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水力学最全复习资料 一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号） （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 下列物理量中，有量纲的数为（ C ） A．佛汝德数Fr           B. 沿程阻力系数 C．渗流系数k  m/day        D. 堰流流量系数m 2. 缓坡明渠中的均匀流是（A   ） A．缓流  B. 急流    C. 临界流    D. 可以是急流或缓流 3. 管流的负压区是指测压管水头线（ C  ） A．在基准面以下的部分    B. 在下游自由水面以下的部分 C． 在管轴线以下的部分  D.  在基准面以上的部分 4. 有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2，则其均匀流水深h1和h2的关系为（ B ） A．h1>h2    B.  h1<h2    C.  h1=h2  D. 无法确定 5. 对于并联长管道，每根管道的（ C  ）相等。 A．流量  B. 切应力  C. 沿程水头损失    D. 水力坡度 6. 平衡液体的等压面必为（D  ） A．水平面    B. 斜平面  C. 旋转抛物面  D. 与质量力正交的面 7. 理想液体恒定有势流动，当质量力只有重力时， （B） A整个流场内各点的总水头相等 B只有位于同一流线上的点，总水头相等 C沿流线总水头沿程减小 D沿流线总水头沿程增加 8. 有一溢流堰，堰顶厚度为2m，堰上水头为2m，则该堰流属于（ c ） A．薄壁堰流  B. 宽顶堰流    C. 实用堰流  D. 明渠水流 9. 同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（ A ） A．增大    B. 减小  C. 不变    D. 不一定 10. 一段直径不变管道的流速从2m/s增加到4m/s时，在水流都处于紊流粗糙区时，沿程水损失是原来的（ d ）倍 A．1    B.  C. 2    D. 4 二、填空题（在空格中填写正确答案） （本大题共8小题，每空格2分，共16分） 1．有一明渠均匀流，通过流量，底坡，则其流量模数K= 2750    . 2．水泵进口真空计的读数为，则该处的相对压强水头为  2.5  m 3．矩形断面渠道，水深h=1m，单宽流量,则该水流的佛汝德数Fr=  0.319    。 4．宽顶堰的总水头H0=2m, 下游水位超过堰顶的高度hs=1.4m，此时堰流为出流。 5．渗流杜比公式表明，在渐变渗流中过水断面的流速分布为。 6．已知谢才系数，则沿程阻力系数 =  0.00784      。 7．当液流为 恒定流流时，流线与迹线重合。 8．直径为1m的管道中的水流，其水力半径为。 三、计算题 （本大题分5小题，共54分） 1．（本小题10分）如图所示，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB，宽为1m（垂直于纸面方向），半径R=1m，，，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。 2．（本小题10分）有一长度为L的有压管道，管径d=0.1m，作用水头H=3m，在L/2处装一测压管，已知测压管水面高于管轴1m，不计行进流速，求管道中通过的流量。 3．（本小题12分）如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径，流速，形心点相对压强水头水柱高，出水管直径，不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力和。 水力学1答案： 一、 单项选择题（20分） 1.C      2. A     3.C    4.B      5. C 6.D      7.B    8.C    9.A      10.D 二、 填空题（16分） 1. 2750m3/s 2. –2.5m 3. 0.32m 4. 自由出流 5. 矩形/或均匀分布 6．0.00784 7.恒定流 8. 0.25m 三、 作图题 四、 计算题 1．    （10分） 画出水平方向压强分布图（1分）；画出垂直方向压力体图（1分）； 水平方向静水总压力：  （2分） 垂直方向静水总压力：  （2分） 总静水总压力：  （1分） 与水平方向的夹角：  （1分） 距底部B点的垂直距离：  （2分） 2．（10分） 以管道轴线为基准面，列测压管断面和处口断面的能量方程： 得  （4分） 列水箱和出口断面能量方程得，（） 所以V=  （5分） （1分） 3．（12分） ，    （1分） 以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程： 取    （3分） ， 得水柱，即    （2分） 而， 取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为和，（水流方向为x轴，与水流方向垂直为y轴） x方向大的动量方程： 取 （3分） y方向的动量方程： （2分） 水流对管壁的作用力与和大小相等，方向相反。  （1分） 《水力学》练习2及参考答案 一、 单项选择题（每小题2分，共计10分） 1、紊流粗糙区的水头损失与流速成                      （ b  ） a、一次方关系； b、二次方关系； c、1.75～2.0次方关系；d、不能确定 2、已知液体流动的沿程水头损失系数λ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                                                （ c ） a、层流区；  b、紊流光滑区；  c、紊流过渡粗糙区；  d、紊流粗糙区 3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R =（ b  ） a、8    b、4    c、2    d、1      4、已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为    （ a  ） a、2    b、1    c、0.5    d、0.25 5、层流断面流速分布规律符合        （ c ） a 、对数分布；  b 直线分布； c、抛物线分布；  d、 椭圆分布  。 