18、求渡槽底坡 i和通过的流量Q。解： i= (Z1-Z2) /L = 0.001A = bh = 2.55 m2x =b 2h =4.9m_ A _R16 =64.06 m12/sR = = 0.52 m xC =1nv=C(Ri)0.5= 1.46m/s Q= vA= 3.72m3/s。5、有一矩形断面混凝土渡槽 (n=0.014)，底宽b = 1.5m,槽长L = 116.5m。进口处槽底高 程Z=52.06m,当通过设计流量 Q = 7.65m3/s时，槽中均匀流水深 h °=1.7m,试求渡槽底坡 和出口槽底高程Z 26、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴

19、向上喷射。若管嘴出 口至水箱水面的高度 h=5 m,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数a=1。求管嘴的出流速度 v及此射流达到的高度 z。已知水深 H=2 m ,板宽B= 3m。7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置,8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长 b=0.8m，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I 1=0.2 , t 2=0.5 , t 3=1.0,沿程水头损失系数入=0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位差H。v=2 m/s ,管道水击波波9、有一水电站引水钢管

20、，管道长度 L=2000 m,管中水流的流速 速C = 1172 m/s。由于管道末端阀门在 2秒内完全关闭，产生水击。试判断水击类型；并求管中水击压强水头10、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。已知试验段 AB长10 m，管径d= 0.05 m,弯 管曲率半径R= d,管段沿程水力摩擦系数 入=0.0264,实 测AB两端测压管水头差 h = 0.63 cm, 100秒钟流入量水 箱的水体体积为 0.028 m3,试求弯管局部水头损失系数 。11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率 n=0.014,底宽b =1.5m,槽长L = 120m。进口处槽底高程 Zi=52.

21、16m,出口 槽底高程Z2= 52.04 m，当槽中均匀流水深 h0=1.7m时，试 求渡槽底坡i和通过的流量Q。12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量 q = 14.72m"s,当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc22）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？解：1）计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态，3噤=2.81m一 2 hk =3.因为收缩断面水深hc =1.1 m用hk为急流，下游水深ht=4.7m >hk 为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。2)计算收缩断面处夕深hc的共蜿水深hc2起（1 8

22、q1）hc2= 2ghc31.1 c14.722八y：1+8xT -1) -581m2'9.8 勺.135.81m因为hc2Aht ,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。13、矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b= 3m。闸前水深H = 4m,闸下收缩断面水深 hc=0.8m , 已知渠道流量 Q=18m3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计,hv已测得压强 也=0.5m, P2=-0.2m,水管的横 YV断面积Ai=0.002m2, A2=0.001m2,不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量Q

23、为多少?15、管道直径 d = 10 mm ,通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度v = 0.0101 cm2/s。问管中 水流流态属层流还是紊流？若将直径改为d = 30 mm,水温、流量不变，问管中水流属何种流态？16、有一水电站引水钢管，管道长度L=2000 m,管中水流的流速 v=2 m/s,管道水击波波速C = 1172 m/s。由于管道末端阀门在 2秒内完全关闭，产生水击。试判断水击类型；并求管中水击压强水头 Ho17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝，溢流堰宽 b = 10m,在设计水头Hd=2.50m时的流量系数为 md=0.502,堰高P=16m。问：(1)

24、 不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q。(2) 若坝下收缩断面处水深 hc=0.8m，当坝下游水深ht=3.5m时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？18、有一矩形断面渠道底宽b= 1.5m,底坡i = 0.0004 ,糙率n= 0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q 。19、图示一水平放置的弯管，直径 D=0.2 m,转角a =90° , 1- 1断面管轴处的动水压强 为P1=40kN/m2, 2-2断面与大气连通，管中流量为 Q = 0.1m3/s,求水流通过弯管时对管壁 的作用力。(取动能校正系数和动量修正

25、系数均为 1)I 1 _D1412220、求图中圆弧形闸门 AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深 H=4 m ,板宽B= 2m。1821、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率 n = 0.025,宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠 中均匀水深h = 2m,试判断渠道中的明渠水流流态。22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m3/s，底宽为b=5m，水深为h=1m,判断渠内水流是急流还是缓流？如果是急流，试计算发生水跃的跃后水深是多少。23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b= 6 m,闸前水深为 H=4m,闸孔流量系数=0.45,闸门开度e=0.5m,闸底板

26、与渠底齐平。(1) 不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。(2) 若闸下收缩水深 hc= 0.4m,下游水深ht=2.5m,判断闸下水跃衔接的形式，并 确定是否需要修建消力池？。24、如图所示矩形平板闸门 AB宽b=3m , 门重 G=9800N, a =60。，h1 =1m, h2=1.73m。 试求：下游有水时启门力T, 25、有一水平放置的管道(如图)。管径d=10 cm, d2=5 cm。管中流量 Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。i=0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C

27、和流量Q,并判别是急流还是缓流。26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率 n = 0.025,宽b = 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠 中均匀水深h = 2m,试判断渠道中的明渠水流流态。27、有一单孔水闸，平板闸门孔宽=3.0 m,闸门开度 e = 0.5m，闸前水深 H = 6.0 m,闸孔流量系数=0.556,闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。v = 0.0131 cm2/s，水管的直径为 10 cm,管中28、水温10° C时水流的运动粘滞系数为 流速为100 cm/s，试判别水流流态。29、有一矩形断面渠道均匀流，底宽b =10 m,水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014,底坡30、有一