水力学考试试题与答案[精选]

（2）定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同) (5分) Ki 1iK 解： N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1iKKN3 6、计算题： （1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2，长 l =50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? （ 10分）

解： 按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程

lv2 H?hw?(? (5分) ???)4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

A R??0.2m , ???0.2?2?0.5?1.0?1.9

? 将参数代入上式计算，可以求解得到

? v?4.16m/s , Q?vA?2.662m3/s (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。

O(∩_∩)O

（2） 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 =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N?cm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速

v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分）

解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程

2v2?0.5 (5分) H?0?0?0?0?2g求得喷嘴出口流速和流量为 v2?2g?5?9.9m

sm3 Q?v2A2?0.000314

(1.5分) s橡胶管道内的流速为

Q v3? (1分) ?0.70m6

sA3对于喷嘴建立x方向的动量方程

p3A3?R???Q(v2x?v3x)

R?p3A3??Q(v2?v3)?187.79N (6.5分)

水流对喷嘴冲击力为 R???R 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) （3） 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。 (9分)

解：计算渠道断面水力要素，

过流断面面积 A?bh?mh2?39m2 (1.5分)

O(∩_∩)O

湿周 x?b?21?m2h?18.49 m (1.5分)

A?2.11 m (1分) x111 舍齐系数 C?R6?80.90m2/s (2分)

n通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分) 水力半径 R?

（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)

1）坝下游是否发生水跃？ （4分） 2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？ （4分） 3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分） 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm hk?3?q2214.72?3?2.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m < hk 为急流，下游水深ht=4.7m ? hk 为缓流， 所以溢流坝下游必定发生水跃。

2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc\ hcq2hc\＝2(1?8gh3?1)

c1.114.722＝2?(1?8?9.8?1.13?1) ＝5.81m 因为 hc\ ? ht ，该水跃为远驱水跃。 3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 估算消力池深d，取水跃淹没系数 则池深约为 d =

j hc

\

j ＝1.05

- ht =1.05×5.81 – 4.7 = 1.40 m

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。 （√）

O(∩_∩)O

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 Fr＞1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、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。 (×) 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。 (×)

O(∩_∩)O