2022年水力学练习题及参考答案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 水力学练习题及参考答案名师归纳总结 二、单项挑选题填写唯独正确答案的编号 第 1 页,共 13 页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、 依据静水压强的特性,静止液体中同一点各方向的压强（1）1 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只与边界粗糙度有关,可判定该水流属于（4）1层流区2紊流光滑区；3紊流过渡粗糙区4紊流粗糙区；4、 液体中某点的肯定压强为100kN/m2,就该点的相对压强为（2）（1）1 kN/m2（ 2）2 kN/m2（ 3）5 kN/m2（4） 10 kN/m25、 紊流的断面流速分布规律符合（1）1 对数分布；2 直线分布；3 抛物线分布；4 椭圆分布；6、 长管 的总水头线与测压管水头线（1）（1）相重合；（2）相平行,呈直线； （3）相平行,呈阶梯状；（4）以上答案都不对；7、 渗流的达西公式只能适用于（ 1）1 恒定匀称层流2 恒定匀称紊流3恒定匀称流；4非恒定流；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,即可判定该液流属（ 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 成正比；11/2 次；23/2 次方；32 次方；4 1 次方；10、 溢流坝下泄水流收缩断面水深hc0 的跃后水深为hc02 ,形成远离水跃连接的条件是（3）1 ht = hc02 2 ht > hc023 ht < h c024 无法确定11、 按重力相像准就设计模型,如几何比尺为100,就流速比尺为（ 2）（1） 100；（ 2） 10；（3）20；（4）50；12、 液体中某点的肯定压强为108kN/m2,就该点的相对压强为（4）（ 1） 1 kN/m2（ 2）2 kN/m2（ 3）8 kN/m2（ 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、 矩形断面明渠水力正确断面的宽深比 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 +吸水管的水头缺失；3 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头缺失；16、 紊流粗糙区的水头缺失与流速成（ 2）1一次方关系；2二次方关系；31.75 2.0 次方关系；17、 在平稳液体中,质量力与等压面（ 3）（1）重合；（2）平行；（ 3）正交；18、 雷诺数是判别以下哪种流态的重要的无量纲数3 1急流和缓流；2匀称流和非匀称流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11 次方22 次方；30. 5 次方；20、 共轭水深是指 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 匀称流水深（ 4）临界水深21、 图示容器中有两种液体,密度2 > 1,就 A、B 两测压管中的液面必为2 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1 B 管高于A 管；2 A 管高于B 管；3 AB 两管同高；22、 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） 1 Jh1= Jh 2 2 Jh1>Jh2 3 Jh1< Jh 224、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；如两容器内水深相等,就 pa 和 pb 的关系为（1） 1 pa > pb 2 pa < pb 3 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 是判别以下哪种流态的重要的无量纲数（ 1） 1 急流和缓流； 2 匀称流和非匀称流； 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 比肯定粗糙高度 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、 水力模型的重力相像准就是 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,就跃后水深越 小；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、 依据管道运算方法的不同,管道可分类为 长管 和 短管；6、 渗流的达西公式是 _v=kJ_；7、 测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮番量计；8、运算明渠匀称流的公式是QACR i；9、依据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为名师归纳总结 （ 1） 直接水击和 （2） 间接水击；第 2 页,共 13 页10、 底流式消力池中产生的水跃,要求是_微埋没 _形式的水跃消能率高且稳固；11、 按重力相像准就设计的模型中,几何比尺为64,就流速比尺为8 ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 12、 牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动13、 抱负液体与实际液体的主要区分是 _是否存在液体的拈滞性 _ 14、实际液体在流淌时产生水头缺失的内因是 液体的粘滞性,外因是 边界条件的影响；15、水跃是水流从 _急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量肯定,跃前水深增大时,就跃后水深是 减小 ；16、三种液体盛有容器中,如下列图的四条水平面,其中为等压面的是 BB 四、问答题1什么是液体的可压缩性？什么情形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转变的特性；液体可压缩性一般情形下可以不必考虑,但是当外界压强变化较大,如发生水击现象时必需予以考虑；2有人说“ 匀称流肯定是恒定流”,这种说法是否正确？为什么？解： 这种说法是错误的,匀称流不肯定是恒定流；因匀称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 什么是相对压强和肯定压强？4； 写出水力半径 R 的表达式；5、 请分别叙说明渠匀称流水深和临界水深的含义和区分；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、 依据边界条件的不同,水头缺失可以分为哪两类？