2023年水力学综合练习题.pdf

优秀学习资料 欢迎下载 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 比绝对粗糙度 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 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 （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 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。H R O A B R 优秀学习资料 欢迎下载 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。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。水 h A B Hch低的地方流动层流一定是均匀流紊流一定是非均匀流明渠水流的急流和相等二单项选择题静水中若某点的空压强是则其相对压强是水力最佳断糙面粗糙面以上答案均不对当水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度优秀学习资料 欢迎下载 参考答案：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 hcbR=74.48kN 压力体体积 V=bHR+b0.25R2=8.74m2 铅垂分力 Py=gV=85.65kN 静水总压力 P2=Px2+Py2 P=113.50kN tan=Py/Px=1.15 =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水头损失系数。体体积为 0.28m3，试求弯管内的流速、沿程水头损失和局部 解：（1）先求弯管内的流速：水 h A B 低的地方流动层流一定是均匀流紊流一定是非均匀流明渠水流的急流和相等二单项选择题静水中若某点的空压强是则其相对压强是水力最佳断糙面粗糙面以上答案均不对当水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度优秀学习资料 欢迎下载 smtAVAQ/43.1405.010028.02 （2）再求沿程水头损失，由达西公式：mgdlhf55.08.9243.105.0100264.0222 （3）最后求局部水头损失系数，已知总水头损失：mhhhhjfw63.0 mhhhfj08.055.063.0 77.043.108.08.92222jgh 答：弯管内的流速为sm/43.1，沿程水头损失为m55.0，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。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=g H12b/2=9.80 3.82 4/2=283.02kN 下游断面动水压力 FP2=g hc2b/2=9.604kN 列 x 向动量方程 Fx=Q(v2-v1)即 FP1-FP2-RxF=Q(v2-v1)闸门上的动水压力 RxF=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 PxF=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）1/2=1.921.0 渠道内的水流为急流 Hch 1 1 Fp1V1 FRx V2 Fp2 低的地方流动层流一定是均匀流紊流一定是非均匀流明渠水流的急流和相等二单项选择题静水中若某点的空压强是则其相对压强是水力最佳断糙面粗糙面以上答案均不对当水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度优秀学习资料 欢迎下载 水跃的跃前水深 h=1m，根据共轭水深计算公式，跃后水深为 hc=hc（1+8 F12）1/2-1）/2=1（1+8 1.922）1/2-1）/2=2.26m 即发生水跃所需的跃后水深为 2.26m。低的地方流动层流一定是均匀流紊流一定是非均匀流明渠水流的急流和相等二单项选择题静水中若某点的空压强是则其相对压强是水力最佳断糙面粗糙面以上答案均不对当水流的沿程水头损失系数只与边界粗糙度