水力学习题集

一、选择题

1．按连续介质的概念，流体质点是指（ ）

A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒； C . 无大小的几何点； D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 2．作用在流体的质量力包括（ ）

A. 压力； B. 摩擦力； C. 重力； D. 惯性力。 3．单位质量力的国际单位是：（ ） A . N ； B. m/s； C. N/kg； D. m/s。

4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（ ）

Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。 5．水的粘性随温度的升高而（ ） A . 增大； B. 减小； C. 不变。 6．气体的粘性随温度的升高而（ ） A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变。

7．流体的运动粘度υ的国际单位是（ ） Ａ. m/s ；B. N/m ； C. kg/m ；D. N·s/ｍ8．理想流体的特征是（ ）

Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。 9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（ ） Ａ.

1200002

2

2

2

； Ｂ.

110000；Ｃ.

14000 。

10．水力学中，单位质量力是指作用在（ ）

Ａ. 单位面积液体上的质量力； Ｂ. 单位体积液体上的质量力； Ｃ. 单位质量液体上的质量力； Ｄ. 单位重量液体上的质量力。 11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（ ）

Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度

Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。

12．已知液体中的流速分布µ－y如图所示，其切应力分布为（ ） Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝ky (k为常数)。 13．以下关于液体质点和液体微团的正确论述是（ ） Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ. 液体微团包含有很多液体质点； yu Ｃ. 液体质点没有大小，没有质量；Ｄ. 液体质点又称为液体微团。 14．液体的汽化压强随温度升高而（ ） Ａ. 增大； Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；

15．水力学研究中，为简化分析推理，通常采用以下三种液体力学模型（ ） Ａ. 牛顿液体模型； Ｂ. 理想液体模型； Ｃ. 不可压缩液体模型；Ｄ. 非牛顿液体模型；Ｅ. 连续介质模型。

16．以下哪几种流体为牛顿流体（ ）

Ａ. 空气；Ｂ. 清水；Ｃ. 血浆； Ｄ. 汽油； Ｅ. 泥浆。 17．以下关于流体汽化压强的论述中，不正确的是（ ）

Ａ. 液体的温度升高则汽化压强增大； Ｂ. 液体的温度升高则汽化压强减小； Ｃ. 液体的汽化压强随海拔高度而变化； Ｄ. 20ºC的水的汽化压强为１atm； Ｅ. 100ºC的水的汽化压强为１atm；Ｆ. 水在常温下不会沸腾； Ｇ. 液体中的压力越大则汽化压强越大。 18．以下哪几种流体为非牛顿流体（ ）

Ａ. 空气；Ｂ. 清水；Ｃ. 血液； Ｄ. 酒精；Ｅ. 泥浆。 二、计算题

1、平板面积为 40×45cm2,厚度为 1.0cm，质量 m=5kg，沿着涂有厚度=1.0mm油的斜面向下作等速运动， 其速度u=1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布，斜 坡 角 θ= 22.62°(见 图 示)，试分别求油的动力粘滞系数和运动粘滞系数  (油的密度ρ＝950 kg/m3)。 u

2、设水的体积弹性模量K2.19109Pa，试问压强改变多少时，其体积才可以相对压缩1%？

3

3、温度为10℃，体积为2.5m的水加热至60℃，体积增加了多少？(10℃的水的热胀系数

-4-1

为0.14×10℃)

1

第2章 水静力学

一、选择题

1．静止液体中存在（ ）

Ａ. 压应力；Ｂ. 压应力和拉应力；Ｃ. 压应力和切应力；Ｄ. 压应力 、切应力和拉应力；

2．相对压强的起量点是 （ ）

A. 绝对真空； B. 1个标准大气压； C. 当地大气压； D. 液面压强。 3．金属压力表的读数是（ ） A. 绝对压强 ； B. 相对压强 ； C. 绝对压强加当地大气压强； D. 相对压强加当地大气压强。

4．绝对压强pabs、相对压强p 、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是（ ） A. pabs=p+pv ； B. p=pabs+pa ； C. pv=pa－pabs 。 5．在密闭的容器上装有U形水银测压计（如图）， 其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为（ ） A. p1=p2=p3 ； B. p1>p2>p3 ；C. p1A. 45倾斜；B．60倾斜；C．水平；D. 铅直。 10．完全淹没在水中的一矩形平面，当绕其形心轴旋转到什么位置时，其压力中心与形心最远？（ ）

A. 45倾斜；B．60倾斜；C．水平；D. 铅直。

11．一封闭容器盛以水，当其从空中自由下落时（不计空气阻力），其单位质量力为 A. 0 ；B. -g ； C. mg ；D. –mg 。

12．一封闭容器盛以水，在地球上静止时，其单位质量力为 A. 0 ；B. -g ； C. mg ；D. –mg 。

13．一列火车在水平直道上匀速行使时，车内的流体所受的单位质量力为 A. 0 ；B. -g ； C. mg ；D. -mg 。 14.选择下列正确的等压面: ( )

A . A  A B. B  B C. C  C D. D  D

o

o

o

o空气水 2

15.压力中心是 ( )

A. 淹没面积的中心 ； B. 压力体的中心 C. 总压力的作用点 D. 受压面的形心 16.平衡液体中的等压面必为( )

A. 水平面； B. 斜平面 ； C. 旋转抛物面 ；D. 与质量力相正交的面 。 17.图示四个容器内的水深均为H，则容器底面静水压强最大的是 ( ) A. a ; B. b ; C. c ; D. d

18.欧拉平衡微分方程 ( ) A. 只适用于静止液体； B. 只适用于相对平衡液体； C. 不适用于理想液体； D.理想液体和实际液体均适用。 19.容器中盛有两种不同重度的静止液体，如图所示，作用在容器 A B 壁面上的静水压强分布图应为 ( )A. a B. b C. c D. d

20.液体某点的绝对压强为 58 kPa ，则该点的相对压强为 ( ) A. 159.3 kPa ； B. 43.3 kPa ； C. -58 kPa D. -43.3 kPa 。 21.图示的容器 a 中盛有重度为 1 的液体，容器 b中盛有密度为 1和2 的两种液体，则两个容器中曲面 AB 上 压力体及压力应为 ( )

(1) 压力体相同，且压力相等； (2) 压力体相同，但压力不相等； (3) 压力体不同，压力不相等； (4) 压力体不同，但压力相等。

3

22.有一倾斜放置的平面闸门，当

上下游水位都上升 1 m 时〔虚线位置〕，闸门上的静水总压力。 （ ）

(1) 变大； (2) 变小； (3) 不变； (4) 无法确定。

第22题 二、判断题

1、相对压强必为正值。 ( ) 2、图示为一盛水容器。当不计瓶重时, 作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。( ) 3.静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。 ( )

4.二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为。则该平面上的静水总压力P=gyDAsin。(yD 为压力中心D的坐标， 为水的密度，A 为斜面面积) （ ）

第2题 第5题 第9题

6、图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度 b，长度L及倾角均相等，则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 ( )

4

( )

7、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。 ( )

8、静水压强仅是由质量力引起的。 ( ) 9、在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔A、B，并安装一 U 形水银压差计，如图所示。由

于A、B两点静水压强不等，水银液面一定会显示出 h 的差值。 ( )

10、物体在水中受到的浮力等于作用于物体表面的静水总压力。 ( )

三、绘图计算题

1．绘出图中曲面上的的压力体图，并标出水压力铅直分力的方向。

2. 图示一倒U形差压计，左边管内为水，右边管内为相对密度（即比重）s10.9的油。倒

U形管顶部为相对密度s20.8的油。已知左管内A点的压强pA98KN/m2，试求右边管内B点的压强。

3. 有 一 盛 水 的 开 口 容 器 以 的 加 速 度3.6m/s2 沿 与水 平 面 成 30o 夹 角 的 斜面 向 上 运 动， 试 求 容 器中 水 面 的 倾 角.

