水力学模拟题库带答案

下列物理量中，有量纲的数为（）a） A.佛汝德数a） A.佛汝德数Frb） C.渗流系数k2.缓坡明渠中的均匀流是（a）A.缓流B,急流D.堰流流量系数m）C.临界流D.可以是急流或缓流管流的负压区是指测压管水头线（）A在基准面以下的部分B.在下游自由水面以下的部分C.在管轴线以下的部分 D.在基准面以上的部分有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2,则其均匀流水深h1和h2的关系为（）A.h1>h2 B.h1<h2 C.h1=h2D.无法确定对于并联长管道，每根管道的（）相等。A.流量B.切应力C.沿程水头损失 D.水力坡度平衡液体的等压面必为（）A.水平面B.斜平面C.旋转抛物面 D.与质量力正交的面理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时，（）A整个流场内各点的总水头（z+p/y+u2/2g）相等B只有位于同一流线上的点，总水头（z+p/Y+u2/2g）相等C沿流线总水头（z+p/y+u2/2g）沿程减小D沿流线总水头（z+p/y+u2/2g）沿程增加有一溢流堰，堰顶厚度为2m，堰上水头为2m，则该堰流属于（）A.薄壁堰流B.宽顶堰流C.实用堰流 D.明渠水流同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）A.增大B.减小C.不变D.不一定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A.1B.5C.2D.4有一明渠均匀流，通过流量Q=55m3/s，底坡i=0.0004，则其流量模数K=.水泵进口真空计的读数为pk=24.5KN/m2，则该处的相对压强水头为m矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量q=1m3/s，则该水流的佛汝德数Fr=。宽顶堰的总水头H0=2m,下游水位超过堰顶的高度h=1.4m，此时堰流为 出流。渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为 。已知谢才系数C=100m1/2/s，则沿程阻力系数人= 。当液流为流时，流线与迹线重合。直径为1m的管道中的水流，其水力半径为。画出如图示曲面ABC上的水平压强分布图与压力体图。画出如图短管上的总水头线与测压管水头线。，上罚有三段不同底坡的棱柱体渠道首尾相连，每段都很长，且断面形状、尺度及糙率均相同。试定性画出各段渠道中水面曲线可能的连接形式。四、计算题（本大题分5小题，共52分）（本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB,宽为1m（垂直于纸面方向），半径R=1m，h1=2m，h2=3m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。2.（本小题10分）有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=3m，在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m，不计行进流速，求管道中通过的流量。L/21m（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角。=30。,渐变段长L=10m,渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径q=0.2m，流速匕=戚/s,形心点相对压强水头P1/7=50m水柱高，出水管直径d=0.1m，不计水头损失，试求固定段管路所受的2作用力R和Ry。（本小题10分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深H=8m，闸门开度e=2.5m，闸下游水深h=4.5m，闸门宽度b=8m，（闸门垂向收缩系数t£2=0.625，堰流的流量系数m=0.34，闸孔出流的流量系数^=0.60-0.18e/H），不计行进流速，试求：（1） 通过水闸的流量；（2） 判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

答案：一、 单项选择题（20分）5.C10.DTOC\o"1-5"\h\zC 2.A3.C 4.B5.C10.D6.D 7.B 8.C 9.A二、 填空题（16分）2750m3/s2.5m0.32m自由出流矩形/或均匀分布0.00784恒定流0.25m三、 作图题一、计算题1. （10分）画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）；TOC\o"1-5"\h\z水平方向静水总压力：Px=yhcA=9.8x2.5x1x1=24.5KN（―） （2分）垂直方向静水总压力：P=yV=9.8x（3x1x1-兀x12/4）=21.71KN（个） （2分）z 总静水总压力：P=\p+P2=t'24.52+21.712=32.73KN （1分）与水平方向的夹角：9=tg-1P=tg-12171=41.5。 （1分）P24.5距底部B点的垂直距离：e=Rsin9=1xsin41.5。=0.663m （2分）2.（10分）以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程：TOC\o"1-5"\h\z得hf/2=1m （4分）列水箱和出口断面能量方程得，3=2+如2/2g+V2/2g（&=0.5）所以V=舛g/3=3.615m （5分）Q=VA=3.615x0.1x0.1x兀/4=0.0284m3/s=28.4//s （1分）3.