【水力学】-《水力学》复习题及答案

水力学复习题一、判断题1、在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔B，并安装一U形水银压差计，如图所示。由于AB两点静水压强不等，水银液面一定会显示出 h的差值（ ）2、小流量时三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些（ ）3明渠非均匀流特点是明渠的底坡线水面线总水头线彼此不平行水深沿程变。 ）4、谢才公式既适用于有压管流，也适用于无压明槽流（ ）5、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关（ ）6、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等（ ）7、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上（ ）8、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（ ）9、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰，只取决于堰壁厚度（ ）10、在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的（ ）、管壁光滑的管子一定是水力光滑管（ ）12、恒定流时，迹线与流线重合（ ）13、静止水体,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强-50（ ）14、平面静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心（ ）15、紊流中由于液体质点相互混掺，互相碰撞，因而产生了液体内部各质点间的动量传递，造成断面流速分布的均匀化（ ）16、静压强大小与受压面方位无关（ ）17、短管在自由出流时的流量系数等于在淹没出流时的流量系数（ ）18、扩散管道中的水流一定是非恒定流（ ）19、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面（ ）20、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失（ ）21、圆管中层流的雷诺数必然大于3000（ ）22、只要下游水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流（ ）23、当1＜Fr1＜1.7时，水跃为波状水跃，表面没有旋滚存在，故消能效果差。称有表面旋1/9滚的水跃为完全水跃（ ）24、切应力与剪切变形速率成线性关系的流体是牛顿流体（ ）二、单项选择题1、静止液体中同一点各方向的压强（ 。A．仅水平方向数值相等；B．数值不等； C．数值相等； D．铅直方向数值最大。2、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。3、串联管道，无支流分出，则各管段的（ 。A．流量相等 B．切应力相等 C．沿程水头损失相等 D．水力坡度相等4、静水压力的方向（ 。A．与受力面平行； B．与受力面斜交；C．与受力面外法线方向一致； D．与受力面内法线方向一致。5、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的（ 。A．1/2 B．1/3 C．2/3 D．1/46、对于实用堰，对水流特性影响最大的是（ 。A．上游直线； B．堰顶曲线； C．下游直线； D．反弧段。7、S2型水面曲线是发生在（ 。A．缓坡渠道中的缓流； 坡渠道中的缓流；C．缓坡渠道中的急流； 陡坡渠道中的急流。8、断面平均流速v与断面上每一点的实际流速u的关系是（ 。A．v=u； B．v<u； C．v>u； D．v≤uv≥u。9、比较重力场（质量力只有重力）中，水和水银所受的单位质量力的大小（ 。A．f水<f水银；B．f水=f水银；C．f水>f水银；D．不一定。10在应用恒定总流的能量方程可选用图中的那几个断面作为计算过水断面（ 。A．1，2，3，4，5； B．2，3，4； C．2，4； D．1，3，5。、管流的负压区是指测压管水头线（ 。A．在基准面以下的部分； 在下游自由水面以下的部分；C．在基准面以上的部分； D．在管轴线以下的部分。2/912、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（ 。A．J(h1)=J(h2) B．J(h1)>J(h2) C．J(h1)<J(h2) D．无法确定K13、自由式宽顶堰的堰顶水深h（ ）临界水深h。KA．小于 B．等于 C．大于 D．无法确定14、紊流中粘性底层厚度比绝对粗糙高度大得多的壁面称为（ 。A．光滑面 B．过渡粗糙面 C．粗糙面 D．以上答案均不对1、粘性流体总水头线沿程的变化是（ 。A．沿程上升；B．沿程下降；C．保持水平；D．前三种情况都有可能。16、在已知通过流量Q、渠道底坡、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是（ 。A．给定水深h，求底宽； B．给定宽深比，求水深h与底宽；C．给定最大允许流速［v］

