《水力学》期末模拟题+答案

一、判断题（每题1分，共10分）（对的打√，错的打×）

1、静止液体有粘滞性，所以有水头损失。 （ × ） 2、缓坡上一定产生缓流。 （ × ）

3、堰的应用过程中，通常流量系数mmd。 （ × ） 4、前提条件相同，采用实用堰的过流能力大于宽顶堰。 （ √） 5、挖深式消力池的出口是折线型实用堰，而消力坎式消力池的出口是宽顶堰。（ × ） 6、水流由急流过渡到缓流时一定会产生水跃。 （ √ ） 7、粘滞性和固体边界的影响是液体产生能量损失的内因。（ × ） 8、断面比能沿流程总是减小的。 （ × ） 9、测压管水头线总是沿程下降的。 （ × ） 10、临界水深和正常水深都与渠道的糙率、底坡有关。 （ × ）

11、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。 （√） 12、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。(×)

13、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 × 14、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当 Fr＞1为急流。 (√) 15、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （×） 16、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （×） 17、达西定律适用于所有的渗流。 （×） 18、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （√）

18、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√) 19、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 (√) 20、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 （×） 21、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 22、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√) 23、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。 (×) 24、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。 (√)

25、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 （√） 26、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 × 27、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√) 28、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×) 29、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （√） 30、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 × 31、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√) 32、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。 (√) 34、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 35、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√) 36、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。 （×）

37、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 √ 38、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×) 39、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√) 40、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 (×) 41、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 （×） 42、静水压强的大小与受压面的方位无关。 (√) 43、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 (×) 44、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 （×） 45、平坡渠道中不可能发生均匀流。 (√) 46、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。 （√） 47、水跃只能发生于平底明渠中。 (×) 二、选择题（每小题1分，共10分）

1、明渠均匀流可能发生在：（B ）

A、平坡棱柱形渠道；B、顺坡棱柱形渠道； C、逆坡棱柱形渠道；D、都有可能。 2、某水库水深为10m处的绝对压强为：（ D ） A. 10kPa；B. 98kPa；C. 147kPa；D. 196kPa。 3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：( C )

A、均匀规律；B、直线变化规律； C、抛物线规律；D、对数曲线规律。 4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（ B ） A. l(3～4）d，H09m； B. l(3～4）d，H09m； A. C. l > (3～4) d,H09m；D. l < (3～4) d,H09m。 5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（ A ）

A. 沿程下降；B. 沿程上升；C. 保持不变；D. 前三种情况都有可能。 6、仅受重力时，静止液体的测压管水头线为（ A ） A.水平线；B.斜线;C.平行线;D.铅垂线.

7、稳定水跃时，其跃前断面的佛汝德数Fr1应（ C ）。

A. Fr11.7~2.5;B. Fr12.5~4.5，C. Fr14.5~9.0

D. Fr19.0

8、测量水槽中某点水流流速时，可采用的仪器是（ B ）。 A. A. 文丘里计;B. 毕托管;C. 测压管;D. 薄壁堰。

9、挖深式消力池出池水流与宽顶堰流相似，坎式消力池出池水流一般被看作（ C ）。 A. 无坎宽顶堰流；B. 曲线型实用堰堰流；C. 折线型实用堰流；D. 矩形薄壁堰流。 10、圆管紊流过渡区的沿程水水头损失系数与（D ）有关。

A.雷诺数；B.管壁相对粗糙度；C.雷诺数和管壁相对粗糙度；D.雷诺数和管道长度。 11．输水管道在流量和温度一定时，随着管径的减小，水流的雷诺数就（ A ） A加大 B减小 C不变 D不定

12．管道中水流为紊流时，过水断面流速分布符合（D ） A均匀分布规律 B直线分布规律 C抛物线分布规律 D对数曲线分布规律

13.静水中，某点压强与受压面的关系是（ A ） A垂直指向受压面 B垂直背向受压面 C平行于受压面 D倾斜指向受压面

14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 。 15、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 。 16、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 。

17、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/m2

18、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。

19、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。

20、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 。

21、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 。

22、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 。 23、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) ht < hc02 (4) 无法确定

24、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。

25、液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （4）

（1）1 kN/m2 （2）2 kN/m2 （3）8 kN/m2 （4）10 kN/m2

26、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 。

27、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 。 28、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。 29、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 。 30、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。

31、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。 32、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 。 33、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

34、图示容器中有两种液体，密度2 > 1 ，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。

35、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 。

36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)< J(h2)

37、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) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定

38、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 。

39、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。

40、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、作图题（每小题5分，共10分）

1、作出标有字母的平面压强分布图并注明各点相对压强的大小（5分）

2、请定性作出下图总水头线与测压管水头线（两段均为缓坡）（5分）

3、例图

四、简答题（每小题5分，共20分）

１、试分别说明雷诺数Re，佛汝德数Fr的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分） 答：（1）雷诺数Re的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即Rev•d/v。

在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。佛汝德数Fr的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。其能量意义是表示过水断面单位重量液

v22gFr2h。在水力学中主要用它判别体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即

水流的流态是缓流、临界流或急流。

2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）

答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。

工程上常常采取以下措施来减小水击压强： （一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T （二）缩短压力水管的长度 （三）修建调压室