（12分）V=（djd2）2V=4m/s,Q=VA1=0.0314m3/s （1分）以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程：z+p+斜咋=二+p+^22 取a=a=1 （3分）Y 2g 2y 2g 1 2- 12 p 420+50+——=10xsin30。+p+—,19.6 y19.6得马/y=44.23m水柱，即p2=9.8x44.23=433.5KN/m2 （2分）而p1=9.8x50=490KN/m2，取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为R和Ry，（水流方向为x轴，与水流方向垂直为y轴） "x方向大的动量方程：pA-pA-Gsin300-R=pQ（PV—PV）取。=。=111 22 x 22J1 1r2RX=P]A]-p2A2-Gsin30o-pQ（V2-*）'=490x0.0314-433.5x0.00785-2x0.5-1000x0.0314（4-1）/1000=15.93—3.4—1—0.9=10.9KN （3分）y方向的动量方程：Ry-Gcos300=0R=Gcos300=2x0.866=1.73KN （2分）y水流对管壁的作用力与Rx和Ry大小相等，方向相反。（1分）（10分）（1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以为闸孔出流（1分）假定为自由出流（1分）Q=Rbe<2gH=（0.6-0.18x0.3125）x8x2.5xy'19.6x8=136.2m3/s（2分）h=£2e=0.625x2.5=1.563mq=Q/b=17.03m3/smh〃=h〈1+8云-1）=些（「 -1）=5.42mc2gh3 2 9.8x1.5633由于ht>h：，所C闸孔为自由出流，假设正确。（2分）⑵’°hk=3'aq2/g=31x17.032/9.8=3.09m（1分）由于hc<hk，所以出闸水流为急流，又ht>hk，所以下游河道为缓流（1分）则下游水流衔接形式为远驱式水跃（1分）要设消能工。（1分）一、 单项选择题（填写唯一正确答案的编号）（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.液体动力粘滞系数^的单位是（）A.m2/s B.（N.s）/m2 C.N/m2 D.Pa/s流线与等势线的关系为（）A.平行B.斜交C.正交D.不确定在下列底坡渠道中，不可能发生明渠均匀流的底坡为（）A.平坡B.缓坡C.陡坡D.临界坡两种矩形断面渠道，其过水面积A,糙率n,底坡i均相等，但是底宽b及水深h不同，渠道一b]Xh]=4mX1m，渠道二b2Xh2=2mX2m，比较渠道中通过的流量相对大小为（）A.Q]>Q2 B.Q]=Q2 C.Q1<Q2 D.无法确定管道发生水击现象时，其水流类型为（）A.有压、恒定均匀流 B.无压恒定非均匀流C.有压、恒定非均匀流 D.有压非恒定流水流在等直径管中作恒定流动时，其测压管水头线沿程（）A.下降B.不变C.上升 D.可上升，亦可下降串联管道，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.水力坡度相等粘性底层厚度5随雷诺数Re的增大而（）A.增大B.不变 C.减小 D.不定圆管水流中的下临界雷诺数等于（）A.2000 B.1500 C.3000 D.5000宽b=2m的矩形明渠中，通过的流量Q恒定，水深从h]=1m渐变到h2=2m，其雷诺数之比Re1/Re2为（）A.1/2 B.2 C.4/3 D.3/2二、 填空题（在空格中填写正确答案）理想液体流动时，切应力丁=。地下河槽的浸润线共有—条。两条梯形断面渠道，其边坡系数m、底坡i及底宽b均相等，但粗糙系数n1>n2，在通过相等流量时，其均匀流水深（即正常水深）的相对大小为h1h2。管道中的水击过程可分为—个阶段。5.处于相对平衡的液体中，等压面与 力正交。6.如图所示，B点的相对压强pB=KN/m2。（Y水银=13.6Y水）

（题6图）（题（题6图）图示长管中，A点的相对压强pA=米水柱。尼古拉兹试验表明，当管道的尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流区的变化为。9.水力坡度是单位长度流程上的 。层流时，沿程水头损失hf与断面平均流速的—次方成正比。三、 简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）什么是绝对压强，什么是相对压强？均匀流具有的特征是什么？流线为什么不能相交？圆管层流和紊流粗糙区时的沿程水头损失分别与速度的一次方和二次方成正比，而两种流态下都能应用达西公式b\LV2fd2g计算沿程水头损失，它们是否矛盾？为什么？渗透系数k值的确定有哪几种方法?四、 计算题图示一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面m，管内液面压强p0=7.8N/cm2，左支管与大气相通，求左侧管内水面距容器液面的高度h=？为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d=1.5m的虹吸管，当不计水头损失时，求虹吸管顶部s处的压强。水密封容器，液面上气体的相对压强po=0.5个大气压，在容器底部接一段管路，管长L=4m,与水平面夹角为30°，管径d=50mm，若管路进口断面到液面的水头H=5m，水流的总水头损失hw=2.3v2/（2g），求流量Q（容器内水面保持不变，容器内水流速度近似为零）。已知一射流在平面上以速度v冲击一斜置平板，平板和射流的夹角a=60。