，求水底 与底宽；h bmaxh bD．给定水力坡度J，求水深h与底宽b。17、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（ 。A．缓流 B．急流 C．临界流 D．可以是急流或缓流。18、一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（ ）倍。2A．1 B． C．2 D．42K19、临界底坡i（ 。KA．iK>0 B．iK<0 C．iK=0 D．都有可能20、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。21、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数（ 。A．急流和缓流； B．均匀流和非均匀流；C．层流和紊流； D．恒定流和非恒定流。22、液体中粘性摩擦力的大小与（ ）无关。A．两流层间速度差； B．液体种类； C．流层的接触面积； D．接触面压力。2、恒定流是（ ：A．流动随时间按一定规律变化； B．各空间点上的运动要素不随时间变化；C．各过流断面的速度分布相同； D．迁移加速度为零。24、外延管嘴的正常工作条件是（ 。A．管长等于3-4倍的管径； B．管<(3-4)d，作用水头大于9米水柱；3/9C．作用水头小于9米水柱； D．管=(3-4)d，作用水头小于等于9米水柱。三、填空题1已知二元明渠断面的流速分布为抛物线如图示则其切应力分布~y为 分布，切应力最大值处。2、根据堰流的水流特征，分为薄壁堰、 和 。3垂直放置的矩形平板挡水水深静水总压力P的作用点到水面距离为 。4、处于相对平衡的液体中，等压面与 力正交。5若正常水深正好等于该流量下相应的渠道底坡称为临界底坡当底坡小于临界底坡，则该底坡称。6、明槽水流有三种流态： 、 和临界流。7、断面比能的沿程变化规律dES/ds0，则该水流为 流。8、根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和 。四、绘图题1、请作出明渠恒定流的水面曲线（两段均为缓坡）4/92、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线，并标明符号。V0≠03、绘出图中二向曲面ABCD的压力体图，标出方向。六、计算题1、一弧形闸门如图所示，闸门宽度b=4m，圆心角φ=45°，半径r=2m，闸门旋转轴恰与水面齐平。求水对闸门的静水总压力。5/92、有一条混凝土衬护的长直矩形渠道，b=2.0m，水深0.7m，通过流量1.6m3/s，底坡i 0.002混凝土护面n=0.014试判断该渠道的水流是急流还是缓流？请分别用临界水深、临界底坡判别。3、在矩形渠道中修筑一大坝。已知单位宽度流量为15m3/s，水深h1=5m，h2=1.76m，求作用于单位宽度坝上的力F。假定摩擦力与水头损失不计。参考答案和评分标准一、判断题：错对对对对 对对错错对 错对对错对，对对错对对错错对错二、单项选择题CBADA BDDBD DAAAB DBDAC ADBD三、填空题1、线性或者直线；渠底y=0。2、实用堰、宽顶堰3、2m4、质量力5、临界水深，缓坡6、缓流，急流7、均匀流8、短管，长管四、绘图题6/91、2、3、五、解答题F F pA ghA 9.81.4141.414439.19kNPx c x c x2铅直分力：F F gVg( R2 hh)b22.34kN11Pz827/9静水总压力的大小：FP

F2Px

F2Pz

45.11kNF静水总压力与水平方向的夹角：arctan

Pz29.68FPx静水总压力的作用点：ZD

Rsin2sin29.68

1m2、解 过水断面面积 Abh20.71.4流速vQA1.61.41.143m/s用临界水深判别单宽流量 qQb1.60.72.286m3/s.m临界水深 hK

