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水力学练习题及参考答案一、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。 ()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 Fr1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。 ()34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 ()35、平坡渠道中不可能发生均匀流。 ()36、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 ()37、水跃只能发生于平底明渠中。 ()二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)1、 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 。2、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 。3、已知水流的沿程水力摩擦系数l 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 。4、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/m25、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。6、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。7、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 。8、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 。9、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 。10、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 r1 ,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。22、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 。 23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) pb (2) pa iki2iki2ik4、定性绘出图示曲面A上水平方向的分力和铅垂方向压力体。(5分)5、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线向。 v0=0v0=0测压管水头总水头线v0=0v0=06、绘出图中的受压曲面AB上水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 7、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) 六、根据题目要求解答下列各题 HROABR1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H1.2m,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。解:水平分力 Px=pcAx=74.48kN 铅垂分力 Py=V=85.65kN,静水总压力 P2= Px2+ Py2,P=113.50kN,tana= Py/Px=1.15 a=49合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。 2、图示一跨河倒虹吸圆管,管径d0.8m,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 1=0.2,2=0.5,3=1.0,沿程水头损失系数=0.024,上下游水位差 H=3m。若上下游流速水头忽略不计,求通过倒虹吸管的流量Q 。 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 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数 将参数代入上式计算,可以求解得到 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s 。 3、d1v1某水平管路直径d1=7.5cm,末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图),喷嘴出口直径d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kN/m2,管路内流速v1=0.706m/s。求水流对喷嘴的水平作用力F (可取动量校正系数为1) 解:列喷嘴进口断面11和喷嘴出口断面22的连续方程:P1x2211得喷嘴流量和出口流速为: R 对于喷嘴建立x方向的动量方程 N 水流对喷嘴冲击力:F与R, 等值反向。 4、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b1.5m,槽长L120m。进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z252.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 解: i=(Z1-Z2)/L =0.001 m2 m m v=C(Ri)0.51.46m/sQ= vA=3.72m3/s。5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014),底宽b1.5m,槽长L116.5m。进口处槽底高程Z1=52.06m,当通过设计流量Q7.65m3/s时,槽中均匀流水深h 0=1.7m,试求渡槽底坡和出口槽底高程Z 2?6、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,短管的总水头损失是短管流速水头的0.2倍,取动能校正系数=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。7、求图中矩形面板所受静水总压力的大小及作用点位置,已知水深H=2 m,板宽B3m。 8、图示一跨河倒虹吸管,正方形断面,边长b=0.8m,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 1=0.2,2=0.5,3=1.0,沿程水头损失系数 =0.024,已知通过流量Q=2.662m3/s。若上下游的行进流速水头忽略不计,求上下游水位差H 。 9、有一水电站引水钢管,管道长度 L=2000 m,管中水流的流速v=2 m/s,管道水击波波速C1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭,产生水击。试判断水击类型;并求管中水击压强水头H。 10、测定90弯管的局部水头损失系数的试验装置如题图所示。