，如不考虑（图为题）水头损失即v=V]=v2且取动量系数为1，试证明两分流的流量比S=3。（注，不考虑水流%和平板的摩擦力）水力学试题（B）答案一、单项选择题1.B 2.1.B 2.C3.A4.B5.D6.A7.6.A7.A8.C9.A10.D二、 填空题TOC\o"1-5"\h\z零4>四质量力9.82光滑区、过渡粗糙区、粗糙区9.沿程水头损失10.一三、 简答题绝对压强是以绝对真空为基准的压强，相对压强是以当地大气压强为基准的压强。①过水断面为平面，过水断面形状、尺寸沿程不变；同一流线上的流速相等，流速分布相同，平均流速相同；动水压强按静水压强分布。因流线上任一点的切线方向代表该点的流速方向，如果流线相交，在交点出就会出现两个切线方向，而同一时刻同一点流体质点不可能同时向两个方向运动。TOC\o"1-5"\h\z64 64 64v4.不矛盾。层流时，入和Re成反比，即：X= = =，则Revdvdv1 .lv2 64vlv2 [七d云=斯.d.展，即hf5。“，△、 ，lv2 -,△、lv2 ,一而紊流粗糙区X=f（刁）hf=x^2-=f（d）,d,2~，即hf8v2经验法，室内测定法，野外测定法。四、 计算题水解：设容器内水面延长线交左、右测压管水于A、B点，则由连通器原理p=p=p+y-300=7.8+9.8x10-3x300=10.74(N/cm2)

p=p+『•h,h=(p一p)/y ,而p=p=10.74(N/cm2)Ba Ba BC则。=(10.74-9.8)/(9.8x10-3)=0.94/(9.8x10-3)=95.92cm-0.96m（答：左侧管内水面距容器液面的高度为0.96m。）解：当不计水头损失时，管中的流速V=42gH=12x9.8x3=7.668m/s对水面和S点列能量方程得：V2 pz+ 1——S=02gy7.6682p=-(2+ )•y=-49kN/m2TOC\o"1-5"\h\zs 2g或水面S点和出口断面列能量方程:V2 p V2(2+3)+——+%=——2g y 2g^―^=—5mh2o解：以出口断面中心为基准对水面和出口断面列能量方程：0.5x9.8x104(5+取哗+ 9.8x103 +0'2g8.44m/s3.3cc'2g8.44m/s3.3=0二0+.聂8+&x22兀QV2A2=&44X4X0.052=0.0166m3/s=16.61/s4.解：由连续性方程：Q=Q1+q2x方向列动量方程：PPQv—(PpQvcos60+PpQv)=0VQ11 11 2222P=P1=P2=1扬州大下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（）A.运动粘滞系数 B.动力粘滞系数C.体积弹性系数 D.体积压缩系数临界坡明渠中的均匀流是（）A,缓流B,急流C.临界流D.可以是急流或缓流下列情况中，总水头线与测压管水头线重合的是（）A.实际液体B.理想液体 C.长管D.短管有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数和底坡相同，糙率勺>形，则其均匀流水深h1和h2的关系为（）A.h1>h2 B.h1<h2 C.h1=h2 D.无法确定下列水流中，时变（当地）加速度为零是（）A.恒定流B.均匀流C.层流D.一元流某陡坡渠道，临界水深为1.5m，正常水深为1.0m，当实际水深为1.3m时所发生的水面曲线为（）A.a1 B.a2 C.b1 D.b2静止液体中某点的真空压强水头为1m，则该点的绝对压强为（）A.107.8kN/m2B.88.2kN/m2C.9.8kN/m2D.-9.8kN/m2下列水流中，属于非恒定有压流的是（）A.堰流B.水跃C.水击D.闸孔出流一管径从大到小渐缩的管道中，雷诺数沿水流方向（）A.增大B.减小C.不变D.不一定沿程水头损失与流速一次方成正比的水流为（）A.层流B.紊流光滑区 C.紊流过渡区 D.紊流粗糙区1.有一管径d=0.4m的管道，其糙率n=0.025,则水力半径为 m，其流量模数K=m3/s。静水压强的特性为、有一溢流堰，堰顶厚度为10m，堰上水头为2m,则该堰流属于；堰上总水头H0=2m,下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m,此时堰流为 出流。理想液体与实际液体最主要的区别在于 。渗流达西公式的适用条件为 ，渗流杜比公式与渗流达西公式的区别在于。已知谢才系数C=40祖1/2/s，则沿程阻力系数人=。当液流为流时，流线与迹线重合。正坡明渠渐变水流的水面曲线共条，而正坡地下河槽中渐变渗流的浸润曲线共条。描述液体运动的两种方法分别为 、。1.（本小题12分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB，宽为2m（垂直于纸面方向），半径R=1m，«=2m，h2=3m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。2.（本小题10分）有一长度L=10m的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=2.5m，沿程阻力系数入=0.02，不计行进流速，管道进口及阀门的局部阻力系数分别为*0.5、Z2=1.5。求:（1） 阀门全开时管道中通过的流量。（2） 阀门由全开突然关闭时管道中的水击压强水头。（水击波波速为1000m/s）3.（本小题14分）如图示一直径d]=0.15m的钢管，水平放置，其末端用螺栓连接一收缩段，水流通过收缩段流入大气中，出口断面直径d2=0.05m，已知管中流速为V1=3m/s，不计水头损失，求螺栓所受作用力。5.（本小题10分）已知一矩形渠道糙率n=0.02,底坡i=0.0001，底宽b=4m，在发生均匀流时，过水断面形状满足水力最优（佳）断面。