水力学考试题与答案解析

1、选择题：（每小题2分）

（1）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；d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c

（2）在平衡液体中，质量力与等压面（ ）

a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d

（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为

a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b

（4）水力学中的一维流动是指（ ） a、恒定流动； b、均匀流动；

c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d

（5）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。 答案：b

（6）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 答案： c

（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为

a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m

答案：c

（8）在明渠中不可以发生的流动是（ ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c

（9）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。 答案：b

（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为

a、 缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b

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（11）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 答案：d

（12）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。 答案：a

（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有

a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰

答案：b

（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为

a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100； c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ =100000。 答案：d

2、判断题：（每小题2分）

（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 （ ） 答案：错误

（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ） 答案：错误

（3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ）

答案：错误

（4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ） 答案：正确

（5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ ） 答案：正确

（6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ） 答案：错误

（7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 （ ） 答案：正确

（8）断面比能沿流程总是减小的。 （ ） 答案：错误 （9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（ ） 答案：错误

（10）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 ( ) 答案：正确 3、填空题：（每小题2 ～ 4分）

（1） 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。

答案：层流运动，牛顿液体

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（2） 液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 kN/m2，真空度为 。 答案：2， 不存在.

（3） 只受重力作用，静止液体中的等压面是。

答案：水平面。

（4） 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是，

。

答案：液体存在粘滞性和边界的影响。

（5） 水流在明渠中的流态为缓流时，其水深h hk，弗汝德数Fr1。

（填写 、 、符号） 答案： ，  。 （6） 在流量不变的条件下，水跃的跃前水深越小，则水跃的跃后水深越。

答案：大。

（7） 根据管道水头损失计算方法的不同，管道可以分为和。 答案：短管，长管。

（8） 在水击计算中阀门关闭的时间Ts  水击相长Tr的水击，称为 水击，

把Ts  Tr的水击称为水击。 答案：直接， 间接。

(9) a2型水面曲线是发生在 坡上的 流（指急流或缓流）的水面线，

这时弗汝德数Fr沿程 （指增大、减小或不变） 答案：陡坡， 缓流， 减小。

(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的 次方成正比。

答案：3/2 。

（11） 泄水建筑物下游发生远驱水跃时，下游收缩断面水深hc的共轭水深

hc’’ ht(ht为下游河道的水深，填写 、 、符号) 答案：填写 、 、符号

(12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型，长度比尺λL=25，当模型中某点的

流速为v m= o.8m/s，则原型中对应点的流速为vp=m/s 。 答案：4m/s 。

4、问答题：（每小题3 ～ 4分） （1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？

答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。

实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。

（2）“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？

答案：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当

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流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。

（3）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re）； 过渡区λ=f2

（Re， ）；粗糙区λ=f3（ ），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

RR（4）为什么舍齐公式 vCRi只适用于阻力平方区？

答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方区。

（5）流动相似的含义是什么？

答案：流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提，动力相似是保证，才能实现流动相似。

（6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。 答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。

（7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？

答案：急流的控制断面在上游，因为外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。

（8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？

答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。 5、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。 (5分)

v0>0 参考学习

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总 水 头 线 测 压 管 水 头 线 v0>0 解：

（2）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

Ki 1iK 均充分长，各段糙率相同) (5分) 解： 6、计算题： N1K缓流a1N1缓流b1N3b2急流i 1iKKN3 （1） 图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0. m2，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，沿程水力摩擦系数λ=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ? （ 10分）

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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

lv2) Hhw( (5分) 4R2g计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数

0.2m , 0.220.51.01.9  将参数代入上式计算，可以求解得到

RA  v4.16m/s , QvA2.662m3/s (5分) 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s 。

（2） 从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径

d=2.0cm。水头H =5.5 m。由水箱至喷嘴的水头损失hw = 0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9Ncm2。如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速

v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。 （15分）

解：以过喷嘴中心的水平面为基准面，列水箱渐变流断面1—1和喷嘴出口断面2—2的能量方程

v H000020.5 (5分)

2g参考学习

2 . . .