（四）减小压力管道中的水流流速v0

3. 总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？

答：总流的能量方程表述为：

Z1p1v122g=

Z2p22v22ghw12

它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：

Z─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能； p1─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能； Zp1─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；

v22g─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；

pv2HZ2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；

4. 什么叫总水头线和测压管水头线？什么是水力坡度和测压管坡度？

HZ答：连接各断面的总水头（

pv22g）得到的线，即总水头线；连接

）得到的线，即为测压管水头线。

dhdHJwll;测压管水头线的坡度即测压水力坡度就是总水头线的坡度，用J表示，

d(Zp/)各断面的测压管水头（管坡度，用Jp表示，

Z

p

Jpdl。

5 输水管的流量，水温一定，随管径加大，雷诺数如何变化？为什么？ 答： 输水管流量，水温一定随管径加大，雷诺数变小；因为



d加大，雷诺数变小。

6. “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？ 答：(1)液体运动时，若任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。若任何空间点上所有的运动要素随时间发生了变化，这种水流称为非恒定流。

(2)在恒定流中，液流同一流线上液体质点流速的大小和方向均沿程不变地流动，称为均匀流。当流线上各质点的运动要素沿程发生变化，流线不是彼此平行的直线时，称为非均匀流。 (3)流线接近于平行直线的流动称为渐变流，流线的曲率较大，流线之间的夹角也较大的流动，称为急变流。

7、试说明梯形明渠水力最佳断面是否就是经济实用断面？

答：由梯形断面的最佳条件

RevdQd/d244Qd, Q一定，水温一定，运动粘滞性系数也一定，故管径

mb2(1m2m)m0.75, m1， h可知，当

这是一种底宽较小，水深较大的窄深式断面。虽然水力最佳断面在相同流量下过水断面面积

最小，工程量少，但应用于较大型渠道时，由于深挖高填，施工效率低，管理维护也不方便。而且在流量改变时，渠中水深变化较大，给灌溉、航运等部门带来不变，所以反而不经济。这说明水力最佳断面不一定是渠道的实用经济断面。所以在设计渠道断面时，必须结合实际条件，从经济和技术方面来考虑，既要考虑水力的最佳断面，但又不能完全受此条件约束。

8、请写出堰流的流量公式并说明各系数的影响因素有那些？ 答：堰流的流量公式是：

Qsmb2gH02

式中s为淹没系数，它主要反映了下游淹没程度对流量的影响；

3 为侧收缩系数，它主要反映了闸墩或边墩对流量的影响；

m为流量系数，它主要反映了堰顶水头及堰的边界条件对流量的影响。

五、计算题（每小题10分，共50分）

1、如图所示，已知：Z=1m, h=2m,求A点的相对压强，绝对压强和真空压强（10分）

解：A点相对压强 pAhz(zh)9.8(12)9.8kPa 绝对压强 pA绝papA989.888.2kPa

A 真空压强 A真

2、为测定AB管段的沿程阻力系数λ或者粗糙系数n ，可采用如图所示装置。已知AB段的管长为10m，管径d=50mm。今测得实验数据（1）A、B两测压管的水头差为0.8m，（2）经90秒钟流入量水箱的水量为0.247立方米，求该管段的沿程阻力系数值，并用曼宁公式求其粗糙系数n 。（15分）

p|p|9.8kPa

解：d50mm,据能量方程Z1Z20，v1v2v

hfQP1P2h

V0.2472.74L/st904Q40.00274v1.396m/sd23.140.052

LV2hfhd2g

流程阻力系数

hf0.80.042LV2101.396d2g 0.0529.8

18g89.88gC44.15m2/s2,0.04C

110.0561nR6()0.0109CR6,C44.154n

1113、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽b0.15m，水深h0.065m，渠底坡i0.02，均匀流时测得流量Q20L/s，试求渠道的粗糙系数n值。（10分）

2解：过水断面面积Abh0.150.0650.00975m 湿周

b2h00.1520.0650.28m

RA水力半径

210.009750.0348m0.28

214、为收集某土质渠道的糙率资料，今在开挖好的渠道中进行实测：流量Q=9.45m3/s,正常水

深h0=1.20m, 在长 L=200m 的流段内水面降落 z=0.16m, 已知梯形断面尺寸b=7.0m,边坡系数m=1.5m,试求糙率n值?（10分）

2Abmhh71.51.201.2010.56m解：

A0.00975nR3i20.034830.0220.0085Q0.0173

xb2h1m2721.211.5211.33mA10.560.93mx11.33水面落差ZiLRZ0.160.0008L2001A232QRinA10.56nR2/3i1/20.932/30.00081/20.03Q9.45 id0.2ml130ml250m5、 水自水池A沿水平放置的铸铁管流入水池C若水管,，，H04m,H21m,设沿程阻力系数0.03，求在水池B中的水深H1

解: A到C池:

Lv2H0H2()d2g （2分） 由方程

v20.223m2g 解得 , 式中 3，L80m （2分）

A到B池:

由方程

解得

HLv2H01(d1)2g，式中1.5，L30m，H12.8m, （2分） 2分）

（