权威水利学复习题及答案2

中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案《水力学》一、填空题：1静止流体剪切应力。2均质的不可压缩流体是密度的流体。3某液体的动力粘度spa005.0，密度3/850mkg，则其运动粘度ν＝m2/s。4应用牛顿内摩擦定律分析，当流体粘度一定时，影响流体的切应力大小的因素是_____________________________。5均匀渗流的流速为0.001cm/s,，流程s=100m的渗流水头损失hw=3m，其渗透系数k为cm/s。6图示容器内液面的相对压强p0=Pa。(2题图)(3题图)7垂直放置的4m×4m矩形闸门，一侧挡水，顶部与自由表面齐平，则水压力对闸门底部的力矩M=mKN。8液体中某点的相对压强为-35kPa，当地大气压为0.1MPa，该点绝对压强1汞水32为kPa。9已知当大气压强为2/95mkN，则绝对压强为2/227mkN时的相对压强为________工程大气压，绝对压强为2/70mkN时的真空度为_________m水柱。10图示为一密闭容器，上装有一U形水银测压计，其中１、２、３点位于同一水平面上，其压强p1、p2、p3的关系为。11如图所示为一分岔管路，已知两支管直径分别为cmd201和cmd102，若两支管的断面平均流速比121vv，则两支管的流量比21QQ为。(3题图)(5题图)12在恒定流中，流线与迹线。13有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为。（4题图）（5题图）14一圆管水流，直径d＝2cm，平均流速v＝8cm/s，运动粘性系数＝0.01cm2/s，管长L＝1000m，则Re＝，hw＝m水柱。15只要比较总流中两个渐变流过流断面上单位重量流体的大小，就能判断出流动方向。16图示为一并联长管道。已知流量Q1＞Q2，则管1与管2的水头损失关系为hf1hf2，单位时间内通过的液体总机械能损失关系为γQ1hf1γQ2hf2。（填＞、＝、＜、≠等）17某水管的直径d=100mm，断面平均流速v=0.5m/s，水的运动粘滞系数ν=1.01×10-6m2/s，则管中雷诺数Re为，所以水流为流。18如图所示的并联管路，已知两支管流量Q1＞Q2，则管路1与管路2的水头损失关系为hf1hf2，单位时间内通过的液体总机械能损失关系为ρgQ1hf1ρgQ2hf2。（填＞、＜、＝、≠等）19水在直径d=1cm的圆管中流动，流速v=1m/s，运动粘滞系数ν=0.01cm2/s，因雷诺数Re=，所以水流为流。20圆管层流实测管轴上流速为4m/s，则断面平均流速为m/s。21水力学中将粘性底层的厚度显著地大于粗糙凸起高度的壁面称为面。22水力学中将粘性底层的厚度显著地大于粗糙凸起高度的壁面称为。23在相同的水头作用下，相同过水断面管嘴的过流能力孔口的过流能力。24雷诺数表征惯性力与之比。25已知某液流的沿程水头损失系数λ=0.02，则谢才系数C=sm21。26对于梯形水力最优断面，其水力半径R等于。27明渠均匀流的水力坡度J、水面坡度Jp与底坡i三者的关系是。28在缓坡、陡坡、临界坡、平坡、负坡五种底坡明渠中，不能够发生均匀流的底坡是。二、单选题：1如图：一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度v=1m/s，平板与固定边界的距离δ=5mm，油的动力粘度sPa1.0，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力［］A.10PaB.15PaC.20PaD.25Pa2影响水的运动粘滞系数的主要因素为[]A.水的温度B.水的密度C.当地气压D.水的流速3连续介质假设意味着[]A.流体质点互相紧连B.流体为理想无粘性C.流体分子间有空隙D.