求得喷嘴出口流速和流量为 v22g59.9m

s3 Qv2A20.000314ms (1.5分)

橡胶管道内的流速为 v3

Q0.706m

sA3 (1分)

对于喷嘴建立x方向的动量方程

p3A3RQ(v2xv3x)

Rp3A3Q(v2v3)187.79N (6.5分)

水流对喷嘴冲击力为 RR 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) （3） 有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。 (9分)

解：计算渠道断面水力要素，

过流断面面积 Abhmh239m2 (1.5分) 湿周 xb21m2h18.49 m (1.5分)

A2.11 m (1分) x1116 舍齐系数 CR80.90m2/s (2分)

n 水力半径 R通过的流量 Q = AC (R i)0.5 = 144.93 m3/s (3分)

（4）某矩形断面渠道中筑有一溢流坝。已知渠宽B＝18m，流量Q＝265m3/s，坝下收缩断面处水深hc=1.1m，当坝下游水深ht=4.7m时，问： ( 12分)

1）坝下游是否发生水跃？ （4分） 2）如发生水跃，属于何种形式的水跃？ （4分）

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3) 是否需要修建消能工？若需要修建消能工，估算消力池深。 （4分） 解：1)计算临界水深hk，判断收缩断面和下游水流流态， q = Q/B =265/18 =14.72 m3/sm hk3q214.7222.81m g9.83因为收缩断面水深 hc =1.1 m < hk 为急流，下游水深ht=4.7m  hk 为缓流， 所以溢流坝下游必定发生水跃。

2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深h\"c hh\"cq2c＝2(18gh31)

c1.11814.722＝2(9.81.131) ＝5.81m 因为 h\"c  ht ，该水跃为远驱水跃。 3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。 估算消力池深d，取水跃淹没系数 j ＝1.05

则池深约为 d = j h\"c- ht =1.05×5.81 – 4.7 = 1.40 m

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

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。 参考学习

（√） O重合。(×)

× √) （×） （×） （×） （√） √)

√) （×）

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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。 (×) 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 （2） (1)大 ; (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

（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 。 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） 1 层流区 ； 2 紊流光滑区 ； 3 紊流过渡粗糙区 ； 4 紊流粗糙区 。

4、液体中某点的绝对压强为100kN/m，则该点的相对压强为 （2）

22

（1）1 kN/m （2）2 kN/m

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2

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（3）5 kN/m （4）10 kN/m

22

5、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。

6、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。

7、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 。 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 （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 。

1 1/2次； 2 3/2次方； 3 2次方； 4 1次方 。 （3）

(1) ht = hc02 (2) ht > hc02 (3) ht < hc02 (4) 无法确定 11、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。

12、液体中某点的绝对压强为108kN/m，则该点的相对压强为 （4）

2222

（1）1 kN/m （2）2 kN/m （3）8 kN/m （4）10 kN/m

13、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 。

2

9、堰流的流量与堰顶水头的 2 成正比。

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

14、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 。 15、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。 16、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 。 17、在平衡液体中，质量力与等压面 （3） （1）重合； （2）平行 ； （3）正交。

18、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。 19、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 。 20、共轭水深是指 ( 1)

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(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

21、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 (2) (1) B 管高于 A 管； (2) A 管高于 B 管； (3) AB 两管同高。

22、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 。

23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)

24、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 （1）

( 1) pa > pb (2) pa < pb (3) pa = pb (4) 无法确定

25、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 。 26、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。

27、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） （1）光滑面  2  过渡粗糙面 （3）粗糙面 （4）以上答案均不对

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 。

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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QACRi。

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，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

四、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？

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。

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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？

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)

i.1>ik i2=0 v0 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) (5分)

i.1>ik i24、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。 (5分)

5、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向。

=0 v0

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。

AB

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)

KKi < ik1i >ik2

六、根据题目要求解答下列各题

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1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H＝1.2m，闸门=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 P= Px+ Py,

P=113.50kN,

2

2

2

宽BAB

H O R R A tan= Py/Px=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

。

B 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

lv2) Hhw( 4R2g R计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数

Ad/40.2m , 0.220.51.01.9

3 将参数代入上式计算，可以求解得到

v4.16m/s , QvA2.091m/s 3

即倒虹吸管内通过的流量为2.091m/s 。

3、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=49kNm2，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)

d1 v1 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：

3mQv1A10.00314s

1 P2 2 1 x 参考学习

. . .

