水力学练习题

一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)

1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 （√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合。(×)

3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 × 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×） 6、达西定律适用于所有的渗流。 （×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （√）

8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 (×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们

的正常水深不等。 (√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 × 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。

(×)

19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 × 21、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。

(√)

26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×)

1

二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)

1、 作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量 （2） (1)大 ; (2)小 ； (3)相同 ； (4)无法确定 。 2、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强

（1）

(1) 数值相等; (2) 数值不等;(3) 仅水平方向数值相等;(4) 铅直方向数值最大 。 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 （4） 1 层流区 ； 2 紊流光滑区 ； 3 紊流过渡粗糙区 ； 4 紊流粗糙区 。

4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 （2）

22

（1）1 kN/m （2）2 kN/m （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 （1） 1对数分布； 2直线分布； 3抛物线分布； 4椭圆分布。

6、长管的总水头线与测压管水头线 （1） （1）相重合； （2）相平行，呈直线； （3）相平行，呈阶梯状； （4）以上答案都不对。

7、渗流的达西公式只能适用于 （1） (1) 恒定均匀层流 (2) 恒定均匀紊流 (3)恒定均匀流； (4)非恒定流 。

8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关，即可判断该液流属 （3）

1 层流区 ； 2 紊流光滑区 ； 3 紊流过渡粗糙区 ； 4  紊流粗糙区 。

9、堰流的流量与堰顶水头的 2 成正比。

1 1/2次； 2 3/2次方； 3 2次方； 4 1次方 。

10、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （4） （1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2

11、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于 （2）

 1  1 ；  2  2 ；  3  3 ；  4  4 。 12、水泵的扬程是指

（2）

(1) 水泵提水高度 ； (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失；

(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 13、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （2） 1 一次方关系； 2 二次方关系； 3 1.75～2.0次方关系 。 14、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。 15、闸孔出流的流量与闸前水头  3 成正比

1 1次方 ； 2 2次方 ； 3 0. 5次方 。 16、共轭水深是指 ( 1)

2

(1) 水跃的跃前水深与跃后水深 (2) 溢流坝下游水流收缩断面水深 (3) 均匀流水深 （4）临界水深

17、图示容器中有两种液体，密度2 > 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。

18平底棱柱形明渠发生水跃，其水跃函数 J (h1)与 J (h2)的关系是 （1）

 1  J(h1)= J(h2)  2  J(h1)>J(h2)  3  J(h1)< J(h2)

19、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示，其底部压强分别为 pa

和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为 （1）

( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定

20、湍流中粘滞底层厚度  比绝对粗糙高度  大得多的壁面称为 （1） （1）光滑面  2  过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对

三、填空题(在空格中填写正确答案)

1、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。 2、渗流的达西公式是____v=kJ__。

3、 计算明渠均匀流的公式是QACRi。

4、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动

5、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的粘滞性____________ 6、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。 7水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。

8、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B—B

3

四、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：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性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．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。 3．什么是相对压强和绝对压强？

4。写出水力半径R的表达式。

5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。

6、明渠的底坡可以分为哪些类型？

7、如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？

8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？

9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

五、作图题(在题图上绘出正确答案)

1.定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分)

i.1>ik i24

总 水 头 线 测 压 管 水 头 线 v0=0

3、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。

AB

六、根据题目要求解答下列各题

1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。

解：水平分力 Px=pc×Ax=74.48kN

铅垂分力 Py=γ×V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2,

P=113.50kN,

H O R R A tan= Py/Px=1.15 ∴ =49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长 l=50 m，两个 30

。

B 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 H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q 。

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

5

lv2 Hhw( )4R2gA计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数

Rd/4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2.091m3/s

3

即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kNm，管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1)

2

d1 v1 解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：

得喷嘴流量和出口流速为：

3mQv1A10.00314s

1 R P2 2 1 x v2Q9.9m

sA2对于喷嘴建立x方向的动量方程

p1A1RQ(v2xv1x) Rp3A3Q(v2v3)187.8N

水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。

4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底

高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。

解： i=（Z1-Z2）/L =0.001

2

Abh2.55m

xb2h4.9m

A0.52m x11162CR64.06m/s

n Rv=C(Ri)＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。

6

0.5

12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q＝14.72m/s，当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2 2）坝下游发生何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 3）如需要，粗略估算消力池深度 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， hk32q2214.7232.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m  hk 为急流，下游水深ht=4.7m  hk 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hc的共軛水深hc2 hcq21) 3hc2＝2(18ghc1.114.722＝2(189.81.131) ＝5.81m 因为 hc2  ht ，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。

3、水温 10C时水流的运动粘滞系数为  = 0.0131 cm/s，水管的直径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态。

4、有一矩形断面渠道均匀流，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001 。如流动在紊流粗糙区，求谢才系数C和流量Q，并判别是急流还是缓流。 5、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b＝3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=0.556，闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头，按自由出流求过闸流量Q。

2

。

Hhc

e7