水力学模拟试卷

1水力学模拟题1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（C）（A）118kPa（B）78kPa（C）-20kPa（D）-78kPa2.水力最佳断面是（B）（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）（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λ只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（D）（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（B）（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（B）（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7.明渠均匀流可能发生在：（B）A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道；C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。8.某水库水深为10m处的绝对压强为：（D）A.10kPa；B.98kPa；C.147kPa；D.196kPa。9.在圆管流中，层流的断面流速分布符合：(C)A、均匀规律；B、直线变化规律；C、抛物线规律；D、对数曲线规律。10.圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（B）A.3(l～4）d，mH90；B.3(l～4）d，mH90；C.l(3～4)d,mH90；D.l(3～4)d,mH90。11.粘性液体总水头线沿程的变化是：（A）A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持不变；D.前三种情况都有可能。12．下列物理量中，单位可能为2/mN的物理量为（B）。A．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13．断面面积相同的圆形和正方形有压管道，圆形和方形管道的水力半径之为（B）A．2/B．2/C．2/D．114．下列论述错误的为（B）2A．静止液体中任一点处各个方向的静水压强大小都相等；B．静水压力只存在于液体和与之相接触的固体边壁之间；C．实际液体的动水压强特性与理想液体不同；D．质量力只有重力的液体，其等压面为水平面。15．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(C)A．a1B．a2C．b1D．b216．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(C)A．增大B．减小C．不变D．以上都有可以17．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n1n2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（B）A．h1h2B．h1h2C．h1=h2D．无法确定18．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ΔH=250m，则管中原来的流速V0为CA．1.5m/sB．2.0m/sC．2.5m/sD．3.0m/s19．恒定渐变渗流的流速分布为（B）A．三角形直线分布；B．矩形分布C．抛物形分布D．对数分布20．两糙率相同长度相同的并联圆形管道，已知212dd，则流量之比21:QQ为(D)A．2:1B．5.22:1C．3/82:1D．3/162:121．阻力平方区的紊流的沿程阻力系数（B）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．是常数二、填空题1、液体的粘滞性随温度的升高而降低。2、断面比能的沿程变化规律0/dsdEs，则该水流为均匀流。3、断面单位总水头的沿程变化规律0/dsdH，则该液体为理想液体.4、宽顶堰上的闸孔的淹没条件为8.0/0Hhs。5、恒定流是各空间点上的运动参数都不随_时间_____变化的流动。6、水跃函数相等的两个不同水深称为__共轭水深____。7、水力最优矩形断面的宽深比是2，其水力半径等于水深的一半。8、水的运动粘滞系数随温度的升高而_降低_，它的单位是m2/s。9、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而减小。10、明渠均匀流的水深和断面平均速度等物理量沿程不变。11、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将减小，临界水深将不变。12、由于薄壁堰具有稳定的流量和水头关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量。13、若正常水深正好等于该流量下的___临界水深________，相应的渠道底坡称为临界底坡。14、当底坡、粗糙系数和断面面积一定时，使__流量最大_____的断面形状，称为水力最优断面。15、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__实用堰____16、真实渗流的流速_关于______渗流模型的流速。17、处于相对平衡的液体中，等压面与质量力正交。318、紊流中粘性底层的厚度随雷诺数的增大而减小。19、均匀流流中只有沿程阻力系数。20、动能修正系数的大小取决于流速分布。21、并联管道的沿程水头损失相等。三、计算题（共65分）1、图示圆弧形闸门AB（1/4圆），A点以上的水深H＝1.4m，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=1.9m水平分力Px=pcAx=ρghc×bR=74.48kN压力体体积V=bHR+b×0.25πR2=8.74m2铅垂分力Py=ρgV=85.65kN静水总压力P2=Px2+Py2P=113.50kNtan=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10m，管径d＝0.05m，弯管曲率半径R＝d，管段沿程水力摩擦系数λ＝0.0264，实测AB管段两端测压管水头差△h＝0.63m，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。解：（1）先求弯管内的流速：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77.043.108.08.92222jgh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。水ΔhAB43、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/svc=Q/Ac=7.14m/s上游断面动水压力FP1=ρgH12b/2=9.80×3.82×4/2=283.02kN下游断面动水压力FP2=ρghc2b/2=9.604kN列x向动量方程∑Fx=ρQ(v2-v1)即FP1-FP2-RxF=ρQ(v2-v1)闸门上的动水压力RxF=FP1-FP2-ρQ(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=ρg(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。5、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽mb15.0，水深mh065.0，渠底坡02.0i，均匀流时测得流量sLQ/20，试求渠道的粗糙系数n值。（10分）解：过水断面面积200975.0065.015.0mbhA湿周mhb28.0065.0215.020水力半径mAR0348.028.000975.00085.002.00348.00173.000975.021322132iRQAn6、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深mH14，闸门开启高度me1，渠道底宽mb3，闸孔垂直收缩系数62.0，闸门局部水头损失系数1.0，两段渠道的底Hch11Fp1111V1FRxV2Fp25坡分别为：01i，05.02i，渠道糙率04.0n，不计闸前行进流速，试判别第二段渠道中的水流为缓流或急流？并定性绘出两段渠道中的水面曲线（两段渠道均充分长）。（提示：能量方程求出流量，在求出临界水深以及临界底坡）（15分）解：mehc62.0162.0由能量方程得gvgvhHccc2222则smhHgvcc/44.151.01)62.014(8.921)(2smbvhvAQcccc/72.2844.15362.03mgbQhK11.238.972.28322322临界水深时所对应的个水力要素为：mhbKK22.711.2232smbhnRncKKKK/46.24)22.711.23(04.01)(115.06161610394.0346.2422.78.922KKKKBCgi由于Kii，故第二段渠道为陡坡，且综合分析其水面线为2b型降水曲线，Khh,水流为急流。7、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽mb18，流量smQ/2653，坝下收缩断面处水深mhc1.1，当坝下游水深mht5时，试（1）判别收缩断面处和坝下游的流态？（2）下游是否需要修建消能工？（15分）解：（1）msmbQq/72.14182653mgqhK81.28.972.143232KtKchmhhmh51.1，，收缩断面处为急流，下游水流为缓流，所以溢流坝下游必定发生水跃。6（2）mghqhhccc81.5)11.18.972.1481(26.0)181(23232cthh，下游发生远离式水跃。8、如图所示为一平面闸门AB，宽mb5，闸门在水深mH8下工作。求闸门所受静水总压力的大小和作用点。（10分）解：KNbHP15685288.9222mHe67.23839、图示一跨河倒虹吸管，管道直径md0.1，管道总长ml50，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，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差mH5，求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线（15分）解：按短管计算568.00.12.025.00.150024.011dLcsmgHAQc/4.4158.920.14568.02321．1.有一矩形平面闸门与水平方向成045，宽度b=2m（垂直于纸面方向），两边承受水压力，如图所示。已知mh41，mh22。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。7解：221/6.19mkNghghpA(4’)左边水压力：kNAghPoc75.221245sin428.9111（1’）作用点距底部（沿闸门方向）mhye886.145sin3445sin3111(1’)右边水压力：kNAghPoc44.55245sin218.9222(1’)作用点距底部（沿闸门方向）mhye943.045sin3