二、 填空题（每小题2分，共计8分） 1、恒定流时流线与迹线 重合。 2、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。 3、雷诺试验揭示了液体存在_____层流___和____紊流_两种流态，并可用临界雷诺数来判别液流的流态。 4、在等直径长直管道中，液体的温度不变，当流量逐渐增大，管道内的雷诺数Re将逐渐 增大。 三、 判断题（每小题2分，共计16分） 1、根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。                  （×） 2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。                  （×）                      3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流                  （×）                      4、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。          （×）    5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。        （√） 6、层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。                      （×） 7、根据达西公式hf =λ，层流沿程水头损失与流速平方成正比。（×） 8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。                （×） 四、 问答题（每小题5分，共计10分） 1、 有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 答：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。 2、 根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。 答：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re）；过渡区λ=f2（Re，△/d）；粗糙区λ=f3（△/d），紊流粗糙区又称为阻力平方区。 五、计算题（共5题，计56分） 1、 管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q= 20 cm3/s，运动粘度ν= 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？                                         （8分） 解：（1）∵运动粘度ν= 0.0101 cm2/s，而管道截面积A=πd2/4，=Q/A， 则管道流动的雷诺数： ∴管道水流为紊流。 （2）∵管道流动的雷诺数，故可知水温、流量不变，管径扩大3倍后的雷诺数 ∴将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，管中水流是层流。 2、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，管嘴局部水头损失系数ζ=0.2，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。            （ 12分） 3 2 1 解：（1）以管嘴出口为基准面，对水面1和管嘴出口2列能量方程，得： 由h=5 m，ζ=0.2，α=1得 =9.04m/s (2) 以管嘴出口为基准面，管嘴出口2和水面3列能量方程，得： 由=9.04m/s，α=1得 3 、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d1 =5cm，d2=2cm，1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh =5cm ，如果文丘里管流量计流量修正系数μ=0.98，求管路中通过流量Q为多少？（不计水头损失） （12分） 解：计算文丘里管常数： 管路中通过的流量： 4、某水平管路的直径d1=7.5cm，管内流速v1=0.70m/s，管路末端接一渐缩喷嘴通入大气（如图）。喷嘴出口直径d2=2.0cm，用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2，求水流对喷嘴的水平作用力F（取动量校正系数为1）（12分） x 解：取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面，根据连续方程得： 对喷嘴建立x方向的动量方程，β=1得： pA1 – F′=βρQ(v2x – v1x) F′= pA1 –βρQ(v2 – v1)=49×(1/4) ×3.14×0.0752 - 1×1×0.0031×(2.625-0.7) =0.21KN 水流对喷嘴的水平作用力F与F′大小相等，方向相反。 5、有一浆砌块石的矩形断面渠道，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，糙率n = 0.025，试求500m长渠道中的沿程水头损失。      （12分） 解：计算渠道断面水力要素： 过流断面面积A=bh=6×2=12m2 湿周χ=b+2h=6