5

4.矩形平板闸门AB如图所示,A处设有转轴。已知闸门长l=3m，宽b=2m，形心点水深hc=3m，倾角α=45°，忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力FT。

hc A B α

5. 一曲面的形状为 3/4 个圆柱面，半径 R=0.8 m，宽度(垂直于纸面)为1 m。圆心位于液

面以下h=2.58 m，如图所示。容器中盛有密度为 1=816 kg/m3的液体，其深度 h1=0.98 m，其下为密度2=1000 kg/m3的液体。

(1) 绘制曲面的水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。

(2) 求作用于曲面的静水总压力的大小和方向。 （Px15.68 kN； Pz33.58 kN；

P37.06 kN ；.97）

6

第三章 水动力学基础

一、判断题 1、渐变流与急变流均属非均匀流。 ( ) 2、急变流不可能是恒定流。 ( ) 3、总水头线沿流向可以上升，也可以下降。 ( ) 4、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。 ( ) 5、扩散管道中的水流一定是非恒定流。 ( ) 6、恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。 ( ) 7、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 ( ) 8、测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。 ( ) 9、总流连续方程 v1A1 = v2A2 对恒定流和非恒定流均适用。 ( ) 10、渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。 ( ) 11、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。 ( ) 12、恒定流中总水头线总是沿流程下降的，测压管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。 ( ) 13、液流流线和迹线总是重合的。 ( ) 14、用毕托管测得的点流速是时均流速。 ( ) 15、测压管水头线可高于总水头线。 ( ) 16、管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流，其管轴压强沿流向增大。 ( ) 17、理想液体动中，任意点处各个方向的动水压强相等。 ( ) 18、拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动；而柯西-伯努力积分不仅要求流动为无旋, 且要求是恒定流动 。 ( ) 19、理想液体属于有势流,实际液体都是有涡流. ( ) 20、若液体质点作圆周运动,流线为同心圆,则此类流动一定为有涡流(有涡旋)。 ( ) 21、不可压缩液体的平面流动中存在流函数，则必定存在势函数。 ( ) 22、在平面流动中,两流线之间通过的单宽流量等于该两流线的流函数值之差。 ( ) 23、不可压缩液体连续性微分方程 ( ) 二、选择题

1、恒定总流的能量方程z1 + p1／g + v12／2g = z2 +p2／g + v22／2g +hw1- 2 ，式中

uxuyuz0只适用于恒定流。 xyz各项代表( )

(1) 单位体积液体所具有的能量； (2) 单位质量液体所具有的能量；

(3) 单位重量液体所具有的能量； (4) 以上答案都不对。 2、图示抽水机吸水管断面A─A动水压强随抽水机安装高度 h 的增大而 ( )

(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定

7

3、在明渠恒定均匀流过水断面上1、2两点安装两根测压管，如图所示，则两测压管高度

h1与h2的关系为 ( )

(1) h1 ＞ h2 (2) h1 ＜ h2 (3) h1 = h2 (4) 无法确定

4、对管径沿程变化的管道 ( ) (1) 测压管水头线可以上升也可以下降 (2) 测压管水头线总是与总水头线相平行 (3) 测压管水头线沿程永远不会上升 (4) 测压管 水头线不可能低于管轴线 5、图示水流通过渐缩管流出，若容器水位保持不变，则管内水流属 ( ) (1) 恒定均匀流 (2) 非恒定均匀流 (3) 恒定非均匀流 (4) 非恒定非均匀流

6、管轴线水平，管径逐渐增大的管道有压流，通过的流量不变，其总水头线沿流向应 ( ) (1) 逐渐升高 (2) 逐渐降低 (3) 与管轴线平行 (4) 无法确定 7、均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是 ( ) (1) 互相平行的直线； (2) 互相平行的曲线； (3) 互不平行的直线； (4) 互不平行的曲线。

8、液体运动总是从 ( ) (1) 高处向低处流动； (2) 单位总机械能大处向单位机械能小处流动； (2) 压力大处向压力小处流动； (3) 流速大处向流速小处流动。

9、如图断面突然缩小管道通过粘性恒定流，管路装有U形管水银差计，判定压差计中水银液面为 ( )

(1) A高于B； (2) A低于B； (3) A、B齐平； (4) 不能确定高低。

8

10、在平面流动中，两条流线的流函数之差等于 ( ) (1) 两条流线间的切应力差 (2) 两条流线间的压强之差 (3)两条流线间的流速差 (4) 两条流线的单宽流量

11、液体作有势运动时 ( ) (1) 作用于液体的力，必须是有势的 (2) 液体的角变形速度为零

(3) 液体的旋转角速度为零 (4) 液体沿流向的压强梯度为零 12、伯努力积分的应用条件为 ( ) (1) 理想正压流体，质量力有势，非恒定无旋流动; (2) 不可压缩流体，质量力有势，非恒定有旋流动

(3) 理想正压流体，质量力有势，恒定流动，沿同一流线

(4) 理想正压流体，质量力有势，非恒定流动 ，沿同一流线

13、理想液体恒定有势流动，当质量力仅为重力时， ( )

pu2(1) 整个流场内各点的总水头(z)相等；

g2gpu2(2) 只有位于同一流线上的点，总水头(z)相等；

g2g(3) 沿流线总水头沿程减小；

pu2(4) 沿流线总水头(z)沿程增加；

g2g三、填空题

1、恒定总流动量方程写为_______________________,方程的物理意义为

________________________________________________________________________。 2、恒定总流能量方程中，hw的能量意义是_____________________________________。它的量纲是______________________________。

3、在有压管流的管壁上开一个小孔，如果没有液体从小孔流出，且向孔内吸气，这说明小孔内液体的相对压强_________零。(填写大于、等于或小于) 如在小孔处装一测压管，则管中液面将________。(填写高于、或低于)小孔的位置。

4、恒定总流能量方程中， v2／2g的能量意义为_____________________________________,它的量纲是 _____________。

5、水平放置的管道，当管中水流为恒定均匀流时，断面平均流速沿程______________，动水压强沿程______________。

6、图示分叉管道中，可以写出单位重量液体的能量方程的断面是_________________________，不能写出单位重量液体的能量方程的断面是___________________________________。

9

7、某过水断面面积A＝2m2,通过流量qv＝1m／s，动能修正系数α＝1.1，则该过水断面的

3

平均单位动能为___________________________________。

8、图示为一平底等直径隧洞，出口设置一控制闸门。当闸门关闭时，A、B两点压强pA与

pB的关系为_____； 当闸门全开时，A、B两位于均匀流段，其关系为___________________。

9、应用恒定总流能量方程时，所选的二个断面必须是_________断面，但二断面之间可以存在_______流。

10、有一等直径长直管道中产生均匀管流，其管长 100 m，若水头损失为 0.8m，则水力坡度为___________。

11、图示为一大容器接一铅直管道，容器内的水通过管道流入大气。已知 h1=1m，h2=3m。若不计水头损失，则管道出口流速为________________。

12、图示为1、2两根尺寸相同的水平放置的管道。管1中为理想液体，管2中为实际液体。当两管流量qv1 = qv2 时，则两根测压管的液面高差 h1 与 h2 的比较是__________________。

10

13、图示为一等直径水平管道，水头为H。若整个水头损失为hw，α＝1，则管道A、B、C三个断面的流速分别为 vA=_____________， vB=___________， vC=________________。

14、用能量方程或动量求解水力学问题时，两过水断面取在渐变流断面上，目的是利用____________________________的特征，计算______________________________________。 15、若已知流函数a(x2y2),a为常数，则 ux.___________,uy____________.。 16、恒定平面势流中，组成流网的流线与等势线的关系是_________________。 17、液体质点的运动形式有________________________________________。

18、理想液体在同一点上各方向的动水压强数值是___________的。实际液体中的动水压强为在同一点上沿三个正交方向的动水压强的 __________________________________ ，而

pxx= __________ ____，pyy =________________________，pzz

=____________________________。 19、液体运动可根据________________________________分为有涡流和无涡流，无涡流是指 ________________________________，应满足的判别条件是____________________________________。

四、计算题

1．已知不可压缩液体平面流动的流函数(x2y2)/2。 要求：

(1) 画出该流动的流线图形，并标明流向； （流线(x2y2)/2Const.）

(2) 判别是有旋流动还是无旋流动； （有旋）

(3) 已知流场中两定点坐标分别为 A(1,0) 与 B(2,3),通过此两点间的单宽流量 q； （qBA6）

(4) A、B两点是否满足方程u2/2gp/gc？ （否）

11

2．已知流速场uxxy,uy213（1）点（1，2，3）之加速度；（2）y,uzxy，试求：

3是几元流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？

3、用毕托管测量明渠渐变流某一断面上A、B两点的流速(如图)。已知油的重度ρg＝8000N／m3。求uA及uB。

(取毕托管流速系数μ＝1) （uA2.42m/s,uB2.27m/s）

4、图示为铅直放置的一文德里管。已知d1=20 cm，d2=10 cm，z=0.5 m，水银压差计读数h=2 cm。若不计水头损失，求流量qv。(取动能校正系数为1) （0.018m/s）

