水力学练习题答案

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。

（√）
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。

(×)
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。

(×)
三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。

2、明渠的断面和流量不变时，水跃的跃前水深越大，则跃后水深越 小 。

3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。

4．测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。

5、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 长管 和 短管 。

6、渗流的达西公式是____v=kJ__。

7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。

8、 计算明渠均匀流的公式是i R AC Q 。

9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系，水击可分类为 （1） 直接水击 和 （2） 间接水击 。

10、底流式消力池中产生的水跃，要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。

11、按重力相似准则设计的模型中，几何比尺为64，则流速比尺为 8 。

12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 ，层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ，外因是 边界条件的影响。

15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象；当流量一定，跃前水深增大时，则跃后水深是 减小 。

16、三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B —B
1．．什么是液体的可压缩性？什么情况下需要考虑液体的可压缩性？
解：可压缩性是：当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。

液体可压缩性一般情况下可以不必考虑，但是当外界压强变化较大，如发生水击现象时必须予以考虑。

2．有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
解：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。

因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。

两者判别标准不同。

3．什么是相对压强和绝对压强？
4。

写出水力半径R 的表达式。

5、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。

6、明渠的底坡可以分为哪些类型？
7、如何用临界水深h k 与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态？
8、根据边界条件的不同，水头损失可以分为哪两类？
9、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

10明渠均匀流产生的条件是什么？
五、作图题(在题图上绘出正确答案)
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) (5分)
3、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,末端有一跌坎) (5分)
6AB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
1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，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P x=p c×A x=74.48kN
铅垂分力P y=γ×V=85.65kN,
静水总压力P2= P x2+ P y2,
P=113.50kN,
tan = P y/P x=1.15 ∴ =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d＝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ζ1=0.2，
ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差
H 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
g
v R l h H w 2)4(2
∑+==ξλ 计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数
9.10.15.022.0
, m 2.04/=++⨯====
∑ξχ
d A
R
将参数代入上式计算，可以求解得到
/s m 091.2 , m /s 16.4 3
===∴
vA Q v 即倒虹吸管内通过的流量为2.091m 3/s 。

3、某水平管路直径d 1=7.5cm ，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如题图)，喷嘴出口直径d 2=2.0cm 。

用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p =49kN /m 2，管路内流速v 1=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1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：
得喷嘴流量和出口流速为：
s
m 00314.03
11==A v Q
s m 9.92
2==
A Q
v
对于喷嘴建立x 方向的动量方程
)(1211x x v v Q R A p -=-ρβ 8.187)(3233=--=v v Q A p R ρN
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b ＝1.5m ，槽长L ＝120m 。

进口处槽底高程Z 1=52.16m ，出口槽底高程Z 2＝52.04m ，当槽中均匀流水深h 0=1.7m 时，试求渡槽底坡i 和通过的流量Q 。

解： i=（Z 1-Z 2）/L =0.001
55.2==bh A m 2 9.42=+=h b x m
52.0==
x
A
R m s /m 06.641216
1==R n
C
v=C (Ri )0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m 3/s 。

5、有一矩形断面混凝土渡槽(n =0.014)，底宽b ＝1.5m,槽长L ＝116.5m 。

进口处槽底高程Z 1=52.06m ，当通过设计流量Q ＝7.65m 3/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？
i =（Z 1-Z 2）/L A=bh=
V=Q/A
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α=1。

求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。

H=2 m，板宽B
＝3m。

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ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，已知通过流量Q=2.662m3/s
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C＝1172 m/s
10、测定90
题图所示。

已知试验段
，弯
管曲率半径R＝d
，实
测AB
量水箱的水体体积为0.028m。

11、
＝1.5m，槽长L＝120m
槽底高程Z2＝52.04m
12、
h t=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深h c的跃后水深h c2
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h k
流态，
.28
.972.143
23
2
===g q h k α因为收缩断面水深 h c 深h t =4.7m > h k 为缓流，
2）计算收缩断面处水深h c h c2＝)181(232
-+c
c gh q h ＝)11.18.972.1481(21.13
2-⨯⨯+⨯ ＝5.81m 因为 h c2 > h t ，该水跃为远驱水跃。

313、 矩形断面渠道中有一平板闸门，渠宽闸前水深H ＝4m ，闸下收缩断面水深h c 已知渠道流量Q =18m 3/s 均为1。

求水流作用于闸门上的作用力。

14、已测得压强
γ
1
p =0.5m ，
γ
2
p =-0.2m 断面积A 1=0.002m 2，A 2=0.001m 2, 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 cm 3/s ，运动粘度ν = 0.0101 cm 2/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C ＝1172 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ΔH 。

17、某矩形断面河道中建筑有一座WES 堰型溢流坝，溢流堰宽b ＝10m ，在设计水头 H d =2.50m 时的流量系数为m d =0.502，堰高P 1=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h c =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？
19、图示一水平放置的弯管，直径D=0.2 m ，转角α=90°，1－1断面管轴处的动水压强为p 1=40kN/m 2，2－2断面与大气连通，管中流量为Q ＝0.1m 3/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）
20、求图中圆弧形闸门AB B ＝2m 。

，宽b = 6m ，当Q = 14.0m 3/s 时，渠
22、某矩形断面渠道，通过的流量为Q=30m 3/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b ＝6 m ，闸前水深为 H=4m ，闸孔流量系数μ=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h c ＝0.4m ，下游水深h t =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？。

25、有一水平放置的管道(如图)。

管径d1=10 cm，d2=5 cm。

管中流量Q v=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H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=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 = 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α＝1。

求断面c－c中心处的压强p c。

b＝3.0 m，闸门开度e=0.5 m，闸前水深H＝6.0 m，闸孔流量系数μ=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h c=0.5m，收缩断面的宽为54m，下游水位低于堰顶，下游水深h t=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λ=0.04，进口局部水头损失系数ζ=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ρ1＝ρ2＝1000kg/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2断面产生真空压强为6.37kPa
37、有一矩形断面渠道，底宽b＝
底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014
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？
11。