水力学综合练习题

1、水力学综合练习题一、 是非题 你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1.牛顿内摩擦定律适用于层流运动和牛顿流体。 （ ）2.根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。 （ ）3.根据能量方程水流，水流总是从位置高的地方向位置低的地方流动。 （ ）4.层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。 （ ） 5.明渠水流的急流和缓流是用佛汝德数Fr判别的，当 Fr1时为急流。 （ ）6.均匀流过水断面上各点的测压管水头都相同。 （ ）7.明渠水流的断面比能沿流程总是增加的。 （ ）8.渗流模型中的渗流流速与实际渗流流速相等。 （ ）二、单项选择题1.静水中若某点的真空压强是20kPa，则其相对压强

2、是 （ ）（A）118 kPa （B）78 kPa （C）-20 kPa （D）-78 kPa 2.水力最佳断面是 （ ） （A）湿周一定，面积最小的断面， （B）面积一定，通过流量最大的断面，（C）最低造价的断面， （D）最小糙率的断面3.紊流中粘滞底层厚度 d 比绝对粗糙度D大得多的壁面称为 （ ）（A）光滑面 （B）过渡粗糙面 （C）粗糙面 （D）以上答案均不对4.当水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （ ）（A）层流区 （B）紊流光滑区 （C）紊流过渡区 （D）紊流粗糙区5.明渠中发生 a1 型水面曲线，则水流属于 （ ）（A）急流 （B）缓流 （C）均匀流 （

3、D）层流6.过堰水流的流量Q与堰顶水头H的 （ ）（A） 1/2次方成正比 （B） 3/2次方成正比 （C） 2次方成正比 （D） 1次方成正比 三、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？2简要叙述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪几种？它们各自适用的条件是什么？四、计算题HROABR1.图示圆弧形闸门AB（1/4圆）， A点以上的水深H1.4m，闸门宽度b= 4m，圆弧形闸门的半径R=1m，水面为大气压强。试确定圆弧形闸门AB的静水总压力大小及其方向。 2.测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d0.05m

4、，弯管曲率半径Rd，管段沿程水力摩擦系数0.0264，实测AB管段两端测压管水头差h0.63m，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部水头损失系数。3.某矩形断面渠道中有一平板闸门，平板闸门宽b=4m。闸前水深H=3.8m，闸下收缩水深hc=0.7m，已知闸孔通过的流量Q=20m3/s。忽略水流和边界的摩擦阻力，求水流作用于闸门上的作用力，并与按静水压强分布图计算作用于闸门上的作用力相比较。 4.某矩形断面渠道，通过的流量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。 参考答

5、案：一、是非题1. 2. 3.× 4. × 5. 6. 7. × 8. × 二、单项选择题1. C 2. B 3. A 4. D 5. B 6. B 三、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：液体的可压缩性是指：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之而发生改变的特性。液体的可压缩性在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简要叙述泄水建筑物下游消能的主要形式有哪几种？它们各自适用的条件是什么？解： 泄水建筑物下游消能的主要形式有底流消能、面流消能、挑流消能和消力戽消能，其中底流消能和挑

6、流消能应用最多。底流消能需要修建消力池，工程量较大，适用地质条件较差的水库泄水建筑物下游和河道闸下游消能；面流消能要求下游水位变幅较小；挑流消能适用地质条件较好的高水头泄水建筑物下游的消能。四、计算题1、图示圆弧形闸门AB（1/4圆）， A点以上的水深H1.4m，闸门宽度b= 4m，圆弧形闸门的半径R=1m，水面为大气压强。试确定圆弧形闸门AB的静水总压力大小及其方向。解：弧形闸门AB在铅垂面的投影面的形心水深为1.4+0.5=1.9 m 水平分力 Px=pcAx=g hc×bR=74.48kN 压力体体积 V=bHR+b×0.25R2= 8.74m2 铅垂分力 Py=gV

7、=85.65kN 静水总压力 P2= Px2+ Py2 P=113.50kN tana= Py/Px=1.15 a=49° 合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、测定90°弯管的局部水头损失系数的试验装置如图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d0.05m，弯管曲率半径Rd，管段沿程水力摩擦系数0.0264，实测AB管段两端测压管水头差h0.63m，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部水头损失系数。 解：（1）先求弯管内的流速： （2）再求沿程水头损失，由达西公式： （3）最后求局部水头损失系数，已知总水头损失： 答：弯管

8、内的流速为，沿程水头损失为，局部水头损失系数为0.77。3、某矩形断面渠道中有一平板闸门，平板闸门宽b=4m。闸前水深H=3.8m，闸下收缩水深hc=0.7m，已知闸孔通过的流量Q=20m3/s。忽略水流和边界的摩擦阻力，求水流作用于闸门上的作用力，并与按静水压强分布图计算作用于闸门上的作用力相比较。 11Fp1111V1FRxV2Fp2解：取控制体计算流速 v1=Q/A1=1.32m/s vc=Q/Ac=7.14m/s 上游断面动水压力 FP1=gH12b/2=9.80×3.82×4/2=283.02kN 下游断面动水压力 FP2=ghc2b/2=9.604kN 列x向动量方程 Fx=Q(v2-v1) 即 FP1- FP2-=Q(v2-v1) 闸门上的动水压力 = FP1- FP2-Q (v2-v1)=157.02kN 按静水压强分布图求作用在闸门上的静水压力 =g(H-e)2b/2=164.84kN 可见静水压力后者大于闸门上的动水压力前者。 4、某矩形断面渠道，通过的流量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。 解： 渠道内的流速 v = Q/A=Q/（bh）= 6m/s 计算佛汝德数 Fr = v/（gh）1/2=6/（9.8×1）1