9、 试表达判定明渠水流流态有哪些方法；10 明渠匀称流产生的条件是什么？五、作图题 在题图上绘出正确答案 2、 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线；v0=0 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总 水 头 线测 压 管 水 头 线v0=0 3、 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 i.1>i k i 2<ik 4、 定性绘出图示曲面A上水平方向的分力AB和铅垂方向压力体；5 分 C5、 定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向；v0=0 v0=0 总水头线测压管水头 v0=0 v0=0 6、 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；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - AB7、 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 < iki >ik六、依据题目要求解答以下各题1、 图示圆弧形闸门 AB1/4 圆, A 点以上的水深 H1.2m,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× A x=74.48kN O R R H A 铅垂分力Py= × V=85.65kN, 静水总压力P2= Px2+ Py 2, P=113.50kN, tan = Py/Px=1.15 =49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心；B 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缺失系数分别为 1=0.2, 2=0.5, 3=1.0,沿程水头缺失系数 =0.024,上下游水位差 H=3m；如上下游流速水头忽视不计,求通过倒虹吸管的流量 Q ；解 ： 按短管运算,取下游水面为基准面,对上下游渠道内的运算断面建立能量方程名师归纳总结 Hh wl2 v第 5 页,共 13 页4 R2 g运算圆管道断面的水力半径和局部水头缺失系数- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - RAd/402.m,02.20 .510.19.将参数代入上式运算,可以求解得到v .4 16 m/s , Q vA 2 . 091 m 3 /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=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v1d1动量校正系数为12 2 解： 列喷嘴进口断面1 1 和喷嘴出口断面2 2 的连续方程：得喷嘴流量和出口流速为：Qv1A 10.00314m3sv2Q99.ms1 R A 2对于喷嘴建立x 方向的动量方程Pp1A 1RQv 2xv 1 xRp3A 3Qv2v3187.8N x 1 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 L120m；进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z252.04 m,当槽中匀称流水深h0=1.7m 时,试求渡槽底坡i 和通过的流量Q；解：i= （Z1-Z2） /L = 0.001Abh2. 55m2 xb2h49.m RA0.52m xC1R1664.06m12/snv=C Ri0.51.46m/s Q= vA= 3.72m 3/s；5、 有一矩形断面混凝土渡槽 n=0.014,底宽 b1.5m,槽长 L116.5m；进口处槽底高程 Z1=52.06m ,当通过设计流量 Q 7.65m 3/s 时,槽中匀称流水深 h 0=1.7m,试求渡槽底坡和出口槽底高程 Z 2？6、图示水箱一侧有一向上开口的短管,箱内水位恒定,水通过管嘴向上喷射；如管嘴出口至水箱水面的名师归纳总结 高度 h=5 m,短管的总水头缺失是短管流速水头的0.2 倍,取动能校正系数=1；求管嘴的出流速度v 及此第 6 页,共 13 页射流达到的高度z；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7、 求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置,已知水深 H=2 m,板宽 B3m；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缺失系数分别为 1=0.2, 2=0.5, 3=1.0,沿程水头缺失系数 =0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s；如上下游的行进流速水头忽视不计,求上下游水位差H；v=2 m/s,管道水击波波速C1172 m/s；9、有一水电站引水钢管,管道长度L=2000 m,管中水流的流速由于管道末端阀门在 2 秒内完全关闭,产生水击；试判定水击类型；并求管中水击压强水头 H；10、测定 90° 弯管的局部水头缺失系数的试验装置如题图所示；已知试验段AB 长 10 m ,管径 d0.05 m,弯水Ah B管曲率半径 Rd,管段沿程水力摩擦系数 0.0264 ,实测 AB 两端测压管水头差h0.63 cm,100 秒钟流入量水箱的水体体积为 0.028 m3,试求弯管局部水头缺失系数；11、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽 b1.5m,槽长 L 120m；进口处槽底高程Z 1=52.16m ,出口槽底高程Z 2 52.04m,当槽中匀称流水深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q14.72m2/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？名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解： 1运算临界水深 hk,判定收缩断面和下游水流流态,由于收缩断面水深hk3q2314 . 722.281m g.98hc =1.1 m 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；由于2）运算收缩断面处水深hc的共軛水深 hc21 5.81m hc2h c18q231 2ghc1 . 11814 . 72 229 8.1 . 