q23 g

2.286239.813

0.615m因为临界水深小于正常水深，所以该水流为缓流.用临界底坡判别临界流过流断面面积 AK

bhK

0.70.6150.5305临界流过流断面湿周 K

b2hK

0.720.6151.93m过流断面水力半径 RK

KAKA

0.53051.930.275m谢齐系数 C

1R16 1 0.2751657.6K n 0.014混凝土护面n0.014)流量模数 KK

ACk K

R 0.53050.27516.02m3/sK临界底坡 i

Q2 1.62 0.00998K K2K

16.022因为i0.002i 0.00997 所以该水流为缓流。K3、解：取隔离体8/9总压力：

PpA11 1 11

1hA2 1 1

2

551221PpA 1hA221

1.761.7612

2 2 29.81

15

8.523

12.5R1.55R=（12.5-1.55-8.45）=2.59.8=24.5KN则水对坝的作用力F=-R=-24.5KN9/9环境水力学水库的污染指标：化学需氧量、总磷和五日生化需氧量。海域的污染指标：无机氮和活性磷酸盐。有哪些为特为河口区“避” 能举例。三种净化：物理净化：稀释、扩散、沉积化学净化：氧化分解、凝聚（悬浮物沉淀，淤泥吸附）生物净化：微生物的氧化分解相互关系：交织在一起。外来物质；对环境造成非预期的影响，或影响资源的质量外来物质进入水体、且造成了水质的破坏污染分类： Pointsource(点源)；Nonpointsource 瞬时源、持续源（恒定、非恒定） III 毒？有机？金属？放射性？细菌？热?污染物分类：无毒有机物 (降解消耗溶解氧 水体富营养化)无毒无机物 (盐水入侵)有毒有机物 (农药/化工产品 难分解 在生物体累计)有毒无机物 (剧毒无机盐，氧化分解)重金属(微量即有毒)放射性物质(各种射线，危害显然)细菌(动物排泄物)热污染(热废水-破坏水生生物生态环境)浓度（描述水体污染程度的指标）定义为：在单位体积的水中含有的污染物质量常用单位（mg/l、ppm）S稀释度样品总体积与样品中所含污水体积之比、相对浓度：P=1/S，样品内的污水体积率分子扩散、随流输运、紊动扩散、剪切扩散的定义与区别。分子扩散：分子的布朗运动引起的物质迁移。污染物由于分子扩散作用，在单位时间内按一定方向通过一定面积的污染物质量与该方向的浓度梯度成正比。条件：物质有浓度梯度，从浓度高向浓度低的地方移动。特点：分子扩散与温度和压力也有一定的关系；分子扩散不可逆随流输运：含有物质随水流质点的流动而产生的迁移。条件：紊态水流特点：紊动扩散强弱与水流旋涡运动有关。紊动能够传递物质与其能够传递能量和动量的原理类似。剪切分散：由于流速在空间分布的不均匀，导致污染物质点之间相对位置的变化，从而导致的污染物在空间的重新分配！剪切分散本质上是一种随流输运!c分子扩散系数的估算：12、矩法单位m

2/s

qDxEyy *Eyy *uh如果能求得k和e能求解，从而知道我们的紊动扩散系数。纵向紊动扩散系数K=5.86u*h剪切离散系数的估算：理解下面这段话：1：理论推导2K=5.93hu*（hu*为剪切流速）方法3；矩法v2221K 2tt2t t12 1 （时间二次矩，第一种矩法是空间二次矩）对圆管层流的纵向分散系数（4.24-2-3）的理解—单纯记忆无效，只有理解才能正确答题！方程4-2-1中：瞬时值u，c等于时均值—层流；无紊动扩散；D为分子扩散系数。4-2-1c=cb+Cm;u=ub+V4-2-1经过一番推导到了4-2-5。对方程4-2-5的理解极为重要。请看，该方程有左右两项。b00右端：分子扩散导致的在横截面上的污染物通量度=0；位置保持不变；污染物柱体向圆管下游整体保持移动。（即剪切分散。由于纵向剪切分散，横截面上出现污染物梯度出4-2-524-2-5cb向上的解析表达式。cbK幸运的是，对于圆管层流，我们知道其速度在横向分布，即方程4-2-9。于是，通过推导，能最终得到方程4-2-13，即圆管层流条件下纵向分散系数K的理论表达式。c

uc

Dx

c

Dy

c

Dz

cSt x y z x

x

y

y

z

z的证明推导过程。各项物理意义。各个局部的物理意义。适应范围：所有水流UCEX、EY、EZ为何书本上没有S?如何使之出现。上式为何没有剪切分散项，如何使之出现。zbhuc zbh zh z dz ucdz( b )uc ( b)uc x x

zh x zz z b zbh

b b zh z u)(Cc)dz( b

)(uc) (

b)(uc)bxbzbbb

b b

z h x zzbh

zh z uCUcuc)dz( b

)(uc) (

b)(uc)bxbzb

b b bb

z h x zbhUC b

zh

zh z x x

(ucbb

)dz( bx

zh

( b)(uc)x zb bzb一般假设：

1zbhuch bbz

dzKx

CC。b理解：x=0x=L把这个空间，划分成Ndx；则dx=L/N；控i，i=1,2,3，NiiABii+-*/数学表达式欲计算i控制体未来时刻浓度的值（即 ，上式中其他变量必须为已知。这就叫做：i控制体未来时刻的值的解能定下来。称之为定解条件；包括如下几个部分。dtdxD+E+