《水力学》期末模拟题+答案

2008级给水排水工程《水力学》复习题
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d m m =。

（ × ）
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. 3(=l ～4）d ，m H 90>；
B. 3(=l ～4）d ，m H 90<；
A. C. l > (3～4) d ,m H 90>；D. l < (3～4) d ,m H 90<。

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1Fr 应（ C ）。

A. 5.2~7.11=Fr ;
B. 5.4~5.21=Fr ，
C. 0.9~5.41=Fr
D. 0.91>Fr
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λ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h c0的跃后水深为h c02，形成远离水跃衔接的条
件是（3）
(1) h t = h c02 (2) h t > h c02(3) h t < h c02(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ρ2 > ρ1，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p a 和p b。

若两容器内水深相等，则p a和p b的关系为（1）( 1) p a> p b(2) p a< p b(3) p a = p b(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δ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体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，
即
2
22v g Fr h =。

在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、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：g v p Z 22
11
1αγ++=2122
2
22-+++w h g v p Z αγ
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；
γ1
p ─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；
γ1
p Z +─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；
g v 22
α─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；
g v p Z H 22
αγ++=─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？ 答：连接各断面的总水头（g v p Z H 22
αγ++
=）得到的线，即总水头线；连接 各断面的测压管水头（
γp Z +）得到的线，即为测压管水头线。

水力坡度就是总水头线的坡度，用J 表示，
l dH l dh J w -==;测压管水头线的坡度即测压管坡度，用Jp 表示，dl p Z d Jp )/(γ+-=。

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
υπυπυd Q d Qd vd 44/Re 2===, Q 一定，水温一定，运动粘滞性系数υ也一定，故管径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)1(22m m h b m -+==β可知，当
1 ,75.0<>m m β， 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： 23
02H g mb Q s εσ=
式中s σ为淹没系数，它主要反映了下游淹没程度对流量的影响； ε 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 kPa h z z h p A 8.9)21(8.9)(-=-⨯=-=+-=γγγ
绝对压强 kPa p p p A a A 2.888.998=-=+=绝
真空压强 kPa
p p A A 8.9||==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）
解：,50mm d = 据能量方程021==Z Z ，v v v ==21
h P P hf =-=
∴γγ21 s m d Q v s L t V Q /396.105.014.300274.044/74.290
247.022=⨯⨯=====π
h g V d L hf ==22
λ
∴流程阻力系数g V d L hf 22⋅=λ 04.08.92396.105.0108.02≈⨯
⨯=
,82C g =λ s m g C /15.4404.08.98821=⨯==∴λ
,161R n C = 0109.0)405.0(15.441161
61=⨯==∴R C n 3、某有机玻璃矩形断面明渠，底宽m b 15.0=，水深m h 065.0=，渠底坡02.0=i ，均匀流时测得流量s L Q /20=，试求渠道的粗糙系数n 值。

（10分）
解：过水断面面积200975.0065.015.0m bh A =⨯==
湿周m h b 28.0065.0215.020=⨯+=+=χ
水力半径
m A
R 0348.028.000975.0===χ 0085.002.00348.00173.000975.021
322132=⨯⨯==i R Q A n
4、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=9.45m 3/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）
解：()()256.1020.120.15.17m h mh b A =⨯⨯+=+= 03.00008.093.045.956.100008.0200
16.093.033
.1156.1033.115.112.127122/13/22/13/2213222=⨯⨯==∴====∴====
=+⨯+=++=i R Q A n i R n
A Q L Z i iL Z m x A R m
m h b x 水面落差 5、 水自水池A 沿水平放置的铸铁管流入水池C 若水管m d 2.0=,m l 301=，m l 502=，
m H 40=,m H 12=,设沿程阻力系数03.0=λ，求在水池B 中的水深1H
解: A 到C 池:
由方程
g v d L H H 2)(2
20ξλ∑+∑=- （2分） 解得 m g v 223.022
=, 式中 3=∑ξ，m L 80=∑ （2分）
A 到
B 池:
由方程
g v d L H H 2)(2110ξλ∑+=-，式中5.1=∑ξ，m L 30=， （2分） 解得
m H 8.21=, （2分）。