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水力学题库
水力学题库
《水力学》习题、试题库
一、名词解释1.有压流
2.无压流
3.流线
4.迹线
5.渐变流:
6.急变流
7.水力最优断面8.粘滞性
9.膨胀性
10.压缩性
11.质量力
12.表面力
13.均匀流
14.非均匀流
15.佛汝德数
16.雷诺数
17.棱柱形渠道18.非棱柱形渠道19.理想液体
20.圆柱形外管嘴21.长管
22.短管
23.孔口
24.临界水深
25.正常水深
26.局部水头损失
1
27.沿程水头损失28.连续介质
29.恒定流
30.非恒流
31.基本量纲
32.紊流
33.层流
34.流管
35.元流
36.总流
37.过水断面
38.流量
39.当地加速度40.迁移加速度41.水力坡度J42.测压管坡度Jp
43.正坡
44.平坡
45.负坡
46.逆坡
47.临界流
48.急流
49.缓流
50.平均水深hm51.临界坡度ik
52.不冲允许流速53.不淤允许流速54.断面比能
55.自由出流
2
56.淹没出流
二、简答题
1.请简述“连续介质假设”的内容及其对研究液体运动的意义。
2.什么是均匀流,明渠均匀流有哪些水力特征,3.什么是水力最优断面,
4.什么是“佛汝德数”,其物理意义表示什么,5.什么是理想液体,
6.什么是迹线,
7.什么是棱柱形渠道,
8.什么是“雷诺数”,其物理意义表示什么,9.什么是圆柱形外管嘴,管嘴的形成条件。
10.简述牛顿内摩擦定律的内容及其物理意义。
11.简述静水压强的特性。
12.简述帕斯卡定律的内容。
13.什么是等压面,它有何性质,
14.什么是流线,它有何特点,
15.简述明渠均匀流的形成条件。
16.何谓渐变流,渐变流有哪些重要性质,17.雷诺数与哪些因数有关,其物理意义是什么,当管道流量一定时,随管径的加大,雷
诺数是增大还是减小,
18.欧拉数与韦伯数的物理意义是什么,
三、判断题
1.恒定流时,流线与迹线重合。
()2.在相同的水头作用下,孔口的流量比管嘴的流量大。
()
3.相对压强可以大于、等于或小于零。
()4.等压面不一定与质量力正交。
()5.水一定由高处向低处流。
()
6.液体质点运动的轨迹线称为迹线。
()7.均匀流时当地加速度为零。
()
3
8.急变流简称急流。
()
9.渐变流也称缓流。
()
10.渐变流,又称缓变流,简称缓流。
()11.恒定流时当地加速度为零。
()
12.理想液体就是没有粘滞性的液体。
()13.均匀流时迁移加速度为零。
()
14.棱柱形渠道就是断面形状为棱形的渠道。
()15.恒定流时迁移加速度为零。
()
16.相对压强可以大于、等于零但不可以小于零。
()17.绝对压强可以大于、等于零但不可以小于零。
()18.相对压强可以大于、等于或小于零。
()19.真空值一般为负数。
()
20.真空就是相对压强小于零。
()
21.真空就是绝对压强小于零。
()
22.长管就是指长度大于1000m的管道。
()23.水一定由流速大的地方向流速小的地方流。
()24.水一定由压强大的地方向压强小的地方流。
()25.明渠均匀流的总水头线坡度、测压管水头线坡度和渠底坡度彼此相等。
()
26.实际液流的总水头线总是沿程下降。
()27.测压管水头线总是沿程下降。
()
28.测压管水头线沿程可升可降。
()
29.实际液流的水力坡度J总是大于零。
()30.测压管坡度Jp总是大于零。
()
31.测压管坡度Jp可以大于、等于或小于零。
()32.实际液流的水力坡度J可以大于、等于或小于零。
()33.等压面不一定与质量力正交。
()
34.水力光滑区的沿程阻力系数只与雷诺数有关。
()35.完全粗糙区的沿程阻力系数只与粗糙度有关。
()36.层流区的沿程阻力系数只与雷诺数有关。
()37.以完全真空为零点计算的压强称为绝对压强。
()
4
38.以当地大气压强为零点计算的压强称为绝对压强。
()
39.以当地大气压强为零点计算的压强称为相对压强。
()
40.以完全真空为零点计算的压强称为相对压强。
()
41.作用在平面上的静水总压力的作用点在对称轴上。
()
42.作用在曲面上的静水总压力的作用线必通过其水平分力Px与垂直分力Pz的交点。
()43.作用在曲面上的静水总压力的作用点即其水平分力Px与垂直分力Pz的交点。
()44.流线疏密度代表流速的大小,流线密的地方,流速小。
()45.流线不能相交且必须是光滑曲线。
()
46.均匀流的过水断面为平面,非均匀流的过水断面为曲面。
()47.几何相似是运动相似和动力相似的前提与依据;()
48.动力相似是决定两流动相似的主导因素;()
49.运动相似是几何相似和动力相似的表现;()
50.凡流动相似的流动,必是几何相似、运动相似和动力相似的流动。
()四(单项选择题:
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。
2.体积弹性系数越大,则()。
A(液体压缩性大B.液体越不容易压缩C.液体越容易压缩3.理想液体是()。
B(不可压缩液体B.粘滞度是常数的液体
C.没有粘滞性的液体D.符合牛顿内摩擦定律的液体
4.液体的粘滞切应力().
