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水力学复习题


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 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、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、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 15、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 16、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 17、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 18、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 19、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 20、缓坡上可以出现均匀的急流。 21、静止水体中,某点的真空压强为 50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。 22、水深相同的静止水面一定是等压面。 23、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。 24、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 25、陡坡上可以出现均匀的缓流。 26、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 27、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 28、静水压强的大小与受压面的方位无关。 (

? (

? )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ? ? ( ) ( ) ( ) ? ? ( ) ( ) ( ) ? ? ( ) ( ) ( ) ( ) ? ? ( ) ( ) )

( )

1

29、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 30、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 31、平坡渠道中不可能发生均匀流。 32、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 33、水跃只能发生于平底明渠中。 34、当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时必定存在真空。 35、当管流过水断面流速符合对数规律分布时,管中水流为层流。 36、在连续介质假设的条件下,液体中各种物理量的变化是连续的。

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) )

37、对于实用堰与宽顶堰,只要下游水位不超过堰顶时,就一定是自由出流。 38、阻力平方区的沿程水头损失系数 ? 与断面平均流速 v 的平方成正比。 39、 渗流中模型流速与真实流速数值相等。 40、均匀流中只考虑沿程水头损失;渐变流中只考虑局部水头损失。 41、相对静止液体中的等压面可以是倾斜平面或曲面。 42、不可压缩液体连续性微分方程

?U X ?U Y ?U Z ? ? ? 0 只适用于恒定流。 ?x y z

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( (1)大 (1)数值相等 ?1? 层流区 ; ?3?紊流过渡粗糙区 ;
2

) 。

(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 (

(2)数值不等 (3)仅水平方向数值相等 (4) 铅直方向数值最大。 ?2?紊流光滑区 ?4?紊流粗糙区 ; 。 ( )

3、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、液体中某点的绝对压强为 100kN/m ,则该点的相对压强为 (1)1 kN/m2 (2)2 kN/m2 (3)5 kN/m2 (4)10 kN/m2 5、紊流的断面流速分布规律符合 ?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)相重合; (3)相平行,呈阶梯状; 7、渗流的达西公式只能适用于 (1) 恒定均匀层流 (2) 恒定均匀紊流 (2)相平行,呈直线; (4)以上答案都不对。





( (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 (

2

?1? ?3?

层流区 ; 紊流过渡粗糙区 ; ?2?

?2? ?4 ? ?成正比。 3/2 次方;

紊流光滑区 紊流粗糙区 ?3? 2 次方;

; 。 ?4? 1 次方 。

9、堰流的流量与堰顶水头的? ?1? 1/2 次; ( ) (1) ht = hc02 (2) ht > hc02

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) ht < hc02
2

(4) 无法确定 ( ) )

11、液体中某点的绝对压强为 108kN/m ,则该点的相对压强为 (1)1 kN/m2 (2)2 kN/m2 (3)8 kN/m2 (4)10 kN/m2 12、静止液体中同一点沿各方向上的压强 (1) 数值相等 ?1? 1 ; 14、水泵的扬程是指 (1) 水泵提水高度 ; (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失; ; (2) 数值不等 ; (3) 仅水平方向数值相等。 ( ?4? 4 。 ( 13、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比 β 等于 ?2? 2 ; ?3? 3 ; (





(3) 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 15、紊流粗糙区的水头损失与流速成 ?1? 一次方关系; ?2? 二次方关系; ( ?3? 1.75~2.0 次方关系 。 ( (3)正交。 ? ? ) )

16、在平衡液体中,质量力与等压面 (1)重合; (2)平行 ;

17、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ?1? ?3? 急流和缓流 ; ?2? 均匀流和非均匀流 ; 层流和紊流; ?4? 恒定流和非恒定流。 ?成正比 ; ?3? 0. 5 次方 。

18、闸孔出流的流量与闸前水头 ? ?1? 1 次方 19、共轭水深是指 (1) 水跃的跃前水深与跃后水深 (3) 均匀流水深 20、紊流的断面流速分布规律符合 ?1? ?3? 对数分布 抛物线分布 ; ; ; ?2? 2 次方

( (2) 溢流坝下游水流收缩断面水深 (4)临界水深 ( ?2? ?4? 椭圆分布 直线分布 ; 。 (

)



21 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 ? J(h1)= J(h2) ?1? ?3? 对数分布 抛物线分布 ; ; ? 2 ? J(h1)>J(h2) ? 3 ? J(h1)< J(h2)



22、层流断面流速分布规律符合 ? 2 ? 直线分布 ? 4 ? 椭圆分布 ; 。

( )