3

5、某输水管道接有管径渐变的水平弯管(如图)。已知管径D=250 mm，d=200 mm，弯角θ=60°。若弯管进口压力表读数p1=2.5 N／cm2，p2=2.0 N／cm2。不计弯管的水头损失，求：水流对弯管的水平作用力的大小及方向。(取动量校正系数均为1) （R 1503.07 N ；51.070）

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6、射流从喷嘴中射出，撞击在一铅直放置的平板上，如图所示。已知喷嘴直径d=25 mm，射流与平板垂线间的夹角θ=60°，射流流速v1=5 m／s。不计摩擦阻力，取动量校正系数为1。求：(1)平板静止时，射流作用在平板上的垂直作用力；(2)当平板以u=2 m／s的速度与水流相同方向运动时，射流作用在平板上的垂直力。 （6.13N；2.12N）

13

第4章 相似原理与量纲分析

一、选择题

1．速度v、长度l、重力加速度g的无量纲组合是（ ）

v2lvvlg ；B．gl； C. gv ； D. gl。 A．

2．速度v、密度ρ、压强p的无量纲的组合是（ ）

ρvρppvp； C ．ρA．v ；B．

2p2 ；D. ρv。

3．速度v、长度l、时间t的无量纲组合是（ ）

lvtl2Ａ．lt ； Ｂ．vl；Ｃ．vt；Ｄ．vt。

4．压强差Δp、密度ρ、长度l和 流量Ｑ的无量纲组合是（ ）

ρQQρlplQ222ppQlＡ． ； Ｂ．； Ｃ．ρ；Ｄ．pl。

5.进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选用的准则是（ ）

Ａ．雷诺准则；√ Ｂ．弗劳德准则；Ｃ．欧拉准则。

6．密度ρ，动力粘滞系数µ，流速v和长度l的无量纲组合是（ ）

μvdρvdρd2ρv2dＡ．ρ ；Ｂ．μ；Ｃ．μ； D ．vμ 。

7．雷诺数的物理意义表示（ ）

Ａ．粘滞力与重力之比；Ｂ．重力与惯性力之比； Ｃ．惯性力与粘滞力之比；Ｄ．压力与粘滞力之比。 8．明渠水流模型实验，长度比尺为４．模型流量应为原型流量的（ ） 1111Ａ．2； Ｂ．8； Ｃ．4； Ｄ．32。 9．.压力输水管模型实验，长度比尺为８，模型水管的流量应为原型输水管流量的（ ） 1111Ａ．2； Ｂ． 8； Ｃ．4；Ｄ．16。

10、水流在紊流粗糙区时，要做到模型与原型流动的重力和阻力相似，只要模型与原型的相对粗糙度相等，进行模型设计时就可用 ( )

14 A 雷诺相似准则 B 佛汝德相似准则 C 欧拉相似准则 D 韦伯相似准则

11、佛汝德相似准则考虑起主导作用的力是 ( )

A重力 B表面张力 C粘滞阻力 D紊动阻力

12、雷诺相似准则考虑起主要作用的力是 ( )

A重力 B压力 C 粘滞阻力 D 紊动阻力 二、判断填空题

1、模型中测得闸孔收缩断面处的平均流速vm=1.5m/s，采用的长度比尺λl=25，则原型中收缩断面处的平均流速vp=37.5m/s，是否正确______________________。

2、沿程水头损失系数λ的量纲与谢才系数c的量纲相同，是否正确______________________。

3、某模型按雷诺相似准则设计，模型长度比尺 λl =10，选用的模型液体与原型相同。若测得模型某断面平均流速 vm=100 cm／s，则原型中相应的平均流速 vP=____________________________。

3

4、某溢洪道按重力相似准则设计模型，模型长度比尺 λl=50。如原型流量 qvP=1500 m／s，则模型流量 qm=______________________。 三、计算题

1．试将Ｆ，l，V，ρ整理成为无量纲数

2．流线型潜没物体在不可压缩流体运动中所受阻力F与物体速度、线性尺寸、流体密度、动力粘性系数有关，试分别用瑞利法、 定理推导阻力的表达式。

3．图示为弧形闸门放水时的情形。已知水深h=6m。模型闸门是按长度比例尺Cl120制作的，实验时的开度与模型的相同。试求流动相似时模型闸门前的水深。在模型实验中测得

v'2.0msq'V3102m3s收缩截面的平均流速，流量，水作用在闸门上的力

15

F'102N，绕闸门轴的力矩M'120Nm。试求在原型上收缩截面的平均流速、流量以及

作用在闸门上的力和力矩。

4．有一轿车，高hp=1.5m，在公路上行驶，设计时速vp=108km/h，拟通过风洞中模型实验来确定此轿车在公路上以此速行驶时的空气阻力。已知该风洞系低速全尺寸风洞(Cl=3/2)，并假定风洞试验段内气流温度与轿车在公路上行驶时的温度相同，试求：风洞实验时，风洞实验段内的气流速度应安排多大？通过风洞模型实验，获得模型轿车在风洞实验段中的风速为45m/s时，空气阻力为1000N，问：此轿车以108km/h的速度在公路上行驶时，所受的空气阻力有多大？

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第5章水头损失

一、判断题

1、紊流光滑区的沿程水头损失系数  仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。   2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。   3、紊流中存在各种大小不同的涡体。   4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。   5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。   6、uu''只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。   xy7、临界雷诺数随管径增大而增大。   8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。   9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。   10、管道突然扩大的局部水头损失系数  的公式是在没有任何假设的情况下导出的  11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。   11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。   12、公式gRJ 即适用于管流，也适用于明渠水流。   13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。   14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。   15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。   16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。   17、粘性底层的厚度沿流程增大。   18、阻力平方区的沿程水头损失系数 与断面平均流速 v 的平方成正比。   19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。   20、紊流的脉动流速必为正值。   21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。   22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。   23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。   24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。   25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。   26、当雷诺数 Re很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。   二、选择题

1、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。 2、按普朗特动量传递理论， 紊流的断面流速分布规律符合    1  对数分布 ；  2  椭圆分布  3  抛物线分布  4  直线分布 。 3、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而    1  增大 ；  2  减小 ；  3  不变 ；  4  不定 。 4、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而    1  增大 ；  2  减小 ；  3  不变 ；  4  不定 。 5、谢才系数 C 与沿程水头损失系数  的关系为    1  C 与  成正比 ； 2  C 与 1  成正比  3  C 与 2 成正比； 4  C 与

1

成正比 。

17

6、A、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A管为热水，B管为冷水，则两管流量    1  qvA > qvB ;  2  qvA ＝ qvB ;  3  qvA < qvB ；  4 不能确定大小 。 7、圆管紊流附加切应力的最大值出现在    1  管壁 ；  2  管中心  3  管中心与管壁之间 ；  4  无最大值 。 8、粘滞底层厚度  随 Re 的增大而    1  增大 ；  2  减小 ； 3  不变 ；  4  不定 。 9、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，则三者的边壁切应力0的相互关系如下，如果沿程阻力系数也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下： 

 1  0圆  0方  0矩 ，qv圆  qv方  qv矩 ；  2  0圆 < 0方 < 0矩 ，qv圆 < qv方 < qv矩 ；  3  0圆  0方  0矩 ，qv圆 < qv方 < qv矩 ；  4  0圆 < 0方 < 0矩 ，qv圆  qv方  qv矩 。

10、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的    1  断面流速分布规律相同 ；  2  断面上切应力分布规律相同 ；  3  断面上压强平均值相同 ；  4  水力坡度相同 。

11、紊流内部结构分区的判别参数是    1  管壁绝对粗糙度 ；  2  管壁相对粗糙度 ；

 3  粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ；  4  雷诺数 。 12、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同，但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与n2 的关系为 

 1  n1 > n2；  2  n1 < n2 ；  3  n1 = n2 ；  4  无法确定 。 13、谢才系数 C 的量纲是：    1  L ；  2  LT ；  3  LT；  4   1 无量纲量。

11121214、如图A、B二种截面管道，已知二管长度相同，通过流量相同，沿程水头损失系数相同，则二管道的沿程水头损失    1 hfA  hfB；  2 hfA  hfB；  3 hfA  hfB ；  4 尚不能确定大小。