A(与剪切变形速率成反比B.与剪切变形速率成正比C.与速度梯度成反比5.静止液体中,同一点各方向的压强()。
A(数值相等B.数值不等C.铅直方向数值最大D.水平方向数值最大6.均匀流时()
A(当地加速度为零B.迁移加速度为零C.合加速度为零7.粘性流体总水头线沿程的变化是()。
A(沿程下降B.沿程上升C.保持水平D.前三种情况都有可能
5
8.并联长管管段如右图,则A.B之间的水头损失是().A.hf=hf+hf+hfB.hf=hf+hfC.hf=hf=hf=hfAB123AB12AB123
9.水力最优矩形断面,宽深比为().
A(0.5B.1.0C2.0D.4.010.明渠流动为缓流时().
A(Fr<1B.Fr>1C.h 11.明渠中(). A(水力坡度线一定平行于底坡线B.总水头线与自由水面重合C.测压管线与自由水面重合 12.在流量一定,渠道断面的形状、尺寸一定时,随底坡的增大,临界水深将().A(增大B.减小C.不变 13(佛汝德数数的物理意义表示()。 A(粘滞力和重力之比B.惯性力与重力之比C.惯性力与粘滞力之比 D.压力与粘滞力之比 14.明渠水流模型实验,长度比尺为4,模型水管的流量应为原型输水量的(). A.1/32B.1/4C.1/8D.1/16.15(模型和原型几何相似的条件是()。 A(对应长度成一固定的比例,且对应角相等;B.对应长度成一固定的比例,且对应角也成一固定的比例;16.相对压强() a)可以大于、等于或小于零;B.只能大于零;C.只能大于或等于零。 17.水的粘度随温度的升高()。 A(增大B.减小C.不变 18.体积压缩系数越大,则()。 A(液体压缩性小B.液体越不容易压缩C.液体越容易压缩19.在相同的水头作用下,孔口的流量比其圆柱形外管嘴的流量() A(大B.小C.相等 20.下列说法哪个正确() A(水一定由高处向低处流;B.水从流速大的流向流速小的地方;C(水从压强大的流向压强小的地方;D.水从能量大处流向能量小处。 6 21.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。 22.明渠流动为急流时(). A(Fr<1B.Fr>1C.h 23.已知液体流动的沿程水力摩擦系数,与边壁粗糙度和雷诺数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24(雷诺数的物理意义表示()。 A(粘滞力和重力之比B.惯性力与重力之比C.惯性力与粘滞力之比 D.压力与粘滞力之比 25.牛顿液体是指()。 A(具有粘滞性的液体B.不具有粘滞性的液体C.符合牛顿内摩擦定律的液体26.液体的粘滞性随温度的降低而()。 A(增大B.减小C.不变 27.下列说法哪个不是明渠均匀流的形成条件() A(恒定流;B.流量、底坡和渠道粗糙情况都沿程不变; C(明渠必须是长而直的平坡棱柱形渠道;D.无障碍物。 28.已知液体流动的沿程水力摩擦系数,只与边壁粗糙度有关,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29.下列不属于牛顿液体的是()。 A、水;B、酒精;C、泥浆;D、空气 30.理想液体的特征是()。 A(粘度是常数B.可压缩C.无粘性 31.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素(). A(切应力和压强B.切应力和剪切变形速度C.切应力和剪切变形32.相对压强的起点是()。 A(绝对真空B.一个标准大气压C.当地大气压33.绝对压强Pabs与相对压强P,真空度Pv.当地大气压之间Pa的关系()。 A(Pabs=P+PvB.P=Pabs+PaC.Pv=Pa-Pabs 7 34.恒定流是: () A(流动随时间按一定规律变化B.各过流断面的速度分布相同C.流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化 35.进行水力模型实验,要实现有压管流的动力相似,应选择的相似准则是()。 A(雷诺准则B.弗劳德准则C.