R

v2Q9.9m

sA2

对于喷嘴建立x方向的动量方程

p1A1RQ(v2xv1x) Rp3A3Q(v2v3)187.8N

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 Abh2.55m2

xb2h4.9m

A0.52m x111 CR6.06m2/s

n Rv=C(Ri)0.5＝1.46m/s Q= vA=3.72m3/s。

12、某溢流坝下收缩断面处水深hc=1.1m，已知单宽流量q＝14.72m/s，当坝下游水深ht=4.7m时，1）求对应收缩断面处水深hc的跃后水深hc2 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hk，判断收缩断面和下游水流流态， hk32q2214.7232.81m g9.8因为收缩断面水深 hc =1.1 m  hk 为急流，下游水深ht=4.7m  hk 为缓流， 所以溢流坝下游必定发生水跃。 2）计算收缩断面处水深hc的共軛水深hc2 hcq2(181) 3hc2＝2ghc1.114.722

＝2(189.81.131)＝5.81m

参考学习

. . . 因为 hc2  ht ，该水跃为远驱水跃。 3）溢流坝下游发生远驱水跃，需要修建消力池。

Hhc一、填空（每小题1分，共15分）

1. 运动粘滞系数与动力粘滞系数成 正 比。 2. 单位质量流体所受的力为 单位质量 力。 3. 真空值的测量起点为 。

4. 任一平面上的静水总压力等于 平面形心点上的静水压强 与平面面积 的 乘积 。 5. 当为 恒定 流时，流线与迹线重合。 6. 单位长度上的沿程水头损失为 水力坡度 。 7. 应用能量方程时，两过水断面必须取在 渐变 流上。 8. 管流液体的流动方向应为总机械能沿程 损失 的方向。 9. 圆管和明渠的临界雷诺数分别为 2000 和 500 。 10.圆管均匀层流的最大流速为平均流速的 2 倍。 11.长管和短管水力计算的区别在于前者忽略了

局部水头损失 和 流速水头 。 二、名词解释（每小题3分，共15分） 1. 表面力——p9

作用于所取液体表面，与受作用表面面积成比例的力，分为垂直作用面的

参考学习

. . .

压力和平行作用面的切力。 2. 测压管水头——P19

位置水头和压强水头的和，称为测压管水头。静止液体内个点测压管水头等于常数。

3. 均匀流——流线是互相平行的直线的流动。

4. 水头损失——由于液流内部各液团和各液层间产生的阻抗相对运动的内摩擦力产生的能耗。

过水断面——垂直流线的液流横断面。 得分 评卷人 三、单项选择（每小题2分，共20分） 1. 某点静水压强（ A ）。

A．的方向与受压面垂直并指向受压面；B．的大小与受压面的方向有关；C．的大小与容器大小有关；D．的大小与液体重度无关 2. 曲面上静水总压力的（ B ）。

A．垂直分力的方向与重力一致；B．垂直分力的大小等于压力体的水重；C．水平分力的方向指向曲面的水平投影面；D．水平分力的大小等于水平投影面形心点的压强与水平投影面积的乘积

3. 满足在同一过水断面上测压管水头相等的条件为（ C ）。

参考学习

. . .