18

15、边界层的外边界线可看成是  

 1 一条流线 ；  2 一条迹线 ；  3 有旋流动与有势流动的分界线；  4 层流与紊流的分界线。  

16．水在垂直管内由上向下流动，相距Ｌ的两断面间测压管水头差为h，则两断面间沿程水头损失hf为  

1．hf=h √；2．hf=h+L；3．hf=Ｌ-h 。

17．圆管流动过流断面上的切应力分布为：  

1．在过流断面上是常数；2．管轴处是零，且与半径成正比； 3．管壁处为零，向管轴线性增大；4．抛物线分布。 18．在圆管紊流中，过水断面流速分布符合  

1．均匀规律；2．直线变化规律；3抛物线规律；4．对数曲线规律。 19．在圆管层流中，过水断面流速分布符合  

1．均匀规律；2．直线变化规律；3．抛物线规律；4．对数曲线规律。 20．半圆形明渠，半径r0=4m，水力半径为   1．4m； 2．3m； 3．2m ；4．1m 。

21．变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径为d2=2d1，粗、细断面雷诺数的关系是  

1．Ｒe1=0.5Re2；2．Ｒe1=Re2；3．Ｒe1==1.5Re2;；4．Re1=2Re2。 22．圆管层流，实测管轴线上的流速为４m/s。则断面平均流速为   1． 4m/s ； 2．３.２m/s ； 3．2m/s ；4．2.5m/s 。 23．圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ   r1．与雷诺数Ｒe有关；2．与管壁相对粗糙度Δ／d有关； 3．与Re和Δ／d有关；4．与Re和管长l 有关。 24．圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ  

1．与雷诺数Ｒe有关；2．与管壁相对粗糙度Δ／d有关； 3．与Re和Δ／d有关；4．与Re和管长l有关。

25．工业管道的沿程摩阻系数λ在紊流过渡区随雷诺数的增加而   1．增加；2．减小；3．不变；4．前三种情况都有可能。 26．理想液体在流动过程中,流层之间的切应力为  

1．零；2．粘性切应力τ1；3．惯性切应力τ2 ；4．τ1＋τ2。 27．实际液体在紊流状态，其流层间的切应力为  

1．零；2．粘性切应力τ1；3．惯性切应力τ2；4．τ1＋τ2。 28．在紊流状态下，流场固定空间点的瞬时流速为  

1．时间平均流速u ; 2．脉动流速u' ；3．断面平均流速v ；4．u+u'。 29．所谓的工业管道当量粗糙高度是指：  

1．和工业管道粗糙高度相同的尼古拉兹粗糙高度；2．和尼古拉兹粗糙高度相同的工业管道粗糙高度；3．和工业管道λ值相同的尼古拉兹粗糙高度；4．和工业管道粗糙区λ值相等的同直径的尼古拉兹管的粗糙高度； 三、填空题

o1、紊流附加切应力uxuy等号右端的负号是由于_____________________________。

19

2、圆管沿程水头损失系数  的影响因素分别是：层流 ＝f   紊流光滑区 ＝f  紊流过渡区 ＝f   紊流粗糙区 ＝f  

3、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。圆管流的临界雷诺数Re=_________________，明槽流的临界雷诺数 Re=_________________。

4、在紊流光滑区，沿程水头损失系数  与相对粗糙度无关的原因是______________________________________________________________.。

5、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区________________，过渡区__________________， 粗糙区 _________________________。 四、计算题

1、有一圆管，在管内通过ν=0.013cm/s的水，测得通过的流量为40cm/s,在管长25m的管段上测得水头损失为2cm，试求该圆管内径d。 3

2、有一梯形断面的排水沟，底宽b70cm，断面的边坡系数为1：1.5（如图示）。当水深

0

h40cm，断面平均流速5.0cm/s，水温为20C，试判别水流流态。如果水温和水深都保持不变，问断面平均流速减到多少时水流方为层流？

h1.5 1 b

3、流速由 v1 变为 v2 的突然扩大管道，为了减小水头损失，可分为两次扩大，如图所示。问中间段流速 v 取多大时，所产生的局部水头损失最小？比一次扩大的水头损失小多少？

20

4、水箱水深H，底部有一长为L，直径为d的圆管（见图）。管道进口为流线形，进口水头损失可不计。管道沿程阻力系数设为常数。若H，d，给定。（1）试求管路起始断面A处的压强。

（2）H等于多少，可使A点压强为大气压。 （3）试求管中平均速度。

2

5、 比重0.85，ν=0.125cm/s的油在粗糙度⊿=0.04mm的无缝钢管中流动，管径d=30cm,

3

流量Q=0.1cm/s，试判断流动状态并求：

（1）沿程阻力系数λ （2）粘性底层厚度δ （3）管壁上的切应力

21

第6章 有压管流

一、判断题 1、并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能也应相等。( ) 2、图示虹吸管中B点的压强小于大气压强。 ( )

3、恒定管流的总水头线沿流程下降，而测压管水头线沿流程可升可降。 ( ) 4、在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。 ( ) 5、各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。 ( ) 6、图示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。 ( )

7、设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径偏小，不能通过要求的设计流量。 ( ) 二、选择题

1、图示A、B 两点间有两根并联管道 1 和 2 。设管 1 的沿程水头损失为 hf1 ,管 2 的沿程水头损失为 hf2 。则 hf1与hf2 的关系为 （ ） A hf1 ＞ hf2； B hf1 ＜hf2 ； C hf1 = hf2 ； D 无法确定。

2、图示为坝身下部的三根泄水管 a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是 （ ）。 A a管； B b管； C c管； D 无法确定。 3．图示两根完全相同的长管道．只是安装高度不同，两管的流量关为（ ） 22 Ａ．Ｑ1<Ｑ2 ；Ｂ．Ｑ1>Ｑ2 ；Ｃ．Ｑ1=Ｑ2 ；Ｄ．不定。 4．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（ ） Ａ．Ｑ1＝Ｑ2；Ｂ．Ｑ1＝1.5Q2； Ｃ．Ｑ1＝1.73Ｑ2；Ｄ．Ｑ1=3Ｑ２

5．A、B两节点连接并联管段1、2、3，则A、B两节点间的水头损失为（ ） Ａ．hfAB=hf1+hf2+hf3; Ｂ．hfAB=hf1+hf2; Ｃ．hfAB=hf2+hf3;

Ｄ．hfAB=hf1=hf2=hf3。

6．长管并联管道各并联管段的（ ） A.水头损失相等; B.．水力坡度相等; C．总能量损失相等; D．通过流量相等。 7．并联管道（如图）, 阀门全开时各管段流量为Q1、Q2、Q3, 现关小阀门K,其他条件不变,流量变化为（ ） A．Q1、Q2、Q3都减小； B. Q1、Q3减小Q2不变; C.．Q1、Q3减小,Q2增大; D. Q1不变,Q2增大,Q3减小。

8.长管作用水头H保持不变,出口由自由出流改为淹没出流后,管路流量（ ） A.减小; B.不变; C．增大; D．不一定。 9.长管的水力计算常采用比阻公式Ｈ=ALQ²；与比阻Ａ有关的参数包括（ ） Ａ．管径d、管长Ｌ、管道摩阻系数λ；Ｂ. 管径d、管道的摩阻系数λ；Ｃ．管长Ｌ和管道摩阻系数λ；Ｄ．管径d、管长Ｌ和管道流量Q 。 10．直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强 ( ) A不受来自上游水库反射波的影响; B 受来自上游水库反射波的影响 C 受阀门反射波的影响 D 不受管道长度的影响

11． 发生间接水击的条件是 ( ) A TaL/C B TaL/C C Ta2L/C D Ta2L/C

式中 Ta为阀门关闭时间，L为管道长度，C为水击波速。

12． 在水击研究中，必须认为 ( ) A液体是可压缩的，管道是刚体 B液体是不可压缩的，管道是弹性体 C液体和管道都是弹性体 D液体是不可压缩的，管道是刚体

三、填空题

1、在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程______________________________________________；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程____________________________________。

2、图示为一串联管段恒定流。各管段流量qv1 、qv2、 qv3 的关系为 ______________________。各管段流速 v1、v2、v3 的关系为____________________________________________________________。

23

3、对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_____________________________________________；出口为淹没出流时，若下游水池中流速v2=0,测压管水头线终点在_______________________，若v2≠0，测压管水头线应_____________________________________________________________下游水面。

4 当阀门突然关闭时，水击波传播的第二阶段(即L/C5 减小水击压强的措施有：_______________________；_____________________________。