欧拉准则 36.速度v,长度L,重力加速度g的无量纲组合是()。 A(Lv/gB.v/gLC.L/vgD.v/gL37.水力最优断面是(). A(造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面 C.对一定的流量具有最大断面积的断面 38.圆管水流中的下临界雷诺数等于() A.1000B.1500C.2320D.580 39.明渠水流中的下临界雷诺数等于() A.1000B.580C.2300D.5000 40.在流量一定,渠道断面的形状.尺寸和壁面粗糙度一定时,随底坡的增大,正常水深将(). A(增大B.减小C.不变 41.已知液体流动的沿程水力摩擦系数,与边壁粗糙度和雷诺数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42.有压圆形管道的管径为d,其水力半径为R,则d/R等于() A、8;B、4;C、2;D、1。 43.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面 是() A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面 44.并联长管1、2,两管的直径相同,沿程阻力系数相同,长度L2=3L1,通过的流量为(). 8 A(Q1=Q2B.Q1=1.5Q2C.Q1=1.73Q2D.Q1=3Q2 45(密闭容器上装有U形水银测压计,其中1,2,3点位于同一水平面上,其压强关系为() A(P1=P2=P3B.P1>P2>P3C.P1 46.恒定均匀流的等直径水管,A—A为过流断面,B—B为水平面,1,2,3,4为面上各点,各点的运动物理量有下列关系: () A(P1=P2B.P3=P4C.Z1+P1/,g=Z2+P2/,gD.Z3+P3/,g=Z4+P4/,g 247.液体中某点的绝对压强为108kN/m,则该点的相对压强为() 2222A(1kN/mB.2kN/mC.8kN/mD.10kN/m 48.长管的总水头线与测压管水头线() A.相重合;B.相平行,呈直线; C.相平行,呈阶梯状;D.以上答案都不对。 49.按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100,则流速比尺为() A.100;B.10;C.20;D.50。 50(紊流粗糙区的水头损失与流速成() A.一次方关系;B.二次方关系;C.1.75,2.0次方关系。 51.雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数,, A.急流和缓流;B.均匀流和非均匀流; 9 C.层流和紊流;D.恒定流和非恒定流。 52.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p和p。 ab若两容器内水深相等,则p和p的关系为()ab A.p>pB.p 53.紊流中粘滞底层厚度,比绝对粗糙高度,大得多的壁面称为()A.光滑面B.过渡粗糙面C.粗糙面D.以上答案均不对54.下列可能发生明渠均匀流的渠道是()。 A.正坡棱柱形渠道B.正坡非棱柱形渠道C.平坡棱柱形渠道D.负坡棱柱形渠道55.在图示并联管道中,当流量时,则管段1和管段2的水头损失与的关hhq,qf1f2v1v2 系是() A.,B.,C.,D.无法确定hhhhhhf1f2f1f2f1f2 56.若水力最优矩形断面的水深为1.2米,其宽度为()A(0.6mB(1.2m C(1.8mD(2.4m 57.图示容器内有一放水孔,孔口设有面积为A的阀门ab,容器内水深为h,阀门所受 静水总压力为() A.0.5γhA;B.γhA;C.0.5γh2A;D.γh2A 10 58.进行石油输送管路的水力模型试验,要实现动力相似,应选的相似准则是()。 A.雷诺准则B.弗劳德准则C.欧拉准则D.以上都不是 59.串联管道各串联管段的: () A.水头损失相等;B.总能量损失相等;C.水力坡度相等;D.所通过的流量相等。 60.