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1、水力学自测试题(二)一、判断题：(每小题2分)(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。()(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。()(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。()(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。()(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。()(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。()(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比B=2。()(8)断面比能沿流程总是减小的。()(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。()(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。()二、填空题：(每小题24分)(1)牛
2、顿内摩擦定律适用的条件是 和。(2)液体中某点的绝对压强为IookN/n?,则该点的相对压强为 kNm2,真空度为。(3)只受重力作用，静止液体中的等压面是 O(4)实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是, o(5)水流在明渠中的流态为缓流时，其水深入标,弗汝德数Fr Io(填写、=、符号)(6)在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越o(7)根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和。(8)在水击计算中阀门关闭的时间Ts 水击相长Tl的水击，称为 水击，把 sr的水击称为 水击。(9)02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
3、程 (指增大、减小或不变)(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。答案：3/2 o(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深久的共短水深履屈几为下游河道的水深，填写、=、符号)(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入l=25,当模型中某点的流速为 V m= o.8ms,则原型中对应点的流速为Vp=m/s 。三、问答题：(每小题34分)(1)什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？（2） “均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数人的变化规律。（4）为什么舍齐公式U = CJ而只适用于阻力平方区？（5）流动相
4、似的含义是什么？（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。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？四、计算题：（1）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为=0.64 m长/ =50 m,两个30折 角、进口和出口的局部水头损失系数分别为C尸0.2, ：=0.5, G尸1.0,沿程水力摩擦系数 =0.024,上下游水位差H=3m,求通过的流量。？（ 10分）（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 =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失儿=05m用压力表测得橡胶管与
5、喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncv如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R,行近流速=0,取动能校正系数和动量校正系数均为K（15分）（3）有一梯形渠道，底宽6=1Om,水深 = 3 m,边坡为1:1,糙率n = 0.014,底坡i=0.001如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。（9分）（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽8= 18m,流量Q=265m%,坝下收缩断面处水深c=Llm,当坝下游水深力尸4.7m时，问：（12分）1）坝下游是否发生水跃？（4分）2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？（4分）3）是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。（4分）水力学自测试题（二）答案一
6、、判断题：（每小题2分）（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：错误（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：正确（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（）答案：错误（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比B=2。（）答案：正确（8）断面比能沿流程总是减小的。（）答案：错误（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。（）答案：错误（10）渗流达西定律适用的条件是恒定均
7、匀层流渗流，并且无渗透变形。（）答案：正确二、填空题：（每小题2 4分）（1）牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 O答案：层流运动，牛顿液体液体中某点的绝对压强为IookN?,则该点的相对压强为kNm2,真空度为 o答案：2,不存在.（3）只受重力作用，静止液体中的等压面是 o答案：水平面。（4）实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是, o答案：（5）水流在明渠中的流态为缓流时，其水深力 标，弗汝德数Fr k（填写、=、符号）答案： O(6)在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越o答案：大。(7)根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为 和 o答案：短管，长管。(8)
8、在水击计算中阀门关闭的时间Ts 水击相长Tl的水击，称为 水击，把 Ts Tr的水击称为 水击。答案：直接，间接。(9)02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。(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。答案：3/2 o(11)泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深色的共挽水深hc屈/h为下游河道的水深，填写、=、符号)答案：填写、=、符号(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺入l=25,当模型中某点的流速为 V m= o.8ms,则原型中对应点的流速为Vp=rn/s。答案：4m
9、s o三、问答题：(每小题3 4分)(1)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。(2) “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。(3)简述尼古
10、拉兹实验中沿程水力摩擦系数人的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中人仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比; 在层流到紊流过渡区，人仅是Re的函数；在紊流光滑区入=f (Re)；过渡区=f2(Re,)； 粗糙区=f3),紊流粗糙区A称为阻力平方区。(4)为什么舍齐公式VZ = CJ后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
11、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I- kJ.四、计算题：（1）图示一跨河
12、倒虹吸管，正方形断面面积为A =0.64 ms长/ =50 m,两个30折 角、进口和出口的局部水头损失系数分别为C尸0.2, ：=0.5, G尸1.0,沿程水力摩擦系数 =0.024,上下游水位差W=3mo求通过的流量。？ （ 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H =hw=（- + Y）- 4R 乙 2g（5分）计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数AR = - = 0.2m,ZZJ = O.2x2 + 0.5 + 1.0 = 1.9将参数代入上式计算，可以求解得到V = 4.16ns , Q = vA = 2.662 m3s（5分）即倒虹
13、吸管内通过的流量为2.662ns。（2）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径Z7.5cm,喷嘴出口直径=2.0cmo水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失爪=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9NCnV。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R行近流速m,=0,取动能校正系（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1一1和喷嘴出口断面2-2 的能量方程（5分）求得喷嘴出口流速和流量为% = j2g5 = 9.9%Q = V2A2 =0.000314 m%（1.5 分）7 + O + O = O + O + - + O.5 2g橡胶管道内的流速
14、为= Q.4=0.7（）6 啖（1分）3 X对于喷嘴建立X方向的动量方程 P3A3-R = PpQ（V2x-V3x）（6.5 分）R = P34 一 夕。（岭一匕）=187.79 N水流对喷嘴冲击力为R = -R即为手握喷嘴所需之力。（I分）（3）有-梯形渠道，底宽Z?=10m,水深 = 3 m,边坡为1:1,糙率W = 0.014,底坡i=0.001.如流动在紊流粗糙区，求通过的流量Q。（9分）解：计算渠道断面水力要素，过流断面面积A = bh+m2 =39m:（1.5分）都用x = b + 2 1 + m2 h = 18.49 m（1.5 分）水力半径（1分）/? = = 2.11 X m
15、C = -R = 80.90m%s 舍齐系数n（2分）通过的流量Q = AC（R ）05= 144.93 m3s （3 分）（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽8= 18m,流量Q=265m%,坝下收缩断面处水深C=LIm,当坝下游水深加二4.7m时，问：（12分）1）坝下游是否发生水跃？（4分）2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？（4分）3）是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。（4分）解：1）计算临界水深标，判断收缩断面和下游水流流态，q = QB =265/18 =14.72 m3sm因为收缩断面水深 色=1.1 m V人为急流，下游水深於=47m标为缓流,所以溢流坝下游必定发生水跃。2）计算收缩断面处水深儿的共聊水深因为 khl ,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。估算消力池深比取水跃淹没系数j= 1.05则池深约为 = j he- hl =1.0535.81 -4.7= 1.40 m