四、绘图计算题

1、定性绘出图示等直径短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号及负压区。

2、定性绘出图示短管道的总水头线和测压管水头线，并标明符号。

24

3、有一虹吸管输水管道如图，虹吸管的长度、管径、粗糙系数分别为：l1=13m，l2=20m，l3=15m，d=1.0m，n=0.014，进出口的局部损失系数分别为0.5和1.0，折管处的局部损失系数为0.183。(1)当上下游水面差为z=1.0m时，虹吸管的输水流量为多少?(2)当虹吸管中的最大允许真空值为hv=7m时，虹吸管的最大安装高度为多少？

4、图示直径 400mm 的钢管(n=0.012)将水池 A的水引到水池 B 作恒定流动。已知管长l=40 m，qv=200 l/s， 管道上有 90。弯头(ξ=0.6)两个，阀门(全开ξ=0.12)一个，进口(ξ=0.5)，出口(ξ=1.0)。求水池 A 与水池 B 的水面 高差H。

25

5、有一并联管道，由三支旧钢管组成，各管段的长度、管径分别为：l1=1000m，l2=600m，l3=1500m，d1=d2=147mm，d3=198mm，三支管道的总流量为Q=0.1m3/s。试求三支管道的流量及水头损失。

6、 如题图所示，水塔向B、C、D三点供水，已知流量QB=15l/s，QC=QD=10l/s，管径dAB=199mm，dBC=149mm，dCD=99mm，管长lAB=400m，lBC=300m，lCD=250m。水塔地面高程zM=20m，供水点D处地面高程zD=15m，要求供水点D处具有h=15m的自由水头，试确定水塔高度H。

26

第7章 明槽流动

一、判断选择题

1、缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。 ( ) 2、棱柱形明渠中形成 S2 型水面曲线时，其弗劳德数 Fr 沿程减小。 ( ) 3、S2 型水面曲线是发生在 ( ) (1) 缓坡渠道中的缓流 (2) 陡坡渠道中的缓流

(3) 缓坡渠道中的急流 (4) 陡坡渠道中的急流 4、在明渠渐变流中 ( ) (1)总水头线一定平行于底坡线 (2)总水头线与自由水面相重合 (3)测压管水头线与自由水面一致 (4)水面线与底坡线平行

5、发生水跃的充分必要条件是 ( ) (1)从层流过渡到紊流 (2)从陡坡过渡到缓坡 (3)从缓流过渡到急流 (4)从急流过渡到缓流

6、已知某水闸下游收缩断面水深 hc0 = 0.6 m (相应的跃后水深 hc0 = 3.5 m) ,临界水深 hc = 1.6 m，下游河道水深 t = 1.4 m ,则闸下将发生 ( ) (1)远离水跃 (2) 临界水跃 (3) 淹没水跃 (4) 急流

7、明渠中发生M3、S3、H3、A3 型水面曲线时，其弗劳德数 Fr ( ) (1)小于1 (2)等于1

(3)大于1 (4)无法确定

8、有两条梯形断面渠道 1和 2，已知其流量、边坡系数、糙率和底宽均相同，但底坡 i1 >

i2 ,则其均匀流水深 h01 和 h02 的关系为 ( )

(1)h01 > h02 (2)h01 < h02

(3)h01 = h02 (4)无法确定

9、有两条梯形断面渠道 1 和 2，已知其流量、边坡系数、底坡和糙率均相同，但底宽 b1 >

b2 ,则其均匀流水深 h01 和 h02 的关系为 ( )

(1)h01大于h02 (2)h01小于h02 定

(3)相等 (4)无法确

10、有两条梯形断面渠道 1 和 2，其流量、边坡系数、底宽及底坡均相同，但糙率n1 > n2，则其均匀流水深h01 和 h02 的关系为 ( )

(1)h01大于 h02 (2)h01小于 h02 (3)相等 (4) 无法确定 11、有四条矩形断面棱柱形渠道，其过水断面面积、糙率、底坡均相同，其底宽 b 与均匀流水深 h。有以下几种情况，则通过流量最大的渠道是 ( ) (1) b1 =4 m ， h01 =1m

(2) b2 =2 m ， h02 = 2m

27

(3) b3 = 2.83 m ， h03 = 1.414m

(4) b4 = 2.67 m ， h04 = 1.5m

12、矩形明渠水流中，断面单位能量 Es 与势能 h 之比值 Es/h =1.8时，水流的弗劳德数

Fr 为 ( )

(1) Fr >1.0 二、填空题

1、M2型水面曲线发生在____坡上，其水流属于_____流。曲线的特征是_____________________________ ______________________________。

2、两条棱柱形明渠的断面形状、尺寸、底坡和通过的流量均相同，但糙率不同( n1 > n2)。它们的正常水深h01 ___h02 ;临界水深 hc1 ___hc2 。

3、水跌是水流从____流过渡到____流的局部水力现象。当流量一定时，跌坎处的水深等于_______。

4、水跃是水流从_____流过渡到_____流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，跃后水深的变化是____________。

5、在明渠水流中，发生____型水面曲线时，断面单位能量 Es 沿程增大；发生____型水面曲线时，Es 沿程减小。(各举一例)

6、若明渠均匀流水深 h0 =3m，相应流量的临界水深hc=1.5m，则弗劳德数Fr的范围为_________________。若流量不变，糙率 n 增大，则Fr ______。

7、在进行明渠渐变流水面曲线计算时，对于____流，控制断面应选在上游；对于____流，控制断面应选在下游。

8、图示为一棱柱形明渠，两段渠道的断面形状、尺寸及底坡均相同，但糙率不同 (n1 < n2)。则其正常水深 h01 和 h02 的比较是__________，临界水深hc1和 hc2 的比较是____________,临界底坡ic1和 ic2 的比较是 _______ _______。

(2) Fr <1.0 (3) Fr =1.0

(4) 不定

9、棱柱形明渠恒定渐变流基本微分方程 d h/d s =(i-J )/(1-Fr2)表示水深 h 沿程变化规律，其分子反映水流的___________________，分母反映水流的____________________________。

28

10、平底棱柱形明渠的水跃函数为______________________________,水跃的前后水深以 h 和 h 表示，则有水跃函数关系式_________________________。

11、明渠水流的弗劳德数 Fr 表示水流的_____力与_____力作用之比，可作为判别流态的标准，当水流为急流时，_____力作用为主，Fr ______，当水流为缓流时，_____力作用为主，

Fr ______。

三、作图计算题

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)

2、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)

3．已知一长直渠道，其流量Q=5m/s，断面平均流速v=1.4m/s，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.025，求梯形水力最优断面尺寸及渠道底坡。

3

29

4．有一矩形断面渠道，宽度b=8，糙率n=0.020，流量Q=20m/s,求临界水深hc和临界坡度

3

ic 5．钢筋混凝土圆形排水管道，已知污水流量Q=0.2m/s,底坡i=0.005,粗糙系数n=0.014。试决定此管道的直径。

30

第8章孔口、管嘴出流与堰流

一、判断题

1、当 H=2 m，δ=0.6 m，如图所示的的建筑物为实用堰。 ( )

2、当水头及其它条件相同时，薄壁堰的流量大于实用堰的流量。 ( ) 3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶，一定是淹没出流。 ( ) 4、两个WES型实用堰，堰高大于三倍水头，它们的设计水头不等，即Hd1Hd2，但泄水时H1Hd1，H2Hd2，则它们的流量系数 m1=m2。 ( )

5、无侧收缩与收缩的实用堰，当水头、堰型及其它条件相同时，后者通过的流量比前者大。 ( ) 二、选择题

1、锐缘平面闸门的垂向收综系数  随相对开度 e(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定

2、当实用堰水头 H 大于设计水头 Hd 时，其流量系数 m 与设计流量系数 md 的关系是 ( )(1) m=md (2) m> md (3) m< md (4) 不能确定 3、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流，其闸下收缩断面水深 hc0 小于下游水跃的跃前水深

H的增大而 ( )

h1，则下游水跃的型式为 ( )

(1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断 4、有两个 WES 型实用堰(高堰)，它们的设计水头分别为 H1=Hd1，H2=Hd2，则它们的流量系数 m1 与 m2 之间的关系为 ( ) (1) m1 > m2 (2) m1 < m2 (3) m1=m2 (4)无法确定 5、WES 型实用堰 (高堰)，当水头等于设计水头 Hd 时，其流量系数 m 等于 ( ) (1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.65 6、闸孔自由出流的流量公式为 ( ) (1) qvmnb2gH02 (2) qvmnb2gH02 (3) qvnbe2g(H0e) (4) qvmnbe2g(H0e) 7．在正常工作条件下，作用水头Ｈ、直径d相等时，小孔口的流量Ｑ和圆柱形外管嘴的流量Qn的关系为

