长沙理工大学水力学水力学考试题答案.docx

1、长沙理工大学水力学水力学考试题答案填空题（每空1分，共20分）1、流体阻抗变形运动的特性称为粘滞性，其大小由 粘滞系数 来表征，它与切应力以及剪切变形速率之间符合 牛顿内摩擦定律 。2、按 运动要素 是否随时间变化，把液体分为恒定流和非恒定流，其中各点运动要素都不随时间变化的流动称为 恒定流 。3、按流体微团是否绕自身轴旋转，将流体运动分为 有涡流 和无涡流。4、水头损失的从本质上讲都是液体质点之间相互摩擦和碰撞，或者说，都是液流阻力做功消耗的 机械能 。5、液体运动的两种流态是 层流 和 紊流 。6、雷诺数之所以能判别液流形态 ，是因为它反映了 流体惯性力和粘滞力的对比关系。7、对于不可压缩

2、的液体，三元流动连续性方程为 。8、液体微团运动的四种基本形式分别为：平移、 旋转 、角变形和 线变形 。9、以渠底为基准面，过水断面上单位重量液体具有的总机械能称为 断面单位能量 。10、在明渠水流中，从缓流到急流过渡的局部水力现象叫 水跌 。11、水流经过泄水建筑物时发生水面连续地光滑跌落的现象称为 堰流 。12、在水力计算中，根据堰的体型特点，即按堰壁厚度与水头的相对大小，将堰分为薄壁堰、 实用堰 和 宽顶堰 。13、确定渗流系数的方法有： 经验法 、 实验室测定法 和 现场测定法 。二、作图题（共14分）1、绘出图中各挡水面上的静水压强分布图。（每题4分，共2题） 2、绘出图中二向曲面

3、上的铅垂水压力的压力体。（每题3分三、简答题（每题6分，共26=12分）1、有哪两种描述液体运动的方法? 分别叙述这两种方法。 拉格朗日法 以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。 欧拉法 以考察不同流体质点通过固定的空间的运动情况来了解整个流体空间内的流动情况，即着眼于研究运动要素的分布场。2、明渠均匀流形成的条件是什么？ 1、明渠中水流必须是恒定流 2、渠道必须是长直棱柱形渠道，糙率系数沿程不变 3、明渠中的流量沿程不变 4、渠道必须是顺坡一 ，名词解释：1连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的

4、介质。2流线： 某一确定时刻t，在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻t的流线。3长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道。4水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。5。渗流模型： 在保持渗流区原有边界条件和渗透流量不变的条件下，把渗流看成是由液体质点充满全部渗流区的连续总流流动。二，解答题1.温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？ 答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体则相反，粘滞系

5、数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高时，气体分子运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将增大。5.简述明渠均匀流发生的条件和特征。答：明渠均匀流发生的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状，尺寸，壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。明渠均匀流的流线是相互平行的直线，因此具有以下特征：（1）过水断面的形状，尺寸及水深沿程不变。 （2）过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变。

6、（3）总水头线、水面线及渠底线相互平行。所以，总水头线坡度（水力坡度）J，水面线坡度（测压管水头线坡度）Jp 和渠道底坡i彼此相等，即 J= Jp=i。2006年一、单项选择题 1 -5 CACBC 6-10CDDCB1.牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是：A动力粘度和速度 B动力粘度和压强 C动力粘度和速度梯度 D动力粘度和作用面积2.当水的压强增大一个大气压时，水的密度增大大约为：A1/20000 B1/10000 C1/4000 D 1/20003.密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深3M，静水总压力的作用点到水面距离y应是：A y1.5m B y=1.5m

7、 C 1.5myVk B iik C Fr1 D hhk9 宽顶堰要求A B C D 10 实际渗流与渗流模型相比A 流量相同，阻力相同 B 流量相同 ， 阻力不同C 流量不同 阻力相同 D 流量不同 阻力不同二、名词解释1.相对压强： 以当地大气压Pa为零点来计量的压强，称为相对压强2.当量粗糙度：所谓当量粗糙度，指与工业管道粗糙区值相等的同直径尼古拉兹人工管道的粗糙高度3.管嘴出流：孔口出流的孔口上加一段34倍管径的短管，流体经短管流出时充满短管出口的全部断面，称为管嘴出流。4.临界水深：断面比能曲线上，相应于最小断面比能的水深hk,称为临界水深。5.基本量纲：认为选取的彼此之间无关，不能