已知试验段 AB 长10 m ,管径d0.05m,弯管曲率半径Rd,管段沿程水力摩擦系数0.0264,实测AB两端测压管水头差h0.63cm,100秒钟流入量水箱的水体体积为0.028m3,试求弯管局部水头损失系数。11、有一矩形断面混凝土渡槽,糙率n=0.014,底宽b1.5m,槽长L120m。进口处槽底高程Z1=52.16m,出口槽底高程Z252.04m,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m,已知单宽流量q14.72m2/s,当坝下游水深ht=4.7m时,1)求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2 2)坝下游发生何种形式的水跃?是否需要修建消能工? 解:1)计算临界水深hk,判断收缩断面和下游水流流态, m因为收缩断面水深 hc =1.1 m 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hc2hc2 5.81m因为 hc2 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。13、 矩形断面渠道中有一平板闸门,渠宽b3m。闸前水深H4m,闸下收缩断面水深hc=0.8m,已知渠道流量Q=18m3/s。取动能和动量校正系数均为1。求水流作用于闸门上的作用力。14、已知如图所示水平安装的文丘里流量计,已测得压强=0.5m,=-0.2m,水管的横断面积A1=0.002m2,A2=0.001m2, 不计水头损失,求通过文丘里流量计的流量 Q为多少?15、管道直径 d = 10 mm,通过流量 Q = 20 cm3/s,运动粘度n = 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? 16、有一水电站引水钢管,管道长度 L=2000 m,管中水流的流速v=2 m/s,管道水击波波速C1172 m/s。由于管道末端阀门在2秒内完全关闭,产生水击。试判断水击类型;并求管中水击压强水头H。 17、某矩形断面河道中建筑有一座WES堰型溢流坝,溢流堰宽b10m,在设计水头Hd=2.50m时的流量系数为md=0.502,堰高P1=16m。问: (1)不考虑侧收缩和淹没影响,求通过堰型溢流的流量Q。(2)若坝下收缩断面处水深hc=0.8m,当坝下游水深h t=3.5m时,坝下游是否发生水跃?如发生水跃,属于何种形式的水跃?是否需要修建消能工?18、有一矩形断面渠道底宽b1.5m,底坡i0.0004,糙率n0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求通过的流量Q 。19、图示一水平放置的弯管,直径D=0.2 m,转角=90,11断面管轴处的动水压强为p1=40kN/m2,22断面与大气连通,管中流量为Q0.1m3/s,求水流通过弯管时对管壁的作用力。(取动能校正系数和动量修正系数均为1)1122D20、A求图中圆弧形闸门AB所受静水总压力的大小及方向。已知水深H=4 m,板宽B2m。 HB 21、有一浆砌块石的矩形断面渠道,糙率n = 0.025,宽b = 6m,当Q = 14.0m3/s时,渠中均匀水深h = 2m,试判断渠道中的明渠水流流态。 22、某矩形断面渠道,通过的流量为Q=30m3/s,底宽为b=5m,水深为h=1m,判断渠内水流是急流还是缓流?如果是急流,试计算发生水跃的跃后水深是多少。23、某矩形断面渠道中建有单孔平板闸门,已知平板闸门的宽度b6 m,闸前水深为 H=4m,闸孔流量系数=0.45,闸门开度e=0.5m,闸底板与渠底齐平。(1) 不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。 (2) 若闸下收缩水深hc0.4m,下游水深ht=2.5m,判断闸下水跃衔接的形式,并确定是否需要修建消力池?。 H h t h c 24、如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m,门重G=9800N,=60,h1 =1m,h2=1.73m。试求:下游有水时启门力T,25、有一水平放置的管道(如图)。管径d1=10 cm,d2=5 cm。管中流量Qv=10 L/s。断面1处测管高度H=2 m。不计管道收缩段的水头损失。取动能与动量校正系数均为1。求水流作用于收缩段管壁上的力。 26、有一浆砌块石的矩形断面渠道,糙率n = 0.025,宽b = 5m,当Q = 15.0m3/s时,渠中均匀水深h = 2m,试判断渠道中的明渠水流流态。27、有一单孔水闸,平板闸门孔宽3.0 m,闸门开度e = 0.5m,闸前水深H6.0 m,闸孔流量系数=0.556,闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。 28、水温 10。C时水流的运动粘滞系数为 n = 0.0131 cm2/s,水管的直径为 10 cm,管中流速为 100 cm/s,试判别水流流态。 29、有一矩形断面渠道均匀流,底宽 b =10 m,水深 h = 3 m,糙率 n = 0.014,底坡i=0.001 。如流动在紊流粗糙区,求谢才系数C和流量Q,并判别是急流还是缓流。 30、有一虹吸管(如图)。已知管径d=10 cm,h1=1.5 m,h2=3 m,不计水头损失,取动能校正系数1。求断面cc中心处的压强pc。 32、有一单孔水闸,平板闸门孔宽b3.0 m,闸门开度e=0.5 m,闸前水深H6.0 m,闸孔流量系数=0.556,闸底板与渠底齐平。不计闸前行进流速水头,按自由出流求过闸流量Q。 33、某单孔WES型实用堰,孔净宽=18.0 m,上游堰高P=35m,堰顶水头H=3.2m,已知实用堰的流量系数m=0.502 ,不考虑侧收缩系数影响。堰下游收缩断面的水深hc=0.5m,收缩断面的宽为54m,下游水位低于堰顶,下游水深ht=3.5m。(1) 求通过实用堰的流量Q(2) 确定堰下游水跃衔接形式,说明堰下游是否需要修建消能设施?(3) 如采用底流式消能,消能池中的水跃应达到什么要求? 34、图示直径为 20mm,长 450m 的管道自水库取水并泄入大气中,出口比水库水面低 13 m,已知沿程水头损失系数=0.04,进口局部水头损失系数=0.5,求泄流量 Q 。(按短管计算) 35、图示左边为一封闭容器,盛有密度 r1r21000kg/m3 的水,深度 h1 = 3 m 。容器侧壁装有一测压管,H= 0.5 m。右边为敞口盛水容器,水深 h2=2.2 m。求中间隔板 A、B、C 三点的压强。 ( 10分)36 、已知如图所示的文丘里管,管路中通过流量Q = 10 l/s,d1 =5 cm, p1 =78.4 Pa,如果使断面产生真空压强为6.37kPa,问d2应为多少?(不计水头损失) ( 10分)37、有一矩形断面渠道,底宽b1.5m,底坡i0.0004,糙率n0.014,当槽中均匀流水深h0=1.7m时,试求通过的流量Q , 并判别是急流还是缓流。 38、某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽 b =18 m ,流量 Q =265 m3/s ,坝下收缩断面处水深 h c = 1.1m 当坝下游水深 h t =4.7 m 时,问:(1)、坝下游发生何种形式的水跃? (2)、是否需要修建消能工? 16
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