(1)．Ｑ>Ｑn；(2)．Ｑ<Ｑn；(3)．Ｑ＝Ｑn （4）不定

31

338．圆柱形外管嘴的正常出流条件是

(1)．L=(3-4)d , H0>9m ； (2)．L=(3-4)d ， H0<9m ； (3)．L>(3-4)d , H0>9m ；(4)．L<(3-4)d , H0<9m 。 三、填空题

1、宽顶堰的总水头 H0=2 m，下游水位超过堰高度 ha=1.0 m，此种堰流为_______________出流。

2、图示 4 种管嘴出流中，出口流速最大的是________，流量系数最大的是_______。

3、影响宽顶堰流量系数 m 值的主要因素为_________________________和________________________。

4、当堰的溢流宽度与上游渠道宽度相等时，称为_______________的堰流，当堰的溢流宽度小于上游渠道宽度时，称为________________的堰流。

5、对于宽顶堰式闸孔出流，当下游水深 t< hc02时，发生________________水跃；当 t >

hc02 时，发生____

___________水跃；当 t=hc02 时，发生_________________水跃。

6、闸孔出流和堰流的水流特征的不同点是_________________________________________ ______________________________________________________________________________。 四、计算题 1．水箱用隔板分A、B两室如图所示，隔板上开一孔口，其直径d14cm；在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径d23cm，已知H3m,h30.5m，水流恒定出流，试求：（1）h1,h2；（2）流出水箱的流量Q。

32

2．沉淀池长L10m，宽B4m，孔口形心处水深H2.8m，孔口直径d300mm（见图示），试问放空（水面降至孔口顶）所需时间。提示：可按小孔口出流计算。

3． 在矩形断面灌溉渠道上，有一座无侧收缩薄壁堰，堰宽等于渠底宽b=3m,堰高p1=p2=0.8m,

3

堰下游渠道内水深ht=0.65m ，过堰流量Q=3m/s ，求堰上水头 H。

第9章 渗流

一、判断题

33

1、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。 ( ) 2、达西定律既适用于层流渗流，又适用于紊流渗流。 ( ) 3、渗流模型流量与真实渗流流量数值相等。 ( ) 4、在无压渗流的自由表面线上，各点的压强相等，所以它是一根等水头线。 ( )

5、渐变无压渗流中任意过水断面各点的渗流流速相等，且等于断面平均流速。 ( ) 二、选择题

1、在均质各向同性土壤中，渗流系数 k ( ) ( 1 ) 在各点处数值不同； ( 2 )是个常量； ( 3 )数值随方向变化 ； ( 4 )以上三种答案都不对。 2、闸坝下有压渗流流网的形状与下列哪个因素有关： ( ) (1) 上游水位 (2) 渗流系数 (3) 上下游水位差 (4) 边界的几何形状

3、在同一种土壤中，当渗流流程不变时，上下游水位差减小，渗流流速 ( ) (1) 加大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定 三、填空题

1、达西定律的表达式为_______________。符合达西定律的渗流其沿程水头损失 hf 与流速

v 的__________次方成正比。

2、完全井与非完全井的区别是____________________________________ 四、计算题

1、如图所示，利用半径r0=10cm的钻井（完全井）左注水试验。当注水量稳定在Q=0.20l/s时，井中水深h0=5m，含水层为细砂构成，含水层水深H=3.5m，试求其渗透系数值。 (3.66103cm/s )

2、如图所示，一渠道与一河道相互平行。长l=300m，不透水层的底坡i=0.025，透水层的

-3渗透系数k=2*10cm/s。当渠中水深h1=2m，河中水深h2=4m时，求渠道向河道渗流的单宽渗

34

流量，并计算起浸润线。 (9.434103cm/d)

2

3．有一完全井如图所示。井半径r0=10cm。含水层原厚度H=8m，渗透系数k=0.003cm/s。抽水时井中水深保持为h0=2m，影响半径R=200m求出水量Q和距离井中心r=100m处的地下水深度h。

第1章绪论 答案：

一、1.D 2.C、D 3.D 4.B 5.B 6.A 7.A 8.C 9.A 10.C 11.D 12.B 13.D 14.A 15.B、C、E 16.A、B、D 17.B、C、D、F、G 18. C、E

1、解： 木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时， 等 速 下 滑

mgsinTAdudymgsin59.8sin22.62u1A0.40.450.0010.1047Pasμ=0.1047 Pa·s ；ν=1.102×10-4m2/s 2、（2.19107Pa） 3、1.75L

35

第2章 水静力学答案： 一、选择题

1.A 2.C 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.B 9．C 10.D 11.A 12.B 13.B 14.C 15.C 16、D 17、C 18、 D 19、B 20、D 21、B 22、A 二、判断题

1、 (  ) 2、(  ) 3、(  ) 4、(  ) 5、(  ) 6、(  ) 7、(  ) 8、(  ) 9、(  ) 10、(  ) 三、绘图计算题

1、解:

N

2、解: 取

N

N-N面为等压面,列等压面方程

PA水g(h1h2)PBs1gh1s2gh2则有：

PBPA 水g(h1h2)s1gh1s2gh29819.807(3015)1020.99.807301020.89.80715102 .412KPa9736

3. 解：由 液 体 平 衡 微 分 方 程

dp(xdxydyzdz)在 液 面 上 为 大 气 压， dp0 acos300dx(gasin300)dz0

将 以 上 关 系 代 入 平 衡 微 分 方 程， 得：

acos300dx(gasin300)dz0dzacos300tan0.269dxgasin3001504． 解:

hc A B α 水对闸门的的作用力大小为： F

P ghcA10009.8073(32)176526pa176.5Kpa1233

Ic3水作用力的作用点为D点：yy124.42 Dc3ycAsin4523 sin45

设所需拉力为FT，则水的作用力和拉力分别对A点取力矩 ，有

FP

ADFTABcos45(yDOA)FTABcos45则有：即：FP

hcl)FTlcos45sin452

解得： FT139.52KN176.5(2.475(

5. （1）

(2)

37

先求水平分力，由于3/4半圆柱下半部分左右对称，水平分力相互抵消，R只有上半部分的水平分力 PxPCA1gh12g(hh1)(RL)28169.8070.9810009.807(2.580.980.4)(0.81)15686N15.68 kN再求铅直分力，，由已作出的压力体可知；

3Pz1g(Rh1l)2g(hh1)Rl2gR2l438169.807(0.80.981)10009.807(2.580.98)0.8110009.8070.821433.60kN总压力 ：PPxPz37.06 kN ；arctan22Pz.97 Px

第3章 水动力学基础答案

一、判断题

1、 ( √ ) 2、( × ) 3、 ( × ) 4、 ( √ ) 5、 ( × ) 6、(×) 7、(×) 8、(√) 9、(×) 10、(√) 11、(√) 12、(√) 13、(×) 14、(√) 15、(×) 16、(×) 17、(√)18、 ( ) 19、 () 20、 () 21、 () 22、 () 23、 () 二、选择题

1、(3) 2、(2) 3、(3) 4、( 1 ) 5、( 3 ) 6、( 4 ) 7、( 1 ) 8、( 2 ) 9、( 2 ) 10、 (4) 11、 (3) 12、 (3) 13、 (1) 三、填空题

1、Fqv2v21v1 其物理意义为作用于液体外力合力等于单位时间内液体动量的变化。

2、液流从总流断面1流到断面2时单位重量液体的机械能损失的平均值。其量纲是长度。

3、小于；低于。 4、总流过水断面上平均单位动能；长度。 5、不变；减小。 6、1─1与3─3和1─1与 2─2 ； 2─2与 3─3。 7、0.014m。 8、pA= pB； pA＞ pB。 9、渐变流；急变。 10、0.008 m。

11、8.85 m／s。 12、h2 ＞ h1 。 13、vA＝ vB ＝ vC＝2g(Hhw)。 14、渐变流断面上 z + p／ρg ＝C； 动水压强或动水总压力。

15、2ay,2ax。 16、互相垂直的。 17、平移，变形，旋转。 18、相等； 算术平均值，即

1up(pxxpyypzz) ; p2xx3

; p2uyy; p2uz; z38

19、液体或微团有无绕自身轴旋转(液体质点流速场是否形成微团转动)； 液体或微团不存在绕自身轴旋转的流动(液体质点流速场不形成微团转动的流动)； xyz ; 或 四、计算题