如图,并联长管管段1、2、3在A、B之间的水头损失是: () 五、绘图题 1.绘出图中AB面上静水压强分布图. 11 12 2.绘出图中二向曲面上的压力体。 13 六.计算题: 1.如图所示: 为矩形断面平坡渠道中水流越过一平顶障碍物,已知渠宽b=1.2m,上游断面水深h1=2.0m,障碍物顶部2-2断面水深h2=0.5m,已测得v1=0.4m/s,试求水流对障碍物迎水面的冲击力R. 02.已知: 图中所示平面AB,宽1m,倾角为45,左侧水深h=3m右侧水深,h=2m,求静水总压12力及其作用点. 14 3.一铅垂形闸门如图所示,已知: h1=1m.h2=2m,闸门宽度b为1.5m, 试求: 水对闸门平面上静水总压力的大小及其作用点的位置. 4.水流从喷嘴中水平射向一相距不远的静止垂平板,水流随即在平板上向四周散开,已知射流流量Q为30L/s,射流流速V为20m/s,试求射流对平板的冲击力R. 5.有一矩形平面闸门,宽度b=2m,两边承受水压力,如图所示。 已知h=4m,h=8m。 12求闸门上静水总压力的大小及其作用点的位置。 6.某一水池,通过一根管径d=100mm,管长ι=800m的管道,恒定地放水(见图)。 已知水池水面和管道出口高差H=20m,管道上有两个弯头,每个弯头的局部阻力系数 15 ξ=ξ=0.3,管道是直角进口(ξ=0.5),管道全长的沿程阻力系数λ=0.025,试求通123 过管道的流量。 7.长2.0km的梯形土渠,其渠底总落差? Z=8.0m,渠宽b=3m,h=0.8m,m=1.5,n=0.03,0 按土渠土质查得v=1.5m/s,试校验该渠道是否会发生冲刷不冲 38.一矩形渠道,断面宽b=5m,通过流量Q=17.25m/s,渠内水深h=1.5m,求此渠道的临界水深h,并判别水流流态。 k ,60: 9.已知一射流在平面上以速度v冲击一斜置平板,平板和射流的夹角,如不考虑 Q1,3水头损失,试证明两分流的流量比。 (不考虑水流和平板的摩擦力.)Q2 16 10.求淡水自由表面下2m深度处的绝对压强和相对压强(认为自由表面的绝对压强为1工程大气压)。 11.蒸汽机车的煤水车如图所示由一直径d=150mm,长ι=80m的管道供水,管道中有两个闸阀和四个直角弯头(λ=0.03,闸阀全开ξ=0.12,弯头ξ=0.48),进口ξ=0.5。 已vbc 3知煤水车的有效容积V=25m,水塔具有水头H=18m。 试求煤水车充满水所需的最短时间。 312.一矩形渠道,断面宽b=6m,通过流量Q=30m/s,渠内水深h=2.0m,求此渠道的临界水深h,并判别水流流态。 k o13.一圆弧形闸门如图所示,圆心角φ为30,半径R为2.5m,宽度b为6m,闸门转轴恰与水面齐平,求: 水对闸门的总压力及对转轴的力矩。 14.如图所示,一矩形平板闸门AB,宽b=2m,与水平面夹角α=30? ,其自重G=19.6kN,并铰接于A点。 水面通过A点,水深h=2.1m,试求打开闸门的最大铅直拉力T。 17 15.有一半圆柱形外壳,浸没于水中,求作用在该壳上(单宽)的静水总压力的水平分力及铅垂分力的大小. 316.水流通过变截面弯管如图所示,已知弯管的直径d=25cm,d=20cm,流量为0.12m/s,AB 断面A-A的相对压强为1.8个工程大气压,管子的中心线均在同一水平面上,求固定此弯管所需的力Fx和Fy,不计水头损失. 17.为将水库中水引至堤外灌溉,安装了一根直径d=1.5m的虹吸管,当不计水头损失时,求虹吸管顶部s处的压强。 18 18.设水流由水箱经水平串联管路流入大气,如图所示。 已知AB管段直径d=0.25m,1 22VV12沿程损失h=0.4,BC管段直径d=0.15m,已知损失h=0.5,进口局部损失fAB2fBC2g2g 22VV12h=0.5,突然收缩局部损失h=0.32,试求管内流量Q。 j1j22g2g 19.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。 H RAO图R示圆 弧B形闸020.