水力学模拟试题及答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/25 15:33:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/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、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、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; 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

(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。

1

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λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为

a、 1米,λQ =1000; b、10米,λQ =100; c、1米,λQ =100000; d、10米,λ 答案:d

2、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β=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匀层流渗流,并且无渗透变形。 ( ) 答案:正确 3、填空题:(每小题2 ~ 4分)

(1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 层流运动 和 牛顿液体 。

(2) 液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为

??2???kN/m2,真空度为不存在. 。

(3) 只受重力作用,静止液体中的等压面是??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??液体存在粘滞性??, ?边界的影响????。 (5) 水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h????? hk,弗汝德数Fr??????1。

(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??大??。

2

Q=100000。

(7) 根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为??短管??和??长管?。

(8) 在水击计算中阀门关闭的时间Ts ? 水击相长Tr的水击,称为?直接?水击,把Ts ? Tr的水击称为??间接?水击。

(9) a2型水面曲线是发生在??陡坡? 坡上的 ?缓流??流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数

Fr沿程 ?减小?(指增大、减小或不变)

(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的??3/2???次方成正比。

(11) 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

hc’’ ????????ht(ht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λL=25,当模型中某点的流速为v m=

o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=??4???m/s 。

4、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)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到

?紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re); 过渡区λ=f2(Re, );粗糙区λ=f3R( ? ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。 (4)为什么舍齐公式 R i 只适用于阻力平方区? v ? C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。

3

R

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)

v0=0 测 压 管 水 头 线 总 水 头 线 v0=0 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) Ki 1iK 解: N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1iKKN3 6、计算题: (1) 图示一跨河倒虹吸管,正方形断面面积为 A=0.64 m2,长 l =50 m,两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2,ζ2=0.5,ζ3=1.0,沿程水力摩擦系数λ=0.024,上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? ( 10分)

4

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

lv2???) H?hw?(? (5分) 4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

A R??0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9

? 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2.662m3/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 =5.5 m。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)

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

2v2?0.5 (5分) H?0?0?0?0?2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2?2g?5?9.9m

s3 Q?v2A2?0.000314m

(1.5分) s橡胶管道内的流速为

Qm ?0.706 v3? (1分) sA3 5