1．解：(1) 流线(x2y2)/2Const.

uxuy,yxuxuzzxuyxux。 y

(2) 有旋 (3) qBA6

u2p (4) 因有旋运动，且A,B不在同一根流线上，所以A,B两点不满足方程 c

2ggduxuxuuuuxxuyxuzx dttxyz 1313162240xyy(y)2xy122212

333 duyuyuyuyuyauuuxyz ydttxyz uduzu13uz2uz13223u2zauu0xy0(y)(xy)zy22z

dttx3y33z

11160xy2y(y3)x123231

3332．解：（1）

ax

则：

aax2ay2az213.06m/s2（2）因速度只与X，Y有关，所以是二元流动。

（3）从（1）中可以看出，时变加速度均为零，则速度随时间不变，为恒定流 （4）从（1）中可以看出，位变加速度不为零，为非均匀流。

3．解：设与A点在一条流线上的点为M点，且M点距离自由水面高为hm,h1=30cm,则列M点和A点的

能量方程

pMv21M2gpA22vA2g vpp ， 则 ： A M  m 2gpApM2 而 pA0水gh1水ghm， pM0水ghm，则有 所以有：uAh

2gh29.8070.302.42ms ；

设与B点在一条流线上的点为N点，且N点距离自由水面高为hN,h2=20cm则列N点和B点的能量方程

39

pNv21N2gpB22vB2g ，则： pBpNvN2g2而

pB0油gh2水g（h1-h2)水ghN， pN0水ghN，则有 pBpN油gh2水g(h1h2)80000.298070.10.2639807

uB2g0.2632.27ms

N

4．解: 以喉管2断面为基准面,列1-1,2-2 断面的能量方程：

p2

22v22g(zp11v122gz) （1）

p2p1v2112gv2222g由连续性方程：

v1A1v2A2d2v1d11 （2） 0.1v20.2v24v222对测压管，设左侧测压管内水银面到2断面处高为z，N-N面为等压面，得

p2z13.6hp1zzhp2p1zh13.6h0.50.0213.60.020.248m(水柱） （3）

将式（2）、（3）代入（1）式，令121，得v(4v2)0.52g2gv10.573m/s0.2481QA1v1d120.018m3/s42125．解：水流对弯管的作用力F，可通过弯管对水流的反力R来求，F=-R。设入口为1断面，出口为2断面。

40

v1A1v2A2根据连续性方程可得：

d2v1d10.2v20.25v20.v222v222 （1）

p2对1-1，2-2断面列能量方程：

2g4p11v122g4212.0102.5101v98072g98072g1v22 （2）

v12.63m/s联立（1）、（2）式，可得：v24.12m/s 取弯管内的水流为研究对象，列动量方程：

p1A1p2A2cosRx0Q(v2cosv1) 0pAsinRQ(vsin0)22y021124242.510D2.010dcos60RX1.010000.129(4.12cos602.63)4402.01041d2sin60R1.010000.129(4.12sin600)y4得：Rx984.5N，Ry1004.3N

RyRx45.57 °

R1405.8 N ；arctg

6．解：平板静止不动以及平板以速度u向右运动的控制体、坐标系及截面上的流动参数分别如图所示。平板受力总是与板的法线同向。计算中不计重力和粘性影响。

v2（1）平板静止不动时，不计重力影响的伯努利方程：const控制体的过流截面的压强都等于

2gp当地大气压

pa，因此，v0v1v2，再由连续性方程得，

v0A0v1A1v2A2，A0A1A2

考虑总流的动量方程FQv流出Qv流入

在x和y方向的投影式： x方向：0v1A1v1v2A2v2v0A0v0sin

41

y方向：F这

样

0v0A0(v0cos)

得

到

平

板

所

受

的

冲

击

力

为

：

12Fv0A0cos100052(25103)2cos606.13N

41sin1sin同时得到过流面积的关系; A1A0，A2A0

22 (2) 当平板以速度U向右运动，坐标实际是一个动坐标，，在动坐标上观察到的流动是定常的。可知： 射流截面积认为A0，但截面上的速度为v0-u，显然，截面A1和A2上的速度也是v0-u，y方向的动量方程是：

F(v0u)2A0cos1000(52)2

1(25103)2cos602.2N 4第4章 相似原理与量纲分析答案：

一、选择题： 1． D 2、 D 3、 D 4、 D 5、 A 6、 C 7、 C 8、 D 9、 B 10、 B 11、 A 12、C 二、判断填空题

1．否 2、否 3、10 cm／s。 4、0.085 m3／s。

二、计算题 1.解：

FxlyVzwML/T2LyL/TzM/L3xwM:xw0L:3wxyz0T:2xz0选x为自由量，则 y2x,z2x,wx令x1,则y2,z2,w1F所以 22lV

42

abcd2．解：（1）采用瑞利法量纲分析，设Pkvl

由量纲齐次性原理：

MLTLT1LbML3M:cd1L:ab3cd1T:ad22aMLTc11d可解得a2d,b2d,c1d,代入原式：22Pkv2dl2d1ddkvllv所以 Pf(Re)v2l2式中，Re为雷诺数，Revl/ （

d

2）用

定理推导此题，先设：

PF(v,l,,),以v,l,三个变量为基本量，即m3,变量数n5，则上述5个变量之间的关系式可由两个无量纲 数组成的方程式所代替，即

1f12,其中 1vlP,2vl111222

将数方程写成量纲形式:1LT-1LML-3MLT-2L: 11-3110

T: -1-20M: 110 解得 1-2,1-2,1-1111

2LT-1LML-3ML-1T-1L: 22-3210

T: -2-10M: 210 解得 2-1,2-1,2-1222 43

1所以

P,2v2l2vlP ff(Re)122vlvl则得到同样结果 Pf(Re)v2l23．【解】 按长度比例尺，模型闸门前的水深

h'Clh6200.（3m）

在重力作用下水从闸门下出流，要是流动相似，弗劳德数必须相等，由此可得

12CvCl。于是，原型上的待求量可按有关比例尺计算如下：

收缩截面的平均流速

vv'Cvv'Cl流量 qVq'VCqVq'VCl作用在闸门上的力

122.020128.944ms

520.03205253.67m3s

FF'CFF'Cl31022038.160105N

力矩 MM'CmM'Cl41202041.920107Nm

4、

解： 首先根据流动性质确定决定性相似准则数，这里选取Re作为决定性相似准则数，Rem=Rep，即CvCl/C=1，

再根据决定型相似准数相等，确定几个比尺的相互约束关系，这里C=1，所以 Cv=Cl-1，由于Cl=lp/lm=3/2，那么Cv=vp/vm=1/Cl=2/3 最后得到风洞实验段内的气流速度应该是 vm=vp/Cv=108/(2/3)=162km/h=45m/s 在设计模型时，定下

C=1 Cl=3/2 Cv=2/3

在相同的流体和相同的温度时，流体密度比例系数C=1，那么力比例系数 CF= C Cl2 CV2

CF=1×(3/2)2×(2/3)2=1

因此，该轿车在公路上以108km/h的速度行驶所遇到的空气阻力 Fp=FmCF=1000×1=1000N

第5 章水头损失答案

一、判断题

1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、13、() 14、() 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、 二、选择题

44

1、（3）2、1 3、2 4、1 5、4 6、3 7、3 8、2 9、1 10、2 11、3 12、1 13、2 14、3 15、 3 16、1 17、2 18、419、（3）20、（3）21、422、（3）23、（3）24、2 25、2 26、1 27、428、4294 三、填空题

1、ux,uy的符号相反的机率很大，而取正值。 2、层流 ：＝f Re；紊流光滑区 ：＝f  Re；紊流过渡区：＝f Re, r0 ；紊流粗糙区：＝f r0 3、Rec=

vcrdvR; Rec=cr。 4、粘滞底层厚度比绝对粗糙度 大得多，粘滞底层把壁面粗糙完全掩盖，以致壁面粗糙对水流运动不起影响作用。

5、光滑区 （0.4 ); 过渡区 （0.46 ）。 6 )；粗糙区 （

000四、计算题

1．解：假设圆管内为层流流态，则有

vd,ReRelv2lv232lvhfd2gRed2ggd24Q又 v2d128lvQhfgd4128lvQ4128250.01310440106则 d4ghf3.149.80.02 22.810-3m4Q440106校核 v20.098m/s26d3.1422.810vd0.09822.8103Re1718.82300(层流）61.310 2．（Vmax=0.21cm/s）



