工程流体力学全试题库.docx
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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-50kPa。
(√)
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。
(×)
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
(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)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2
(3)5kN/m2(4)10kN/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、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(3)
(1)ht=hc02
(2)ht>hc02(3)ht11、按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100,则流速比尺为
(2)
(1)100;
(2)10;(3)20;(4)50。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为(4)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2(3)8kN/m2(4)10kN/m2
13、静止液体中同一点沿各方向上的压强
(1)
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等。
14、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。
15、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。
16、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。
17、在平衡液体中,质量力与等压面(3)
(1)重合;
(2)平行;(3)正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数(3)
(1)急流和缓流;
(2)均匀流和非均匀流;
(3)层流和紊流;(4)恒定流和非恒定流。
19、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。
20、共轭水深是指
(1)
(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
21、图示容器中有两种液体,密度ρ2>ρ1,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。
22、紊流的断面流速分布规律符合
(1)
(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)
(1)J(h1)=J(h2)
(2)J(h1)>J(h2)(3)J(h1)24、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)pa25、层流断面流速分布规律符合(3)
(1)对数分布;
(2)直线分布;
(3)抛物线分布;(4)椭圆分布。
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数
(1)
(1)急流和缓流;
(2)均匀流和非均匀流;
(3)层流和紊流;(4)恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度δ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、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。
2、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。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4.测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。
5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为长管和短管。
6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、计算明渠均匀流的公式是
。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为
(1)直接水击和
(2)间接水击。
10、底流式消力池中产生的水跃,要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中,几何比尺为64,则流速比尺为8。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体,层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、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。
15、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。
16、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
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。
10明渠均匀流产生的条件是什么?
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)
2、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。
3、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,末端有一跌坎)(5分)
4、定性绘出图示曲面ABC上水平方向的分力
和铅垂方向压力体。
(5分)
5、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线向。
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力的压力体图。
7、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)
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,
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=50m,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
计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数
将参数代入上式计算,可以求解得到
即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/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/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)
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:
对于喷嘴建立x方向的动量方程
N
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
m2
m
m
v=C(Ri)0.5=1.46m/s
Q=vA=3.72m3/s。