8、以其他各量的量纲所表示的量纲。三、简答题1.简述温度对流体动力粘度的影响。答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体则相反，粘滞系数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高时，气体分子运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将增大。2.归纳总流能量方程的应用条件。答: (1)流体是不可压缩流体 （2）流动场是重力场 （3）流体的流动是恒定流 （4）过流断面是渐变流断面 （5）流量沿程

9、不变，即无分流或合流 2008一、填空题1.理想流体是指 忽略了粘滞力的流体2某变径管两断面的雷诺数之比为1/4，则其管径之比为 4/13.绝对压强是以没有气体分子存在的 当地大气压Pa 为基准算起的压强。4.流线上各质点的 流速 都与该线相切。5.均匀流动中沿程水头损失于切应力成 正比 关系6.沿程直径不变，流量也不变的管道称为 均匀管。7.孔口自由出流和淹没出流的计算公式相同，各项系数相同，但 H代表意义 不同。8.均匀流是流体中质点的 位变 加速度为零的流动。9石油输送管路的模型试验，要实现动力相似，应选用相似准则是 Fr 弗罗特准则10.明渠水流模型试验，长度比尺为4，模型流速为2m/

10、s时，则原型中的流速为0.5m/s二简答题11.文字描述牛顿内摩擦定律。答：流体的内摩擦力与其速度梯度成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关 ，而与接触面积的压力无关 即。12 写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和使用条件。答：其中z表示单位重量流体所具有的位能。表示单位重量流体所具有的压强势能表示单位重量流体所具有的动能，表示单位重量流体所具有的总势能表示单位重量流体所具有的机械能。13.简述明渠均匀流发生的条件和特征。答：明渠均匀流发生的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状，尺寸，壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。明渠均匀流的流线是相互平行的直线，因此具有以下

11、特征：（1）过水断面的形状，尺寸及水深沿程不变。 （2）过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变。 （3）总水头线、水面线及渠底线相互平行。所以，总水头线坡度（水力坡度）J，水面线坡度（测压管水头线坡度）Jp 和渠道底坡i彼此相等，即 J= Jp=i。一选择题部分 （1）在水力学中，单位质量力是指（ ） a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（ ） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为

12、a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2答案：b（4）水力学中的一维流动是指（ ） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（ ） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案： c（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H

13、 = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以发生的流动是（ ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（ ）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为a、缓流； b、急流； c、临界流；答案：b（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（ ）成正比。 a、1次方 b、2

14、次方 c、3/2次方 d、1/2次方 答案：d（12）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 答案：a（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有 a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 答案：b（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺L=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米，Q =1000； b、10米，Q =100； c、1米，Q =100000； d、10米，Q =100000。 答案：d 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

15、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=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。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。 (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

16、顿液体（2）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 2 kN/m2，真空度为 不存在 。（3）只受重力作用，静止液体中的等压面是 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）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。（6）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。(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。答案：3/2 。 (12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺L=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

17、为vp= 4 m/s 。4、问答题：（每小题3 4分）（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。（3）

18、简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=f1（Re）； 过渡区=f2（Re， ）；粗糙区=f3（ ），紊流粗糙区又称为阻力平方区。（4）为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区？答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。（5）流动相似的含义是什么？答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。（6）从力学意义上解释明渠均匀流只

19、能在正坡渠道中产生的原因。答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。5、作图题：（1） 定性绘出图示管道（短管）的

20、总水头线和测压管水头线。 (5分)解：（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线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

21、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、

22、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。 (

23、)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;

24、(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）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）5 kN/m2 （4）10 kN/m25、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

25、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 (1) ht = hc02 (2) ht hc02 (3) ht 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为 (2)(1) B 管高于 A 管；

26、 (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) pb (2) pa pb (3) pa = pb (4) 无法确定 25、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

27、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 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