求：（1） 均匀流时渠道通过的流量；（2） 均匀流时佛汝德数及临界水深。（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深H=6m，闸门开度e=2m，闸下游水深hf=3m，闸门宽度b=4m，（闸门垂向收缩系数%=0.625，堰流的流量系数m=0.34，闸孔出流的流量系数^=0.60-0.18e/H），不计行进流速，试求：（1） 通过水闸的流量（自由出流）；（2） 判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。《水力学》（A）答案一、单项选择题1-A；2-C； 3-C；4-A；5-A6-D；7-B； 8-C；9-A；10-A填空题0.1m;1.6兀x0.12/3=1.083祖3/s静水压强的方向垂直指向作用面；同一点不同方向上的静水压强大小相等宽顶堰；自由出流理想液体不考虑液体的黏滞性层流均匀渗流；达西公式适用于均匀渗流而杜比公式适用与非均匀渐变渗流0.049恒定流8；2拉格朗日法、欧拉法三、计算题1解：水平分力：Px=PghcxAx=1000x9.8x1.5x2x1=29400N=29.4kN (3’)垂直分力：丸Pz=pgV=1000x9.8x(2x1x2-2x汀x12)=23806.2N=23.806kN(3’)合力：TOC\o"1-5"\h\zP=、p+P2=t'29.42+23.82=37.83kN (2’)方向：与x方向的夹角为一P 23一8060=arctg^^=arctg =arctg0.8097=39.00 (2)\o"CurrentDocument"X .作用点距水箱底部距离：e=Rsin0=1xsin390=0.629祖(2’)2解：(1)列水箱断面和出口断面的能量方程(出口断面中心所在平面为基准面)，得:(5’).LV2.V2 v2V2nL V2(5’)H八d京*1曷*项+五=°万*1*2+°慕=5^所以V=切gH/5=侦19.6x2.5/5=3.13彻/s兀TOC\o"1-5"\h\zQ=VA=3.13xx0.12=0.02458祖3/s (2’)4(2)AH=—V=1°°°x3.13=319.4m (3’)g9.83解：Q=VA=V［生d2=3x生x0.152=0.053m3/s (1’)11141 4v2=V1(d1/d2)2=3X32=27m/s (1’)列管道和出口断面的能量方程：p1 %*2 p2 a2V22%+-1+11=二。+—2+22+hPg 2g 2 pg 2g w代入数据得:p 32 2720+a+疝=0+0+—+0所以：P1=360kN/m2 (5’)兀P1=p1A1=360x-^x0.152=6.36174kN=6361.74N(1’)尸2=0 (1，)假定螺栓对水流的作用力为R(方向左)则由动量方程得：E乌=P1-P2-R=PQ(P2V2-P1V1) (2，)(2’)即：R=P-pQ(V2-V1)=6361.74-1000x0.053(27-3)=5089.74N水流对螺栓的作用力R’=R，方向向右。(1(2’)解：(1)u= =x2一y2(2’)du 1-瑟)=J""2y)=0所以为无旋流 (3’)d^=udx+udy=(x2-y2)dx+(-2xy)dyxy4==x3/3-y2x+C (3’)5解：(1)水力最优断面时，水深h=2m(1’)则水力半径R=-=—虬=4x2=1m(1’)x b+2h4+2x2TOC\o"1-5"\h\zV=—R2/3=v0-0001」2/3=0.5m/s (2’)\o"CurrentDocument"n 0.02Q=V-=Vbh=0.5x8=4m3/s (2’)Fr=工=.05 =0.113 (2’),!gh v'9.8x2]— .1 h=3：—=3：(4/4)2=30.102=0.467m (2’)c[g9.86解：(1)|i=0.60-0.18。/H=0.60-0.18x2/6=0.54 (1’)Q=.be^2gH=0.54x4x2x「19.6x6=46.85m3/s (4’)hc=£2e=0.625x2=1.25m (1’)q=Q/b=46.85/4=11.71m3/s/mh/: 8q2 1.25/8x11.712h"=」(1+——1)=——(,1+ 1)=4.15m (4’)c2I ghC 2 9.8x1.253由于h"c=4.15m<ht=3m所以是远驱式水跃'衔接 (2’)需设置消能工 (2’)下列物理量中，无量纲的数为（）动力粘滞系数（动力粘度）门 B.渗透系数kC.堰闸侧收缩系数" D.谢齐系数C某变径管的雷诺数之比Re1:Re2=1：2,则其管径之比d1:d2为（）A.2：1 B.1：1C.1:2 D.1:4下列论述正确的为（）液体的粘度随温度的减小而减小；静水压力属于质量力；相对平衡液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面；急变流过水断面上的测压管水头相等。明渠水流中发生b2型水面曲线，则该水流为（ ）A.均匀的缓流；B.均匀的急流；C.非均匀的缓流；D.非均匀的急流；5.断面单位能量E随水深h的变化规律是（ ）A.E存在极大值 B.E存在极小值C.E随h增加而单调增加 D.E随h增加而单调减少有两条梯形断面渠道1和2，已知其底坡、边坡系数、糙率和底宽相同，但流量Q]>Q2,则其均匀流水深h1和h2的关系为（）A.h1>h2 B.h1<h2C.h]=h2 D.无法确定某输水管道长度L=1000m，若发生水击时水击波速a=1000m/s，则水击周期为（）秒。TOC\o"1-5"\h\zA.1B.2C.3 D.4渗流的达西定律适用的条件，除渗透介质是均质各向同性外，还要满足：（ ）A.恒定非均匀渐变流； B.恒定非均匀层流C.恒定均匀紊流 D.恒定均匀层流两沿程阻力系数相同且长度相同的并联圆形管道，已知d=2d，则流量之比Q:Q为（） 1 2 1 2