水平分岔管路,干管直径d1=600mm,支管直径d2=400mmm,分岔角α=30,已知分岔前门 23A断面的压力表Pm=70KN/m,干管流量Q=0.6m/s,不计水头损失. B求: 水流对分岔管的作用力.( 1/ 4 圆), A 点 以 上19 的 水 深 21.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=5.5m。 由水箱至喷嘴的水头损失h=0.5m。 用压力表测得橡胶管与喷嘴接头w 2 处的压强p=4.9N,cm。 如用手握住喷嘴,需要多大的水平力R,行近流速v=0,取动0能校正系数和动量校正系数均为1。 22.某水平管路直径d=7.5cm,末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图),喷嘴出口直径1 2d=2.0cm。 用压力表测得管路与喷嘴接头处的相对压强p=49kN,m,管路内流速2 v=0.706m/s。 求水流对喷嘴的水平作用力F(6分)1 v1d1 23.有一垂直立面90? 弯管,1-1到2-2断面的轴线弧长L=3.14m,两断面高程差? z= 22m,1,1断面中心压强p1=117.6kN/m,水头损失hw=0.1m,管径d=0.2m,Q=0.063m/s,试求水流对弯管的作用力。 20 1 1Δz 22 024.已知: 图中所示平面AB,宽1m,倾角为60,上部受油压深度h=1.0m,下部受水压深度1 3h=2.0m,油的容重γ=8.0KN/m求作用在AB板上(单宽)的静水总压力及其2 hab,2,,作用点的位置.(7分)(梯形形心点的位置L=C3ab,,, 25.图中所示变直径管的直径d=320mm,d=160mm,流速υ=1.5m/s,υ为多少,1212 21 26.一抽水机管系(如图),要求把下水池的水输送到高池,两池高差15m,流量Q=30l/s, 2水管内径d=150mm。 泵的效率η=0.76。 设已知管路损失(泵损除外)为10v/(2g),试p 求轴功率。 27.如图所示,一水平放置的喷嘴将一水流射至正前方一光滑壁面后,将水流分为两股(水 3流与水平方向的夹角为θ=60? )。 已知喷嘴直径d=40mm,流量Q=0.0252m/s,水头损失不计,求水流对光滑壁面的作用力R。 28.如图a所示有一高度为50mm,速度v为18m/s的单宽射流水股,冲击在边长为1.2m的光滑平板上,射流沿平板表面分成两股。 已知板与水流方向的夹角为30度,平板末端为铰点.若忽略水流、空气和平板的摩阻,且流动在同一水平面上,求: (1)流量分配Q和Q;12 (2)设射流冲击点位于平板形心,若平板自重可忽略,A端应施加多大的垂直力P,才能保持平板的平衡,(图b); (3)若B点不铰接,平板与水流方向一致以u=8m/s运动时,水流作用在平板上的垂直力的大小。 22 (图a) (图b) 29.用虹吸管自钻井输水至集水池,虹吸管长l=l+l=30+40=70m,d=200mm。 钻井至集水ABBC池间的恒定水位高差H=1.60m。 又已知λ=0.03,管路进口、120弯头、90? 弯头及出口 处的局部阻力系数分别为ζ=0.5,ζ=0.2,ζ=0.5,ζ=1.0。 1234试求: (1)流经虹吸管的流量; (2)如虹吸管顶部B点的安装高度h=4.5m,校核其真空度。 B 23 30.下图为一滚水坝,上游水位因坝的阻挡而抬高,测得断面1-1的水深为1.5m,下游断面2-2水深为0.6m。 略去水头损失,求水流对1m坝宽(垂直纸面方向)的水平作用力。 F 31.路基上设置的钢筋混凝土倒虹管,如图所示,管长=60m,=80m,=60m,α=20? lllABBCCD试求: (1)如上、下游水位差为27.4m-19.4m=8m,管径d=2m,计算其泄流能力Q; 3 (2)如泄流量Q'=25.14m/s,若管径与下游水位维持不变,由上游水位怎样变化, 2(3)如流量Q'=25.14m/s,上、下游水位保持原状不变(即H=8m),问管径应如何变化, 32.一直径为d的水平直管从水箱引水、如图所示,已知: 管
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