水力学模拟题及答案

水力学（二）模拟试题

-判断题：（20分）

1. 液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（）

2. 只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（）

3. 在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒定流时小，因而其流量

亦小。（）

4. 渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点的渗流流速将与断面平

均流速相等。（）

5. 正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（）

6. 平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。（）

7. 边界层内的液流型态只能是紊流。（）

8. 平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。（）

9. 达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。

（）

10. 在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位的最大值并不在同一时

刻出现。（）

二

填空题：（20分）

1. 流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微

小平行六面体最普遍的运动形式有: , ，四种。

2. 土的渗透恃性由：，二方面决疋。

3. 水击类型有：，两类。

4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有? ?

—种。

5. 构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：, 。

6. 从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。

7. 在明渠恒定渐变流的能量方程式：J = J W+J V +J f中，J V的物理意义

是：。

8. 在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：, ，复变函数法，数值解法等。

9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能

池；使坎前形成消能池。

三计算题

1（15分）.已知液体作平面流动的流场为：

2 2 _

u x = y - x +2x

u y = 2xy - 2y

试问:①此流动是否存在流函数"，如存在，试求之；

②此流动是否存在速度势0,如存在，试求之。

2（15分）.某分洪闸，底坎为曲线型低堰. 泄洪单宽流量q=1im/s,上下游堰高相等为2

米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取？=0.903,试判断水跃形

式，并建议下游衔接的形式。（R=h c+q2/2g ?亿2）

3（15分）.设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深

1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为

2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽

水位抬高了4米，若离左岸1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少？

其中k=0.002cm/s ; s.i=h 2-h 1+2.3h o lg［（h 2-h o）/（ h 1-h o）］

4（15分）.在不可压缩流场中流函数”

=kx 2-ay 2

，式中k 为常数。试证明流线与等势线

相互垂直。

I 解题指导

孔流和堰流都是局部流段内流线急剧弯曲的急变流，其水力计算的共同特点是能量损 失以局部损失为主， 沿程损失可以忽略。 由于边界条件、水流条件的差异，其水力计算公式 及式中各系数的确定方法各不相同。 它们反映了孔流和堰流流态下，

水流条件和边界条件对

建筑物过水能力的影响。 解题时，首先要分析水流特征、

弄清边界条件并判别流态及出流方

式，然后根据问题的类型采用相应公式求解。

现将各种流态及淹没界限的判别标准、

问题类

型等归纳于表8-1 , 表

孔流、堰流流态判别及问题类型

矩形薄壁堰和无坎宽顶堰公式形成与式

（8-7）略有不同；直角三角形薄壁堰常用

Q=1.4H 2.［适

1

用于P >2H , B >( 3〜4) H ］;梯形薄壁堰常用 Q=1.86bH

1.

5

［适用于tg -,b 3H ］。

4

堰 流 底坎为 平

顶堰

e

一 > 0.65

H

薄壁堰 一 < 0.67

H

对矩形、梯形有 h s > 0 z/ R < 0.7

已知 b,(H 0 ),m,( , s ),求 Q ; 已知 Q,b,m,( , s ),求 H ；

已知 Q,m,(

), s , H ,求 b ； 已知 Q,b,H,

, s ,求 m

实用堰

0.67 < 莎 <2.5

不同剖面形状，判别界 限不同，可查有关册 克-奥 h s > 0 亠 Z Z

剖面

-- < ( ---- )k

R R

底坎为 曲线型 堰

e

一 > 0.75

H

宽顶堰

2.5 < — <

10

h s

——> 0.8

H 。

应该指出的是，由于本章各种系数计算的经验公式较多，在进行水力计算时应特主意 其适用条件是否相符，以免出错。

n 典型例题

［例8-1］甲、乙两水箱如例 8-1图。甲箱侧壁开有一直径为

100mm 的圆孔与乙箱相通。

甲箱底部为1.8X 1.8m 的正方形，水深 H 为2.5m 。孔口中心距箱壁的最近距离

h 为0.5m 。

当为恒定流时，问：①乙箱无水时，孔口的泄流量为多少？②乙箱水深 Hb=0.8m 时，孔口泄

流量为多少？③在甲箱外侧装一与孔口等径的

35cm 长圆柱形短管时，泄流量又为多少？若

管长为10cm,流量有何变化？当为管嘴出流时，管嘴内真空高度为若干？

解：

(1) 求乙箱无水时孔口的泄流量。孔口的

作用水头为

H H 1 h 2.0m,d/H

010

0.05 <0.1

2.0

乙箱无水，故为薄壁恒定小孔口自由出流。 孔口边缘距最近的边界距离

h=0.5m ，故h >3d=3

x 0.1=0.3m ,为完全完善收缩，取

0.62, 0.06，贝U

0.62 0.97 0.60

(2)

求当H 2=0.8m 时孔口的泄流量。 因此时为淹没出流， 且Z=H 1 —

H=2.5-0.8=1.7m 。

孔口位置、直径、边缘情况均未变，则 不变，故

Q A 2gZ 0

0.6 0.00785 ,19.6 1.7 0.0272m 3 / s

(3) 求甲箱外侧短管长 丨35cm, l 10cm 的泄流量及管嘴出流时的管内真宽度。 当I 35cm 时，其长度在(3〜4) d=30〜40cm 之间，为管嘴出流，

p p0而

0.82,于是自由出流时

,_,

2 2

因

A 箱 1.8 1.8 3.24m , A -d

4

故可忽略行近流速水头，即

H 0〜H ，得

Q A 2gH 0

0.6 0.00785

空 0.12

2

0.00785( m ), A 箱

9.8 2.0 0.0295m 3/s

1

P

. 1 0.5

Q

淹没出流时

0.0403m 3 /s

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