A.1:2A.1:2B.1:22.5C.1：28/3D.1:216/3层流的沿程阻力系数（ ）A.仅与雷诺数有关 B.仅与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关 D.是常数1.有一管径d=4m的管道，其糙率〃=0.025,则谢才系数为m0.5/s，沿程阻力系数为。恒定流动的加速度为零，均匀流动的加速度为零。雷诺数的物理意义是表示惯性力和力之比；而佛汝德数的物理意义是表示惯性力和力之比。TOC\o"1-5"\h\z明渠层流的流速分布为 形；而恒定渐变渗流的流速分布为 形。5.平底水闸闸下出流的水跃淹没系数表示的和比值。6.液体质点运动的基本形式包含平移、旋转、和。.单位流程上的水头损失称为 。.液体平衡微分方程的积分条件。图示长管中，A点的相对压强pA=米水柱。星水面if定 ___三、计算题（本大题分6小题，共70分）1.（本小题12分）某半圆柱面挡水建筑物，半径A=2m，宽度b=2m，距自由液面h=2m的上端A与一挡水板相连，求（1）求曲面下端B的绝对压强和相对压强；（2）试计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。（本小题10分）有一长度为L=10m的有压管道连结两水池（不计水池中流速），管径d=0.1m，两水池水位差Z=3.5m，在L/2处装一测压管，已知管道进口和出口的局部阻力系数分别为0.5和1.0，管道沿程阻力系数为0.02，求（1）管道中通过的流量；（2）测压管水面比下游水池水面高多少。矽——J1（本小题14分）如图一矩形断面渠道，底宽为3m,渠底在某处抬高0.3m，水深原来是2m,抬高后水面降低0.1m,流量为6m3/s,（1）求1-1和2-2两断面间的水头损失；（2）求水流对坎的冲击力。5.（本小题10分）已知一矩形渠道糙率n=0.02,底坡i=0.0001，临界水深为%=5m，在发生均匀流时，过水断面形状满足水力最优（佳）断面。求：（1） 均匀流时渠道通过的流量；（2） 均匀流时渠道断面尺寸。6.（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深H=4m，闸门开度e=1m，闸下游水深«=2m，闸门宽度b=2m，（闸门的流速系数中=0.98，堰流的流量系数m=0.34，闸孔出流的流量系数p=0.60-0.18e/H），不计行进流速，试求：（1） 通过水闸的流量，并判别闸下是自由出流还是淹没出流；（2） 判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。《水力学》（A）答案（水工04级，2006-07-05）一、 单项选择题1-C；2-A； 3-C；4-D；5-B；6-A；7-B； 8-D；9-B；10-A二、 填空题40；0.049当地；迁移粘滞；重抛物线；矩下游水深；收缩断面跃后水深线变形；角变形水力坡度质量力有势92三、 计算题1解：（1）B点绝对压强：TOC\o"1-5"\h\zpfB=pa+pg（h+2R）=98+9.8x（2+2x2）=156.8kN/m2 （2，）B点相对压强：pB=p'B-p=156.8-98=58.8kN/m2（2，）（2）水平分力：Px=PghxAx=pg（h+R）2Rb=9.8x（2+2）x4x2=313.6kN （2，）垂直分力：P=pgV=pg-R2b=9.8x-x22x2=123.15N（2，）z 2 2 ,合力：P=脖：+P；=t'313.62+123.152=336.9kN（1，）方向：与X方向的夹角为

P123.15(1’)0=arctgp=arctg313&=arctg0.393=(1’)X作用点距水箱底部距离:e=R-Rsin0=2(1-sin21.44。)=2(1-0.3655)=1.269m (2’)或距水面e，=h+2R-e=6-1.269=4.731m2解：（1）列上下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）:+&出+&出出_ 10V2 _V2=(0.5+1.0+0.02x)——=3.5——0.12g 2g(3’)所以有V2=1，即V=4.43m/s，则Q=-d2V=314x0.12x4.43=0.0348m3/s（2’）2g 4 4（2）列测压管断面和下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）：V!+庭人上

2V!+庭人上

2g d2g(3’)所以h=0.5人4—=0.5x0.02 -x1=1m(2’)d2g 0.1⑴v1Qbh1=1⑴v1Qbh1=1m/s（1’）；V2Q= 6bh2—3x(2-0.1-0.3)=1.25m/s(1’)列出上下游断面的能量方程（基准面取为上游河底）：（1’）(2’)P」%匕2 p2 a2V(2’)TOC\o"1-5"\h\zZ[+~1+11=二。+~2+-^2+h1y2g2y 2g ^所以h=(7+p+乌^2)-乙+*+a2V2^=(2+0+上)-(1.9+0+^252)=0.1-0.0287=0.0713mw1y 2g 2y2g 19.6 19.6(2’)(2)取1-1和2-2断面间水体受力分析，取水流方向为x方向，列x方向动量方程：(1’)P-P-R=pQ(pV-pV) (1’)1 2 22 11 ()P=1pgH2b=0.5x9.8x22x3=58.8kN (1’)1 2 2 、/P=2pgh2b=0.5x9.8x(2-0.1-0.3)2x3=37.632kN(1’)R=P-P-pQ(p2V2-p1V1)=58.8-37.632-6(1.25-1)=19.668kN (2’)水流对坎的冲击力与R大小相等，方向相反。(1’)