1 3hc2ht ,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b3m；Hhc闸前水深 H4m,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；p 11 2d 1 d 2214、已知如下列图水平安装的文丘里流量计,1h v已测得压强 p 1 =0.5m,p 2 =-0.2m,水管的横断面积 A 1=0.002m 2,A2=0.001m 2, 不计水头缺失,求通过文丘里流量计的流量 Q 为多少？15、 管道直径 d = 10 mm,通过流量 Q = 20 cm3/s,运动粘度 = 0.0101 cm2/s；问管中水流流态属层流仍是紊流？如将直径改为 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 C1172 m/s；由于管道末端阀门在 2 秒内完全关闭,产生水击；试判定水击类型；并求管中水击压强水头 H；17、 某矩形断面河道中建筑有一座 WES 堰型溢流坝,溢流堰宽 b10m,在设计水头Hd=2.50m 时的流量系数为 md=0.502,堰高 P1=16m；问：（ 1）不考虑侧收缩和埋没影响,求通过堰型溢流的流量 Q；（ 2）如坝下收缩断面处水深 hc=0.8m,当坝下游水深 h t=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？名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 18、有一矩形断面渠道底宽b 1.5m,底坡 i0.0004,糙率 n 0.014,当槽中匀称流水深h0=1.7m 时,试求通过的流量Q ；D= 0.2 m,转角 =90° , 11 断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m219、图示一水平放置的弯管,直径,22 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系数均为1）1 D 20、 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1 2 2 H=4 m,板宽 B 2m；A H B 21、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,渠中匀称水深h =2m,试判定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,判定渠内水流是急流仍是缓流？假如是急流,试运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b6 m,闸前水深为H=4m ,闸孔流量系名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 数 =0.45,闸门开度 e=0.5m,闸底板与渠底齐平；（ 1）不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量 Q；（ 2）如闸下收缩水深 hc 0.4m,下游水深 ht=2.5m,判定闸下水跃连接的形式,并确定是否需要修建消力池？；Hh c h th3h124、如下列图矩形平板闸门AB 宽 b=3m,h2T门重 G=9800N, =60° , h1 =1m, h2=1.73m ；试求：下游有水时启门力T ,H=25、有一水平放置的管道如图 ；管径 d1=10 cm,d2=5 cm；管中流量 Qv=10 L/s；断面 1 处测管高度2 m；不计管道收缩段的水头缺失；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；h =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,渠中匀称水深2m,试判定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；28、水温 10；C 时水流的运动粘滞系数为 = 0.0131 cm2/s,水管的直径为 10 cm,管中流速为 100 cm/s,试判别水流流态；29、有一矩形断面渠道匀称流,底宽b =10 m,水深h = 3 m,糙率n = 0.014,底坡 i=0.001 ；如名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 流淌在紊流粗糙区,求谢才系数 C 和流量 Q,并判别是急流仍是缓流；30、有一虹吸管 如图 ；已知管径 d=10 cm, h1=1.5 m, h2=3 m,不计水头缺失,取动能校正系数 1；求断面 cc 中心处的压强pc；b 3.0 m,闸门开度e=0.5 m,闸前水深H 6.0 m,闸孔流量系数32、 有一单孔水闸,平板闸门孔宽 =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；e33、某单孔 WES 型有用堰,孔净宽=18.0 m,上游堰高P=35m,堰顶水头H=3.2m,已知有用堰的流量系数 m=0.502 ,不考虑侧收缩系数影响；堰下游收缩断面的水深 hc=0.5m,收缩断面的宽为 54m,下游水位低于堰顶,下游水深 ht=3.5m；（ 1）求通过有用堰的流量 Q（ 2）确定堰下游水跃连接形式,说明堰下游是否需要修建消能设施？（ 3）如采纳底流式消能,消能池中的水跃应达到什么要求？H名师归纳总结 hcht第 11 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 34、 图示直径为20mm,长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中,出口比水库水面低13 m,已知沿程水头缺失系数 =0.04,进口局部水头缺失系数 =0.5,求泄流量 Q ； 按短管运算 35、图示左边为一封闭容器,盛有密度 12 1000kg/m3 的水, 深度 h1 = 3 m ；容器侧壁装有一测压管, H= 0.5 m；右边为敞口盛水容器,水深h2=2.2 m；求中间隔板A、B、C 三点的压强； 10 分36 、已知如下列图的文丘里管,管路中通过流量Q = 10 l/s,d1 =5 cm, p1 =78.4 Pa,假如使 2 断面产生真空压强为6.37kPa,问 d2 应为多少？（不计水头缺失）（ 10 分 h0=1.7m 时,1d 1p 12d212hv37、 有一矩形断面渠道,底宽b 1.5m,底坡 i0.0004,糙率 n 0.014,当槽中匀称流水深试求通过的流量Q , 并判别是急流仍是缓流；b =18 m ,流量Q =265 m3/s ,坝下收缩断面处38、 某矩形断面渠道中筑有一溢流坝；已知渠宽名师归纳总结 水深 hc = 1.1m 当坝下游水深ht =4.7 m 时,问：第 12 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （ 1）、坝下游发生何种形式的水跃？（ 2）、是否需要修建消能工？H名师归纳总结 hcht第 13 页,共 13 页- - - - - - -