水力学答案.docx

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1、水力学答案水力学练习题及参考答案 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 Fr1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。 () 1

2、0、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

3、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 31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 32、静水压强的大小与受压

4、面的方位无关。 () 33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 () 34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 35、平坡渠道中不可能发生均匀流。 () 36、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 37、水跃只能发生于平底明渠中。 () 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 (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) 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

5、力摩擦系数l 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于 (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 1 kN/m2 2 kN/m2 5 kN/m2 10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 (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 相重合； 相平行，呈直线； 相平行，呈阶梯状； 以上答案都不对。 7、渗流的达西公式只能适用于 (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

6、、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 (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、溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc0 的跃后水深为 hc02 ，形成远离水跃衔接的条件是 (1) ht = hc02 (2) ht hc02 (3) ht r1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (1) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。 22、紊流

7、的断面流速分布规律符合 ( 1 ) 对数分布 ； ( 2 ) 椭圆分布 ； ( 3 ) 抛物线分布 ； ( 4 ) 直线分布 。 23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 ) J(h1)= J(h2) ( 2 ) J(h1)J(h2) ( 3 ) J(h1) pb (2) pa ik i2ik i2ik 4、定性绘出图示曲面A上水平方向的分力 和铅垂方向压力体。 (5分) ABC5、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线向。 0=0 v v0=0 6 总水头线 测压管水头 v0=0 v0=0 6、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

8、力的压力体图。 AB7、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) KKi ik2六、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H1.2m，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=pcAx=74.48kN 铅垂分力 Py=V=85.65kN, 静水总压力 P2= Px2+ Py2, P=113.50kN, H O R R A tana= Py/Px=1.15 a=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

9、d0.8m，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 1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水头损失系数=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 。 7 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+x) H=hw=(l 4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 R=Ac=d/4=0.2m , x=0.22+0.5+1.0=1.9 3 将参数代入上式计算，可以求解得到 v=4.16m/s , Q=vA=2.091m/s 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

10、33、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/m2，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) d1 v1 解：列喷嘴进口断面11和喷嘴出口断面22的连续方程： 得喷嘴流量和出口流速为： 3Q=v1A1=0.00314ms1 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=brQ(v2x-v1x) R=p3A3-rQ(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

11、凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b1.5m，槽长L120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z252.04m，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=/L =0.001 A=bh=2.55m2 x=b+2h=4.9m 8 A=0.52m x111 C=R6=64.06m2/s n R=v=C(Ri)0.51.46m/s Q= vA=3.72m3/s。 5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014)，底宽b1.5m,槽长L116.5m。进口处槽底高程Z1=52.06m，当通过设计流量Q7.65m3/s时，槽中均匀流水深h 0=1.7m，试求渡槽底

12、坡和出口槽底高程Z 2？ 6、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍，取动能校正系数=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置，已知水深H=2 m，板宽B3m。 8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面，边长b=0.8m，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 1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水头损失系数 =0.024，已知通过流量 Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计，求上下游水位

13、差H 。9、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。 9 试判断水击类型；并求管中水击压强水头H。 10、测定90弯管的局部水头损失系数的试验装置如 题图所示。已知试验段 AB 长10 m ，管径d0.05m，弯 管曲率半径Rd，管段沿程水力摩擦系数0.0264，实 测AB两端测压管水头差h0.63cm，100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3，试求弯管局部水头损失系数。 11、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b1.5m，槽长L120m。进口处槽底高程Z1=

14、52.16m，出口槽底高程Z252.04m，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。 12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q14.72m2/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？ 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， hk=3B 水 A h aq2214.72=3=2.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m 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) 3hc22(1

15、+8ghc1.114.7222(1+89.81.13-1) 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。 13、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽b3m。 闸前水深H4m，闸下收缩断面水深hc=0.8m， 已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数 均为1。求水流作用于闸门上的作用力。 p1d1Hhc14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计， 1122hvd2 10 已测得压强p1g=0.5m，p2g=-0.2m，水管的横 断面积A1=0.002m2，A2=0.001m2, 不计水头损失，求通过文丘里流量计的流量 Q为多少？ 15、

16、管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度n = 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ 16、有一水电站引水钢管，管道长度 L=2000 m，管中水流的流速v=2 m/s，管道水击波波速C1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭，产生水击。 17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝，溢流堰宽b10m，在设计水头 Hd=2.50m时的流量系数为md=0.502，堰高P1=16m。问： 不考虑侧收缩和淹没影响，求通过堰型溢流的流量Q。 若坝下收缩断面处水深h

17、c=0.8m，当坝下游水深h t=3.5m时，坝下游是否发生水跃？如发生水跃，属于何种形式的水跃？是否需要修建消能工？ 试判断水击类型；并求管中水击压强水头H。 18、有一矩形断面渠道底宽b1.5m，底坡i0.0004，糙率n0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求通过的流量Q 。 19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m，转角=90，11断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2，22断面与大气连通，管中流量为Q0.1m3/s，求水流通过弯管时对管壁的作用力。 11 D 1 1 2 2 20、求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m，板宽B2m。 A

18、 H B 21、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。 22、某矩形断面渠道，通过的流量为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。 23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门，已知平板闸门的宽度b6 m，闸前水深为 H=4m，闸孔流量系数=0.45，闸门开度e=0.5m，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。 若闸下收缩水深hc0.4m，下游水深ht=2.5m，判断闸下水跃衔接

19、的形式，并确定是否需要修建消力池？。 H h c h th124、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m， 门重G=9800N，=60，h1 =1m，h2=1.73m。 试求：下游有水时启门力T， h2Th325、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm，d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作 12 用于收缩段管壁上的力。 26、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽b = 5m，当Q = 15.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。 27、有一单孔

20、水闸，平板闸门孔宽3.0 m，闸门开度e = 0.5m，闸前水深H6.0 m，闸孔流量系数=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。 28、水温 10。C时水流的运动粘滞系数为 n = 0.0131 cm2/s，水管的直径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态。 29、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。 30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头

21、损失，取动能校正系数1。求断面cc中心处的压强pc。 32、有一单孔水闸，平板闸门孔宽b3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H6.0 m，闸孔流量系数=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 13 流量Q。 33、某单孔WES型实用堰，孔净宽=18.0 m，上游堰高P=35m，堰顶水头H=3.2m，已知实用堰的流量系数m=0.502 ，不考虑侧收缩系数影响。堰下游收缩断面的水深hc=0.5m，收缩断面的宽为54m，下游水位低于堰顶，下游水深ht=3.5m。 求通过实用堰的流量Q 确定堰下游水跃衔接形式，说明堰下游是否需要修建消能设施？ 如采用底流式消能，消

22、能池中的水跃应达到什么要求？ 34、图示直径为 20mm，长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中，出口比水库水面低 13 m，已知沿程水头损失系数=0.04，进口局部水头损失系数=0.5，求泄流量 Q 。(按短管计算) 35、图示左边为一封闭容器，盛有密度 r1r21000kg/m3 的水，深度 h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管，H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器，水深 h2=2.2 m。求中间隔板 A、 14 B、C 三点的压强。 ( 10分) 36 、已知如图所示的文丘里管，管路中通过流量Q = 10 l/s，d1 =5 cm， p1 =78.4 Pa，如果使2断面产生真空压强为6.37kPa，问d2应为多少？ 、坝下游发生何种形式的水跃？ 、是否需要修建消能工？ 15