解：（1）竺+4=T+1=0 所以存在流函数不清（2’）exoydw=udy-udx=(y-x)dy-(y+x)dx=d(y2/2-x2/2-xy)(2’)(1’)1OuOu、 1,八⑵①乙=2（M一带）=2（1-1）=0 所以为无旋流（2，）d^=udx+udy=(y-x)dx+(y+x)dy=d(-x2/2+y2/2+xy)(2’)(1’)解由矩形明渠临界水深公式h(1’)所以：解由矩形明渠临界水深公式h(1’)所以：q=\gh3=气；9.8x53=35m3/simk水力最优断面时(b=2h)，面积A=bh=2h2Abh 2hxh水力半径R=—= = x b+2h2h+2h均匀流公式Q=1AR5/2(1’)n(1’)(1’)h2(1’), — 1_h.即bq=2hq=2h, — 1_h.即bq=2hq=2h2()2/3i1/2 (1’)n2所以h=(22/3丛)3/5=(22/30.02x35)3/5=111.123/5=16.88mi1/2 V0.0001b=2h=2x16.884=33.77m (1’)(2’)Q=bq=33.77x35=1182m3/s (1’)6解：e/H=1/4=0.25<0.65 所以是闸孔出流 (1’)P=0.60—0.18e/H=0.60—0.18x0.25=0.555由于忽略行近流速，所以H=H0假定自由出流(1’)Q=pbe^gH=0.555x2x1xv19.6x4=9.83m3/s (2’)单宽流量q=Q/b=单宽流量q=Q/b=9.83/2=4.914m2/s/m(1’)收缩水深公式:7 4.912=h+ c19.6x0.982h2c=h+1283ch2c(1’)迭代公式：■1.283 .'1.283h=' =■ c\H-hc*4-hc得：h=0—h =0.566m—h=0.611m—h =0.615m—h =0.616mTOC\o"1-5"\h\zc(0) c(1) c(2) c(3) c(4)取h=0.616m (2’)c7〃h' 8q2八0.616/、 8x4.912昨苛(广箕—D 91^7-1)=2%6m (2’)\ c由于h：=2.576m<h.=2m （1’）所以是远驱式水跃衔接 （1’），也验证了是自由出流，所以假设正确 （1’）需设置消能工 （1’）下列物理量中，单位可能为N/m2的物理量为（）。运动粘滞系数（运动粘度）；B•体积模量；C.流量模数； D.单位质量力断面面积相同的圆形和正方爽有压管道，圆形和方形管道的水力半径之为（ ）A.M/2 B./2C.兀/2 D.1下列论述错误的为（ ）静止液体中任一点处各个方向的静水压强大小都相等；静水压力只存在于液体和与之相接触的固体边壁之间；实际液体的动水压强特性与理想液体不同；质量力只有重力的液体，其等压面为水平面。某棱柱体渠道，临界水深为1.0m，正常水深为1.5m，当实际水深为1.3m时所发生的水面曲线为（ ）A.a1 B.a2C.b1 D.b2在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将（）A.增大 B.减小C.不变 D.以上都有可能有两条梯形断面渠道1和2，已知其底坡、边坡系数、流量和底宽相同，但糙率勺>理，则其均匀流水深h]和h2的关系为（）A.h]>h2 B.h]Vh2C.h1=h2 D.无法确定突然完全关闭管道末端阀门发生直接水击，已知水击波速a=980m/s,水击压强水头△H=250m,则管中原来的流速V0为A.1.5m/sB.2.0m/sC.2.5m/sD.3.0m/sTOC\o"1-5"\h\z8.恒定渐变渗流的流速分布为（ ）A.三角形直线分布；B.矩形分布 C.抛物形分布 D.对数分布两糙率相同长度相同的并联圆形管道，已知d〔=2d2，则流量之比Q:%为（）A.1:2B.1:22.5 C.1:28/3 D.1:216/3阻力平方区的紊流的沿程阻力系数（ ）A.仅与雷诺数有关 B.仅与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关 D.是常数1.液体的粘滞性随温度的升高而 。断面比能的沿程变化规律dE^/ds=0,则该水流为流。断面单位总水头的沿程变化规律dH/ds=0,则该液体为液体.宽顶堰上的闸孔的淹没条件为 。5.恒定流是各空间点上的运动参数都不随 变化的流动。水跃函数相等的两个不同水深称为 。若正常水深正好等于该流量下的，相应的渠道底坡称为临界底坡。当底坡、粗糙系数和断面面积一定时，使的断面形状，称为水力最优断面。当堰顶厚度与堰上水头的比值介于0.67与2.5之间时，这种堰称为。真实渗流的流渗流模型的流速。处于相对平衡的液体中，等压面与 力正交。紊流中粘性底层的厚度随雷诺数的增大而 。流中只有沿程阻力系数。动能修正系数的大小取决于 。并联管道的相等。（本小题12分）有一矩形平面闸门与水平方向成。=450，宽度b=2m（垂直于纸面方向），两边承受水压力，如图所示。已知R=4m，h2=2m。求（1）A点的相对压强及绝对压强；（2）闸门上静水总压力的大小及其作用点的位置。（本小题10分）有一长度为L的有压管道连结两水池（不计水池中流速），管径d=0.1m,两水池水位差Z=3.5m，在L/2处装一测压管，其水面高出管轴线h=1m已知管道进口和出口的局部阻力系数分别为0.5和1.0,求管道中通过的流量。宁 T-H_二▽（本小题14分）用螺栓将喷嘴固定在圆管上，如图所示。已知管径及喷嘴出口直径分别为D]=6cm,和D2=2cm。喷嘴的局部水头损失系数Z=0.08（对应于喷嘴出口流速），喷嘴出口流速V2=20m/s。求螺栓所受的拉力。（取动能校正系数及动量校正系数均为1）。6.（本小题14分）在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的曲线形实用堰，上下游堰高均为七=P2=7m，堰上水头为H=1.5m，堰宽8=10m，下游水深h「=2m（堰流的流量系数m=0.502，流速系数中=0.95），不计行进流速，试求：（1） 通过堰的流量，并判别闸下是自由出流还是淹没出流；（2） 判断堰下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。水力学》（B）答案

