水力学复习题目汇总

一、选择题 

1、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强                     （A）

  A 数值相等 ; B  数值不等; C 仅水平方向数值相等; D  铅直方向数值最大  。

2、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 （D）

A    层流区  ；                     B    紊流光滑区   ；

C    紊流过渡粗糙区  ；             D    紊流粗糙区   。

3、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为              （B）

A 1 kN/m2              B 2 kN/m2     

C 5 kN/m2              D 10 kN/m2

4、长管的总水头线与测压管水头线                                     （A）

A相重合；                           B相平行，呈直线；

C相平行，呈阶梯状；                 D以上答案都不对。

5、渗流的达西公式只能适用于                                        （A）

    A 恒定均匀层流 B 恒定均匀紊流    C恒定均匀流；D非恒定流 。

6、紊流粗糙区的水头损失与流速成                                  （B） 

A  一次方关系；       B  二次方关系；    C  1.75～2.0次方关系 。

7、在平衡液体中，质量力与等压面                                  （C）

   A重合；         B平行 ；       C正交。

8、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数                        C 

A   急流和缓流  ；  B  均匀流和非均匀流  ；

C   层流和紊流；    D  恒定流和非恒定流。

9、图示容器中有两种液体，密度2 > 1 ，则 A、B 两测压管中的液面必为   (B)

A  B 管高于 A 管；       B  A 管高于 B 管；       C  AB 两管同高。

10、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 pa和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为                             （A）

 A  pa > pb      B  pa <  pb        C  pa =  pb      D 无法确定

二、填空题（在空格中填写正确答案） 

1．有一明渠均匀流，通过流量，底坡，则其流量模数K=   

  2750m3/s .

2．水泵进口真空计的读数为，则该处的相对压强水头为 –2.5m

3．当液流为  恒定流  流时，流线与迹线重合。

4．直径为1m的管道中的水流，其水力半径为   0.25m   。

三、作图题( 

 1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。     

v0=0

2、定性绘出图示曲面AＢＣ上水平方向的分力

和铅垂方向压力体。　 

3、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

4、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。    

5、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)  

四、简答题 

1．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。

2. 试述液体静力学的基本方程及其各项的物理意义。

解：物理意义：

       z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。

      ：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。

       Z+:单位重量液体具有的总势能。

       Z+=C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。

3. 如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρoil=800kg/m3，用来测定水管中的A点流速uA，若读数△h=200mm，求该点流速μA。

解：根据元流伯努利方程，如图，有：

                   =(1-0.8) 

                   =392Pa 

             =0.885m/s

      答：A点流速为0.885m/s。

4. 如何判别圆管和非圆管有压流中的流态?

   解：用临界雷诺数作为流态的判别标准

      对于管流：

      若  或2000，流动为层流

      若  或2000，流动为紊流

      对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数

      ，此时，相应的临界雷诺数为575和500

          或500，流动为层流

         或500，流动为紊流

      若特征长度取为当量直径，则仍为2300或2000。

五、 

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  Px=pc×Ax=74.48kN 

铅垂分力  Py=γ×V=85.65kN,

静水总压力  P2= Px2+ Py2,

P=113.50kN,

tan= Py/Px=1.15   ∴　　=49°

合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。

六、

  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=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 。

七、

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=49kNm2，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：                       

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。

八、            

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Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，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)0.5＝1.46m/s

Q= vA=3.72m3/s。

九、

如图示管路渐变段，已知管轴线与水平面夹角，渐变段长L=10m，渐变段中水体重量G=2KN，进水管直径，流速，形心点相对压强水头水柱高，出水管直径，不计水头损失，试求固定段管路所受的作用力和。

解：

    ，     

    以过1-1断面中心的水平面为基准面，写出1-1和2-2断面能量方程：

       取      

    ，

得水柱，即     

而， 

取1-1和2-2断面间水体为脱离体，假设管壁对水体的作用力为和，（水流方向为x轴，与水流方向垂直为y轴）

x方向大的动量方程：

  取

   y方向的动量方程：

水流对管壁的作用力与和大小相等，方向相反。  

十、在矩形断面河道上，有一单孔的与渠道等宽的泄水闸，已知闸前水深，闸门开度，闸下游水深，闸门宽度，（闸门垂向收缩系数，堰流的流量系数，闸孔出流的流量系数），不计行进流速，试求：

（1）通过水闸的流量；

（2）判断闸下游的水流衔接形式，并判断闸下是否要建消能工。

解：

    （1）由于e/H=2.5/8=0.3125<0.65，所以为闸孔出流

假定为自由出流 

由于，所以闸孔为自由出流，假设正确。 

（2）

由于，所以出闸水流为急流，又，所以下游河道为缓流

则下游水流衔接形式为远驱式水跃

要设消能工。

一、压强的两种计量基准

绝对压强：是以绝对真空状态下的压强（绝对零压强）为基准计量的压强，用表示，总是正值。

相对压强：是以当地同高程的大气压强作为零点计量的压强，用p表示，可正可负。

二者相差一个大气压强，

真空及真空度：当液体某点的绝对压强小于当地大气压强时，该点相对压强为负值，称为负压，或说该点存在真空，大小用表示，

例1 一铅直矩形闸门，已知h1=1m，h2=2m，宽b=1.5m，求总压力及

其作用点。

 例1：

已知：   求：t＝0 时，A（－1，1）点流线的方程。

解： 

积分：ln(x+t)=-ln(-y+t)+C  →  (x+t) (-y+t)=C`

当t＝0时，x＝－1，y＝1，代入上式得：  C`＝1

所以，过A（－1，1）点流线的方程为：xy＝－1

例2、伯努利方程式的应用实例

例2－1 : 一般水力计算问题

有一喷水装置如图示。已知h1＝0.3m，h2＝1.0m，h3＝2.5m，求喷水出口流速，及水流喷射高度h（不计水头损失）。

解：① 以3－3断面为基准面，列1－1、3－3两断面的能量方程：

以2－2断面为基准面，列2－2、4－4两断面的能量方程：

所以，

② 

例3：水头线（局部损失不计）

例4:

 已知：Q＝0.001m3/s，D＝0.01m

      Hw吸＝1m，hw排＝25m

求：H＝？pB＝？N泵＝？

解：

取1－1、2－2断面列伯努利方程：

取1－1、B断面列伯努利方程：

例5：动量方程

已知：一个水平放置的90º弯管输送水

      d1＝150mm，d2＝75mm

      p1＝2.06×105Pa，Q＝0.02m3/s

求：水流对弯管的作用力大小和方向（不计水头损失）

分析：

    1－1： p1（√）， V1（可求），  z1（√）

    2－2： p2（？）， V2（可求），  z2（√）

解：

取1-1、2-2两断面列伯努利方程

所以，

对选取的控制体列动量方程：

x方向：

y方向：

所以，

所以，水流对弯管壁的作用力为F的反作用力F`，大小相等，方向相反。