流体不可压缩4如图所示：一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度v=1m/s，平板与固定边界的距离δ=5mm，油的动力粘度sPa1.0，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为[]A.10PaB.15PaC.20PaD.25P5图中正确的等压面是［］A.A——AB.B——BC.C——CD.D——D6一封闭容器，水表面上气体压强的真空值kPapv10，水深2m处的相对压强为[]A.-10kPaB.9.6kPaC.19.6kPaD.29.6kPa7已知水中某点绝对压强为p′=49kN/m2，如当地大气压强为98kN/m2，其真空度（以水柱高度计）为[]A.-5mB.0.5mC.5mD.不存在真空8不可压缩流体恒定总流的连续性方程是[]A.2211dAudAuB.2211AuAuC.2211AvAvD.2211dAvdAv9圆管层流区的沿程摩阻系数与[]A.雷诺数有关B.管壁相对粗糙度有关C.雷诺数和相对粗糙度有关D.雷诺数和管长有关10图示U型管水银压差计，A、B两水银液面高差为Δh，则所测水管中同一水平面上两点的压强差为[]A.13.6ΔhB.12.6ΔhC.9.8ΔhD.Δh水水AABDBDCC水汞11恒定流的[]A.位变加速度为零B.时变加速度为零C.位变加速度与时变加速度均为零D.位变加速度与时变加速度均不为零12一等直径水管，A——A为过流断面，B——B为水平面，１、２、３、４为面上各点，各点的运动物理量有以下关系［］A.p1＝p2B.p3＝p4C.2211pzpzD.4433pzpz13层流的沿程水头损失系数λ［A］A.只与雷诺数有关B.只与相对粗糙度有关C.与雷诺数及相对粗糙度有关D.只与流量有关14均匀流是[D]A.当地加速度为零B.迁移加速度为零C.向心加速度为零D.合加速度为零15圆管层流中，沿程水头损失与断面平均速度的[D]A.0.5次方成正比B.1.0次方成正比C.1.75次方成正比D.2.0次方成正比16孔口出流的基本公式为[C]A.02gHQB.02gHAQC.02gHAQD.02gHAQ17两不同管径串联管道的正确计算公式是[]A.21B.21wwhhC.21QQQD.21vvv18有压短管是指［C］A.管道很短B.只计算沿程水头损失hfC.要计算沿程水头损失hf、局部水头损失hj和流速水头D.计算时令水头损失hw=0BBAA132419管道紊流光滑区的沿程水头损失系数λ取决于[]A.v、d、ρ、l、μ、△B.Q、l、μ、ρC.v、d、ρ、μ、pD.μ、d、ρ、Q20均匀流动方程式gRJ0[]A.仅适用于层流B.仅适用于紊流C.层流和紊流都不适用D.层流和紊流都适用21底宽b=2m，水深h=1m的矩形断面渠道，水力半径R等于[]A.0.5mB.1.0mC.1.5mD.2.0m22在正常工作条件下，在孔口处外接一个相同管径的管嘴，作用水头相同时，管嘴出流量与孔口出流相比[]A.变大B.变小C.不变D.不定23圆管层流过流断面上切应力分布为［］A.在过流断面上是常数B.管轴处是零，且与半径成正比C.管壁处是零，向管轴线性增大D.按抛物线分布24水流通过一串联管道，当小管与大管的直径比为221dd时，其雷诺数21eeRR为[]A.1B.2C.1/2D.425水在等直径直管中作恒定流动时，其测压管水头线沿程变化是[A]A.下降B.上升C.不变D.可以上升，也可以下降26明渠水力最优断面，在一定的条件下，是［B］A.缓流过渡到急流时的断面B.过水断面面积最小的断面C.Fr=1的断面D.湿周χ最大的断面27梯形断面渠道的宽深比是[C]A.过水断面的水面宽与水深之比B.过水断面的水面宽与渠道开挖深度之比C.过水断面的底宽与水深之比D.渠道开挖顶宽与水深之比28如图所示，有两个长度和断面尺寸相同的支管并联，如果在支管2中加一个调节阀，则水头损失[]A.21wwhhB.21wwhhC.21wwhhD.阀jwhh1三、简答题1.