（水工04级补考用）一、单项选择题9-D；10-B1-B；2-B； 3-B；4-C；5-C；6-B；7-C；8-B；二、1填空题降低2均匀流3理想4hs/H0>0.85时间6共轭水深710临界水深大于811流量最大质量912实用堰减小13均匀流14流速分布15沿程水头损失三、计算题1解：pA=pg«-Pgh2=19.6kN/m2 （4’）左边水压力：P=pghA=9.8x2x―4—x2=221.75kN （1’）1 c11 sin45o作用点距底部（沿闸门方向）1y=—xa31y=—xa3sin45（1’）——=1.886m（1’）03sin45。右边水压力:P=pghA=9.8x1x—2—x2=55.44kN（1’）2c22 sin45o i'作用点距底部（沿闸门方向）1h2=—X 2—= 3sin45。 3sin45°=0.943m(1’)合力：P=P-P=221.75-55.44=166.31kN （1’）作用点距底部（沿闸门方向）221.75x1.886—55.44x0.943166.31=2.20m(2’)相应水深（左边）hD=h-ysin45°=4-2.20xsin45°=2.444m (1’)2解：列测压管断面和下游水池断面的能量方程（基准面取下游水池水面）：,V2 V2hh+京=&出京=（3’）所以hf=2h=2m （2’）列水箱断面和出口断面的能量方程（基准面取下游水池水面），得：尸V2尸V2 V2U1京U2京=2*L5集=(3’)V2/2g=(Z-2)/1.5=1m (1’)即V=4.43m/s，则Q=-d2V=3,144X0.12X4.43=0.0348m3/s (1’)解连续方程：v1q（2分）对1-1，2-2断面列能量方程av2 pav2厂v2*一%*福+或*2g(部)2 202+ 9 =0+0+ +0.08Pg2X9.81 2X9.81202X 2x9.81p1=2.13x105N/m2Q=v2A2=4X3.14X0.022X20=6.28x10-3m3/s（5分）（1分）（1分）P1=p1.A]=2.13x105x4x3.14x0.062=6.02x10（1分）P2=0 (1分)对所取坐标系列动量方程：P-P-R=ppQ(v-v)6.02x102-0-R=1.0x103x6.28x10-3x(20-1x20)6.02x102-R=1.12x102TOC\o"1-5"\h\zR=490N (3分)..・螺栓所受的拉力为490N。 (1分)4解：(1)u=—=2xy(2’)x dxu=——=x2-y2 (2’)y 8y（2）du 3udx dy所以存在流函数 （3’）dx=2xydx-(y2—x2)dy=d(-y3/3+x2yV==-y3/3+x2y+C(3’)(1’)(1’)解：(1)R=bh0 =3.2(1’)(1’)b+2h0 3.2+2x1.6C=1R1/6=^^x0.81/6=38.54m0.5/sn0.025(1’)A=bh=5.12(1’)0TOC\o"1-5"\h\zV=Q/A=6/5.12=1.17m/s (1’)— v2 1.172 ,、v=SRJ,J=——= =0.00115 (2’)C2R38542x08hf=Jl=0.00115x500=0.576m (1’)V1.17 _(2)Fr=-^==9816=0.295 (2，)_：(hV)2=‘a6*1.17)2=0.71m\ 9.8(2’)… …P7^_h解:(1)因为^2=V2且sV0,所以是自由出流(2’)H1.5HQ=mb鼻H3/2=0.502x10x、顽x1.51.5=40.8m3/s(3’)(2)单宽流量q=Q/b=40.8/10=4.08m3/s/m (1’)收缩水深公式:q2 . 4.082H+P=h+ =h+ =h2c2g中2h2 c 19.6x0.952h2 'cc0.941+ h2c(1’)迭代公式:7 '__0.941h= c\IH+P-h:0.941］：8.5—hc得：h(0)=0—h⑴=0.333m—h⑵=0.339m—h⑶=0.340m—h⑴0.340m取h=0.34mc(2’)h 8q2 0.34h=了*i菲-1)c8x4.082 一1)=2.996m9.8x0.343(2’)由于h〃=2.996mVh=2m （1’）所以是远驱式水跃衔接 （1’），需设置消能工（1’）水力学模拟试题及答案（一）1、选择题：（每小题2分）（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、 1kN/m2 b、2kN/m2 c、5kN/m2 d、10kN/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、1.54mb、2.0ma、1.54mb、2.0m、2.45md、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;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，长度比尺七二100,则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米，入Q=1000； b、10米，入Q=100；c、1米，入q=100000； d、10米，入q=100000。