水力学模拟试题及答案（一）
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 和 。
答案：层流运动，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?????????????kN/m2，真空度为 。 答案：2， 不存在.
（3） 只受重力作用，静止液体中的等压面是????????????????。
答案：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????????????????，??????????????????。
答案：液体存在粘滞性和边界的影响。
（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） 答案：? ， ? 。
（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????。
答案：大。
（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为???????和????????。
答案：短管，长管。
1
强为
（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?????????? 水击，把Ts ? Tr的水击称为
??????????水击。
答案：直接， 间接。
(9)
a2型水面曲线是发生在?????? 坡上的 ????????流（指急流或缓流）的水面线，这时弗汝德数Fr沿程 ??????（指增大、减小或不变）
答案：陡坡， 缓流， 减小。
(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的???????? 次方成正比。
答案：3/2 。
（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=????????m/s 。 答案：4m/s 。
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： (5分) K（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)
i 1
解： 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） N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1
lv2 H?hw?(? (5分) ???)4R2g R?计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数
A??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
3
v H?0?0?0?0?2?0.5 (5分)
2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2?2
2g?5?9.9ms
s (1.5分)
3m Q?v2A2?0.000314橡胶管道内的流速为 v3?
Qm ?0.706sA3 (1分)
对于喷嘴建立x方向的动量方程
p3A3?R???Q(v2x?v3x) R?p3A3??Q(v2?v3)?187.79N
(6.5分)
水流对喷嘴冲击力为 R???R 即为手握喷嘴所需之力。 (1分)
（3） 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。 (9分)
解：计算渠道断面水力要素，
2过流断面面积 A?bh?mh?39m2 (1.5分)
湿周
x?b?21?m2h?18.49 m (1.5分)
A?2.11 m (1分) x111 舍齐系数 C?R6?80.90m2/s (2分)
n 水力半径 R?通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分)
（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)
1）坝下游是否发生水跃？ （4分） 2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？ （4分） 3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分） 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm
4
hk?3?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hc\
hcq2hc\＝2(1?8gh3?1)
c1.114.722＝2?(1?8?9.8?1.13?1) ＝5.81m
因为 hc\ ? 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。 估算消力池深d，取水跃淹没系数 ?j ＝1.05 则池深约为 d = ?j hc\- ht =1.05?5.81 – 4.7 = 1.40 m 水力学模拟题2
二、填空题（每空2分，共12分）
1、水力最优矩形断面的宽深比是 ，其水力半径等于 的一半。 2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_ _，它的单位是 。 3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而 。 4、明渠均匀流的 和 等物理量沿程不变。
5、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 ，临界水深将 。 6、由于薄壁堰具有稳定的 和 关系，一般多用于实验室及小河渠的 测量。
三、简答题（每小题5分，共18分）
１、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分） 2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分） 3、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？ （8分）
五、计算题（共65分）
1、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽b渠道的粗糙系数n值。（10分）
?0.15m，水深h?0.065m，渠底坡i?0.02，均匀流时测得流量Q?20L/s，试求
2、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水深H?14m，闸门开启高度e?1m，渠道底宽b?3m，闸孔垂直收缩系数??0.62，
闸门局部水头损失系数，两段渠道的底坡分别为：1，2，渠道糙率n?0.04，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）
??0.1i?0i?0.05
5