为保证管嘴正常工作，以达到增大流量的目的，管嘴的长度应符合L=(3～4)d，太长或太短都不行,为什么？2.简要说明雷诺数与弗劳德数的力学意义及弗劳德数的能量意义。3.试述液体静力学基本方程cgpz及其各项的几何意义。4.什么叫水跃？什么叫水跌？四、作图题1.绘出图示圆柱面上的压力体图及水平静水压强分布图，标明静水压强的大小和方向以及压力体的方向。2.绘出图示曲面上的压力体图及水平静水压强分布图，标明静水压强的大小和方向以及压力体的方向。Q1K调节阀Q23.绘出图中圆柱曲面上的压力体图，标明压力的方向。4绘出图示圆柱面AB上的压力体图，标明压力体的方向。五、计算机1.一矩形断面渠道，宽B=10m，渠内有一直立平板闸门。已知闸前水深H=5m，闸前行近流速v0=0.96m/s，闸后收缩断面水深hC=0.8m，不计水流过闸的水头损失，求水流对闸门的水平推力。2.涵洞进口，装有与水平面夹角α=60°的圆形平板闸门AB，直径d=1m，其自重G=980N，铰接于A点，闸门中心水深hC=4m。试求当下游无水时打开闸门的最小铅直拉力T。3.图中水自压力容器恒定出流。设表压强kPaPM170，h=3m，管嘴直径md1.01，md05.02，不计水头损失，试求管嘴所受流体的水平作用力。BA4.杯式水银压力计如图。若杯上接大气时，测压管中的液面在O－O处。已知杯的直径d1=60mm，测压管直径d2=6mm，水银的密度13600kg/m3，图中pa为大气压强。当测压时测压管中液面下降h=300mm，求此时杯上的压强p。水银d2h00papΔhd1参考答案一、填空题1不能承受2不变的3sm/105.88242-64剪切变形速度或速度梯度50.0333cm/s6Pap980007mkN1333.418M86591.352.5510321ppp11412重合（或相同）1321pp（或相等）1416000.653m水柱15（平均）机械能16221121,ffffhQhQhh17)2300(49505)(Revd紊流18(作用水头)0H9m19水力光滑面202m/s21水力光滑面2210000Re，紊流23大于（或）24粘滞力25smC216099.6226hR5.0（或水深的一半27iJJP28平坡，负（或反、逆）坡二、单选题1C2A3A4C5B6B7C8C9A10B11B12C13A14B15B16D17A18C19D20D21A22A23B24C25A26B27C28C三、简答题1答：（1）若管嘴太长，管壁粗糙对水流的影响程度大，沿程水头损失增大，管嘴变成短管出流而减小过水能力；（2）若管嘴太短，管嘴内收缩断面至出口的距离则短，流束收缩后来不及扩大到整个管嘴断面，在收缩断面处不能形成真空而失去了管嘴的作用。所以管嘴的长度应符合L=(3~4)d，太长或太短都不行。2（3）弗劳德数的能量意义：表征断面平均动能的二倍与断面平均势能的比值。（2）弗劳德数的力学意义：表征惯性力作用与重力作用的对比；答：（1）雷诺数的力学意义：表征惯性力作用与粘性力作用的对比；3答：z：表示液体某点在基准面以上的高度，称为位置水头。gp：表示某点液体沿测压管上升的高度，称为压强水头。cgpz：表示静止液体中各点的测压管水头相等。4答：水跃是明渠水流由急流（hhk）状态向缓流（hhk）状态过渡时短流程内的一种水面急剧跃升的局部水力现象；水跌是明渠水流由缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象。四、作图题1234五、计算题1解：如图所示：选闸前符合渐变流条件的1—1过水断面、闸后收缩断面为2—2过水断面，以渠底线为基准面为0—0。）smHBVQ3048smhHVVcc60对1—1和2—2间水体列x方向动量方程：RPPVVQc21012RkN72.9512解：kNkNApPc7876.301448.92闸门铰A沿闸门方向距水面的斜距L1为：260sin1dhLCm1188.4圆形平板闸门所受静水总压力的压力中心D距