答案：d模型中水深为0.1米，2、判断题：(每小题2分)误(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：错确(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。()答案：正确(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。()答案：正误(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流()答案：错确(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比6=2。()答案：正误(8)断面比能沿流程总是减小的。()答案：错(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 错误确(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3、填空题：(每小题2〜4分)牛顿内摩擦定律适用的条件是 和。答案：层流运动，牛顿液体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.只受重力作用，静止液体中的等压面是。答案：水平面。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。水流在明渠中的流态为缓流时，其水深hhk，弗汝德数Fr1。(填写＜、=、〉符号)答案：〉， ＜。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。答案：大。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。在水击计算中阀门关闭的时间Ts＜水击相长Tr的水击，称为水击，把Ts〉Tr的水击称为水击。答案;直接，间接。气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。溢流堰的过堰流量与堰顶水头的次方成正比。答案：3/2。泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深h「，ht(ht为下游河道的水深，填写＜、=、〉符号)答案：填写＜、=、、〉符号按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入「25,当模型中某点的流速为v「o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=m/s。答案：4m/s。4、问答题：(每小题3〜4分)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。“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。简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数入的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中入仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，入仅是Re的函数；在紊流光滑区入=f(Re)；过渡区入=f(Re，白)；粗糙区入=f3(R)，紊流粗糙区又称为阻力平方区。 R为什么舍齐公式v=C.JR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）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=0.64m2，长l=50m,两个30。缓流缓流疽k-N11Li>缓流缓流疽k-N11Li>i3K__N° b2 急流■■■*''-*,_KN3折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为Zi=0.2,Z2=0.5,Z3=1.0，沿程水力摩擦系数入=0.024,上下游水位差H=3m。求通过的流量Q? （10分）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V2H=h广（*猥+E&）公 （5分）计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数R=—=0.2m, £&=0.2x2+0.5+1.0=1.9X将参数代入上式计算，可以求解得到v=4.16m/s,Q=vA=2.662m3/s （5分）即倒虹吸管内通过的流量为2.662m¥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=5.5m。由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强P=4.9N/cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速V0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。（15分）

动能校正系数和动量校正系数均为1。（15分）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V2H+0+0=0+0+土+0.5 （5分）2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2=0gx5=9.9m/Q=v2A2=0.000314m3/ （1.5分）橡胶管道内的流速为v3=Q=0.706叹 （1分）3对于喷嘴建立X方向的动量方程pA-R=PpQ