11(v1v2)2] 只有一次扩大局部水头损失的一半 3、v(v1v2)；hj2=[222g

4、解：

45

(1) 设A断面上的压强pA对液面及A断面了伯努利方程，则v2pAv2ph,即hA （a)2g2gv对A断面和管出口断面列伯努利方程，再将上式代入，则2gpAlv2llpAlh (b)d2gdd

2

由此可得lpAhh11dldll11dd

(2)A处压强 为大气压,即pA表压强为零，于是由上式可得h10dd即h时，pA表压强为零。

(3)由(a)式和（b)是联立，消去pA/,则v2lv2hl2gd2glv2即 1hld2gv2ghll1d

5解：

46

4Q40.13395323204d3.140.30.12510光滑管上限Re30022.2595654Re0.04故管中是光滑管紊流状态。根据光滑管紊流公式可得0.31（1）0.02330.25Re（2）粘性底层厚度32.8d32.80.3 1.8103mRe339530.02331.8mm1.9mm7vdd22.288/7(3)壁面处的切应力140.10v0.02338504.Pa2880.322

第6章有压管流答案

一、判断题

1、 (×) 2、 (√) 3、 (√) 4、 (×) 5、 (×) 6、(√) 7、(×) 二、选择题

1、C 2、A 3、C 4、C 5、D 6、A 7、C 8、B 9、B 10、A 11、D 12、C 三、填空题

1、上升；下降。 2、qv1 ＝ qv2 ＝ qv3 ; v1 ＜ v2 ＜ v3 。 3、出口断面中心；下游水面；低于。4、p0 pp0 ；水库阀门；恢复原状 。

5、 (1)缩短管道长度；(2) 延长阀门启动历时；(3)采用合理的阀门关闭方式。

四、计算题 1、

47

2、

3、解：（1）由伯努力方程，取下游水面为基准面，列上、下游能量方程有：

liv2v2zi， d2g2g,且a 其中可由n0.014,a0.002教材表6-1）则： 1(0.0248求得0.024g2D52

132015v0.51.020.108) 得v2.548m/s1.029.8112QAvD2v1.02.5482.0m3/s44l1l2v2z2z1进口2转折 7m ， 代入数值，有gd2g21320v z2z1710.0240.520.183,得1.02gz2z16.12mpa1p2（2）取上游断面和最大真空断面列能量方程有：

即最大安装高度6.12m。liv2v2QHi， v1.59m/s1d2g2g0.4244、解： 其中可由n,且a0.012,a0.196教材表6-1）8求得0.024

g2D5401.592则： H(0.0240.620.120.51.0) 0.429.8 0.675、解:

48

旧钢管粗糙系数n0.016,又d1d2147mm,d3198mm,查表6-1得 a1a249.9s2/m6,a310.8s2/m6,由式（6-14）得：2a1l1Q12a2l2Q2a3l3Q32 （1）由连续性方程有Q1Q2Q3Q （2）联立（1）、（2）式，代入数值，有249.91000Q1249.9600Q210.81500Q32

Q10.57Q3,Q20.74Q3Q30.043m3/s,Q20.032m3/s,Q10.025m3/s水头损失：hfhf1hf2hf3alQ249.910000.025231.2m6、解：按铸铁管计算：查表6-1得

a19.30,a243.0,a3375根据题意：20H(1515)ailiQii132( 29.09m )

代入数值得：H29.09m

第七章 明槽恒定流

一、判断选择题

1、 () 2、 () 3、 (4) 4、 (3) 5、 (4) 6、 (4) 7、(3) 8、(2) 9、(2) 10、(1) 11、 (3) 12、 (1) 二、填空题

13、缓坡；缓流；水深沿流减小的降水曲线，上游以 N-N 线为渐近线，下游与C-C 线垂直。 14、> ; = 。 15、缓；急；临界水深。 16、急 ； 缓； 减小。 17、S2 ； M2 18、0< Fr <1；减小。 19、急 ；缓 20、h01 < h02; hc1 = hc2； ic1 < ic2 21、不均匀程度；缓急程度。 22、 J ( h )=q2/gAvyA ；

cJ ( h )=J ( h )

23、惯性；重； 惯性；>1.0； 重力; <1.0



三、作图计算题 1．

2．

49

AQ53.57m2v1.4b21m2m211.021.00.828hb0.828hAbmhh0.828hhh1.828h23．解：hA3.571.397m1.8281.828b0.828h1.157m

b2h1m25.11mRA3.570.699m5.110.025523.570.699322nQi2AR31.981032qQb2.5m/s,hc3q2g0.86mAc80.866.88m24.解：c820.86m9.72m,Rc1/6CcRc/n47.2Acc0.708m

Q2202临界坡度 ic220.005422AcCcRc6.8847.20.7085.解：由室外排水设计规范，假设管径在500-900之间，充满度选为0.7进行计算。

2由课本表7-3可知当充满度为0.7时，过水断面面积为0.5872D，水力半径为0.2962D 21132,则代入公式：QARi ，有：

nQ21112/31/2AR3i20.5872D20.2962D0.0050.2 n0.014解得：D494mm, 取D500mm, 与假设相符。 第8章孔口、管嘴出流与堰流答案

一、判断题

1、 (√) 2、 (×) 3、 (×) 4、 (√) 5、 (×)6、 (√) 二、选择题

1、 2、 (2) 3、 (1) 4、 (3) 5、 (3) 6、(3) 7、（2） 8、（2）

50

三、填空题

1、自由。 2、 (4)；(3)。3、堰的进口型式；堰高与水头之比 a侧收缩。

5、远离(驱)式；淹没式；临界式。6、闸孔出流受闸门影响，水面在闸门处不连续；堰流不受闸门影响，水面连续。

四、计算题

1．解: (1) 从A 到B 的流动为孔口淹没出流，从B 的出流为管嘴出流，二者流量相等，

H。4、无侧收缩；有

1A12gh12A12g(Hh1) 代入数值则有：0.62112（0.04）2gh10.82(0.03)22g(3h1) 44解得：h11.07m， h2Hh1h33.00.51.071.43m（2）水箱得出流量：

1A12gh10.62 0.04229.81.070.00356m3/s3.56L/s

2．解：由题可知水面降至孔口处时所需时间为以起始水头作用下流出同体积水所需时间的2倍，则有：

14t2VA2gH21042.810.62(0.3)229.82.84690s

3．解：

因P2ht,所以为淹没出流.s1.0,根据题意无侧收缩，则1.0流量系数：m00.4070..0533设m00.45Q3.0粗算：Hmb2g0.4532g0以H0.63m 的粗算值算得0.63m00.4070.05330.4490.8与假设值m00.45非常接近，所以，H第9章 渗流答案：

一、 判断题

1．× 2、× 3、√ 4、× 5、× 二、 选择题

1、(2 ) 2、(4) 3、(2) 三、填空题

1、vkJ；一。

2、完全井井底到达不透水层、否则为非完全井。

23H,与水头H有关,P1230.63m

0.63m为所求的堰上水头 51

四、 计算题 1、解

kh02H2对于注水井,由式 Q1.36,得lgRr022hHkQ1.360lgRr0对于细沙，R近似取为150m,则1k3.66103cm/s

2、解 ：

依题意i0.0250,h2h1,故浸润曲线为a区壅水曲线。先应用式dh1i1,从断面1到断面2积分，有dsh021h021s2s1l21ln212.3lg (式1 ) i11i11求正常水深h0：将1h1/h0,2h2/h0代入上式可得h0lnh2h0ilh2h1h1h0令xh0,将已知值代入，得到关于x的超越方程：4x5.52x用牛顿迭代法求解，xx0fx0/f'x0f(x)xlnf'xln

4xx22x4x2x设初值x01.8,经过五次迭代后得到x1.8856018,因此h01.8856m则通过的单宽流量为qkih02100.0251.8856100cm/s9.428103cm2/s设h为距进口断面x处的水深，则由式（1）可计算浸润线如下：h/m x/m

32

2.0 0.0 2.2 84.4 2.5 147.0 2.7 176.3 52

3.0 212.0 3.5 259.9 3.7 276.7 4.0 300.0

3、解：

kH2h0由式 Q1.36,得lgRr02220.0031082Q1.36lg2000.17.4104m3/s0.732r又由 z2h02Qlg,有kr02m3/s

20.732Qrzlgh0kr0

1/220.7327.41041002lg0.000030.11/27.63m

53

54