3

23、佛汝德数 Fr 是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ?1? ?3? 急流和缓流 ; ? 2 ? 均匀流和非均匀流 ; 层流和紊流; ? 4 ? 恒定流和非恒定流。

( )

24、紊流中粘滞底层厚度 ? 比绝对粗糙高度 ? 大得多的壁面称为 (1)光滑面 ? 2 ? 过渡粗糙面 (3)粗糙面 )

( )

(4)以上答案均不对

25、在水力学中,单位质量力是指(

a、单位面积液体受到的质量力; b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力; 26、在平衡液体中,质量力与等压面( a、重合; b、平行 ) b、均匀流动; d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 ) d、单位重量液体受到的质量力。 ) d、正交。

c、相交;

27、水力学中的一维流动是指( a、恒定流动; c、层流运动;

28、有压管道的管径 d 与管流水力半径的比值 d /R=( a、8; b、4; c、2; d、1。

29、已知液体流动的沿程水力摩擦系数?与边壁相对粗糙度和雷诺数 Re 都有关,即可以判 断该液体流动属于 a、层流区; b、紊流光滑区; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区 30、在明渠中不可以发生的流动是( a、恒定均匀流; c、非恒定均匀流; )

b、恒定非均匀流; d、非恒定非均匀流。 ) 。

31、在缓坡明渠中不可以发生的流动是(

a、均匀缓流; b、均匀急流; c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 32、闸孔出流的流量 Q 与闸前水头的 H( )成正比。 a、1 次方 b、2 次方 c、3/2 次方 d、1/2 次方

33、渗流研究的对象是(

)的运动规律。

a、重力水; b、毛细水; c、气态水; d、薄膜水。 34、测量水槽中某点水流流速的仪器有( a、文丘里计 三、问答题 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?
4

) c、测压管 d、薄壁堰

b、毕托管

2、有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么? 3、什么是相对压强和绝对压强? 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 hk 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? 11、 “恒定流与非恒定流”, “均匀流与非均匀流”, “渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的? 它们之间有么联系?渐变流具有什么重要的性质? 12、关于水流去向问题,曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”,“水是由压力大的地 方向压力小的地方流”,“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗?试用基本方程 式论证说明。 13、 什么叫总水头线和测压管水头线?水力坡度和测压管坡度?均匀流的测压管水头线和总水 头线的关系怎样? 14、何谓“层流底层”?它与雷诺数有何关系?它的厚度对沿程水头损失有何影响? 15、紊流中存在脉动现象,具有非恒定流性质,但又是恒定流,其中有无矛盾?为什么? 16、今欲将产生均匀流的渠道中的流速减小,以减小冲刷,但流量仍然保持不变,试问有几种 方法可以达到此目的。 17、佛汝德数的物理意义是什么?为什么可以用它来判别明渠水流的流态? 18、缓坡渠道只能产生缓流,陡坡渠道只能产生急流,对吗?缓流或急流为均匀流时,只能分 别在缓坡或陡坡上发生,对吗? 19、为什么可以利用水跃来消除能量?什么形式的水跃消能效率最高? 20、泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种?它们各自的水流特征是什么? 21、怎样判别堰、闸下游水流衔接形式(即确定水跃位置) ,可能有哪三种形式的水跃产生? 22、用解析法分析液体质点运动的基本方法有哪两种?为什么我们常采用欧拉法? 23、什么叫无涡流?什么叫有涡流?它们的基本特征是什么?判别条件是什么? 24、连续性方程

?U X ?U Y ?U Z ? ? ? 0 ,对可压缩液体或非恒定流动是否成立,为什么? ?x y z

25、有势流的特点是什么?研究平面势流有何实际意义? 26、势函数和流函数存在的充分必要条件是什么? 27、渗流的基本定律是什么?写出数学表达式并说明其物理意义?

5

四、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)

i.1>ik i2<ik 2、定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。

v0=0

总 水 头 线 测 压 管 水 头 线

v0=0

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)

i.1>ik i2<ik 4、定性绘出图示曲面 ABC上铅垂方向压力体。

A

B

C

6

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=0 v0=0

总水头线 测压管水头 v0=0 v0=0

6、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。

A

B

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)

K

K

i1< i k

i 2>ik

7

9、试做出下图中二向曲面 AB 上的压力体。

10、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)

K

i1 <iK

i2 <iK

K

i3 >iK

附加复习题:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 什么是牛顿内摩擦公式?适用条件是什么? 什么是液体的粘滞性?常温下水的粘性一般取多少? 连续介质和理想液体的概念是什么? 常见的表面力和质量力有哪些? 静水压强的 2 个特性是什么? 等压面性质及其应用。 绝对压强、相对压强、真空及真空度的概念。 压强的测量仪器有哪些? 压强表示方法及其转换关系。

10. 作用于平面及曲面上静水总压力的大小、作用点及其方向。 11. 静水压力的水平分力及压力体的画法。 12. 流场理论与流束理论的区别。 13. 请说明恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流、渐变流与急变流、层流与紊流、缓流与急流 各概念之间的区别及各组概念之间的相互联系。 14. 何谓均匀流与渐变流,说明均匀流的特点及为什么在水力学中要引入渐变流这一概念? 15. 连续方程、能量方程、动量方程及其应用。
8

16. 水头损失及其产生条件。 17. 均匀流水头损失的计算公式(达西公式)。 18. 层流与紊流的判别参数及其物理意义。 19. 圆管层流、紊流流速分布的差别。 20. 层流、紊流及其过渡区沿程阻力系数的变化规律。 21. 谢才公式、满宁公式及其量纲。 22. 长管、短管概念及其区别。 23. 有压管自由与淹没出流的计算及其应用。 24. 流量模数及其量纲。 25. 虹吸管与水泵的水力计算、水泵的机械功率计算方法。 26. 均匀流的特性及其产生条件。 27. 矩形、梯形断面水力参数的表达式。 28. 明渠均匀流计算公式及其应用。 29. 水力最佳断面的计算及其各参数之间的关系。 30. 何谓正常水深、临界水深、实际水深? 31. 雷诺数、佛汝德数的物理意义及其在水力学中的主要用途。 32. 判别明渠水流三种流态的参数及其物理意义。 33. 断面比能、临界水深的概念及其计算方法。 34. 临界底坡、缓坡与陡坡的概念。 35. 12 种水面曲线的绘制。 36. 水跃共轭水深的计算公式。 37. 水跃能量的分配规律。 38. 堰流及闸孔出流划分原则、计算公式。 39. 堰流及闸孔出流的区别及其联系。 40. 泄水建筑物下游的一般消能措施有哪些? 41. 淹没水跃、临界水跃及远驱水跃判别标准。 42. 流束理论与流场理论的区别及其联系。 43. 流场特性分析。 44. 势函数、流函数关系及其充要条件。 45. 渗流达西公式的适用条件。

9

各章重点与难点: 0 绪 论

1.粘滞性与牛顿内摩擦定律; 2.连续介质与理想液体的概念。

1

水静力学

1.静水压强的两个重要的特性和等压面的性质。 2.静水压强计算和静水压强分布图的绘制。 3.静水压强的单位和三种表示方法、水头的物理意义和几何意义。 4.平面上的静水总压力的计算(图解法和解析法) 。 5.压力体图的绘制及曲面上静水总压力的计算。

2

液体运动的流速理论

1.液流的分类及液体运动的基本概念; 2.水动力学三大方程(连续性方程、能量方程、动量方程)的推导及其应用。 3.理解测压管水头线、总水头线、水力坡度、测压管坡度、流速水头、总水头。

3

液流型态及水头损失

1.水头损失产生的条件及分类; 2.液体流动型态的判别及雷诺数的物理意义; 3.两类水头损失的计算; 4.了解沿程阻力系数的变化规律。
10

4

有压管中的恒定流

1.管道的分类; 2.简单管道的水力计算。

5

明渠恒定均匀流

1.明渠均匀流的水力特性及产生的条件. 2.明渠均匀流水力计算基本公式及其应用. 3.水力最佳断面的概念及梯形断面水力最优宽深比条件.

6

明渠恒定非均匀流

1.明渠非均匀流的水力特性、产生的条件及水力现象. 2.明渠非均匀流水力计算基本公式. 3.断面比能的概念及变化规律. 4.临界水深、临界底坡的计算及应用. 5.明渠水流状态的判别方法(至少掌握三种) . 6.棱柱体明渠中恒定渐变流水面曲线的类型及特点. 7.棱柱体明渠中恒定渐变流水面曲线定性分析与计算.

7





1.水跃的定义、类型及作用; 2.棱柱体水平明渠的水跃方程(7.2)或(7.4)式;

11

3.共轭水深的计算; 4.水跃能量损失及水跃长度的计算.

8

堰流及闸孔出流

1.堰流及闸孔出流的水力特性; 2.各种堰流的水力计算; 3.闸孔出流的水力计算.

12

液体运动的流场理论

1.流场理论与流束理论的区别; 2.流线、迹线及其微分方程; 3.液体质点运动的基本形式; 4.液体运动特征的分析。

14

恒定平面势流

1.恒定平面势流流函数与势函数的性质及关系; 2.流网法解平面势流.

12



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