A．恒定流；B．非恒定流；C．均匀流；D．非均匀流 4. hf（ D ）正比。

A．糙率；B．流速；C．谢才系数；D．流段长度 5. 虹吸管的最大真空值出现在（ D ）。

A．入口处；B．出口处；C．最高处；D．最高处的最末端 6. 下列的（ D ）不是动量方程左端的力。

A．作用于流段上的动水压力；B．作用于流段上的固体边界摩阻力； C．水对固体边界的作用力；D．作用于流段上的重力 7. 薄壁孔口与管嘴（厚壁孔口）的区别在于（ D ）。

A．有无收缩断面；B．自由出流还是淹没出流；C．作用水头的大小；D．是否有真空压强存在

8. 并联管道的（ A ）等于（ A ）。[注：两括号填同一字母] A．总水头损失 各分管段水头损失；B．总水头损失 各分管段水头损失之和；C．总流量 各分管段的流量；D．总流量 各分管段流量之和

9. 均匀泄流管道的（ D ）等于（ D ）。[注：两括号填同一字母] A．水头损失 同长同质的直管水头损失；B．某断面流量 入口断面的流量；C．某断面的流量 折算流量；D．水头损失 同长同质的直管水头损失的13

10.在环状管网的设计中，不正确的做法是（ D ）。

A．按经济流速设计管径；B．任一环路上的水头损失的代数和为零；C．任一节点的流量代数和为零；D.当大于规定的环路闭合差时才能终止计算

参考学习

. . .

得分 评卷人 四、判断（每小题1分，共10分。对者划“√”；错者划“×”） 1. 重度与容重是同一概念。（ √ ） 2. 汽化温度随压强的降低而降低。（ X ）

3. 均匀流上两断面测压管水头差等于它们之间的水头损失。（ × ） 4. 在同一水平轴线且无分流的串联管道中，流速大，则压强小。（√ ） 5. 在连通的同种液体中，任一水平面都是等压面。（ × ） 6. 不同过水断面上的测压管水头一般不相等。（ √ ） 7. 毕托管是专门测量流量用的。（ 流速 × ） 8. 糙率与谢才系数成反比。（ √ ）

9. 常用的临界雷诺数指的是下临界雷诺数。（ √ ）

10.能量方程的应用条件之一就是作用于液体上的质量力只有重力。（ √ ）

得分 评卷人

参考学习

. . .

五、计算（共40分，各题必须有解题步骤。） 1. A、B两容器中液体的重度为，比压计下部液体的重度为m，比压计上部液体的重度为。求A与B两容器之间的压强差。（5分）

P22

参考学习

γ . . .

2. 一水管直径d20cm，测得水银压差计（m133.28kN/m3）中的h15cm，若断面平均流速V和轴线处流速um存在关系V0.8um，忽略水头损失，求管中通过的流量。（12分） P106

参考学习

. . .

3. AB10m，d0.05m，0.02，h0.65m，100秒钟流出的水体的体积为0.28m3，求弯管的水头损失系数（11分） 。P159

4. 烟囱直径d2m，0.03，烟气密度s0.67kg/m3，烟气流量Q80000m3/h，外界大气的密度a1.15kg/m3，烟囱底部的压强低于地面大气压强20mm水柱，求烟囱高度H? （12分） P214

空气

第一部分 选择题(共20分)

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合

题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

-623

1.某流体的运动粘度v=3×10m/s,密度ρ=800kg/m,其动力粘度μ为( )

-9-3

A.3.75×10Pa·s B.2.4×10Pa·s

59

C.2.4×10Pa·s D.2.4×10Pa·s

2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 参考学习

. . .

A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面

3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( )

A.QA>QB B.QA=QB C.QA4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度

B

=2 ，两管的水头损失关系为( )

A.

B. C.

=2 =1.41

=

D. =4

5.如图所示，水泵的扬程是( ) A. B. C.

+

D. + +

6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( )

A.给定水深h，求底宽b

B.给定宽深比β，求水深h与底宽b 参考学习

. . .

C.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽b D.给定水力坡度J，求水深

与底宽

7.断面单位能量 随水深 的变化规律是( ) A. 存在极大值 B. 存在极小值

C. 随 增加而单调增加 D. 随 增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M3型 B.C3型 C.S3型 D.H3型 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( )

A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( )

A.

C. D.

第二部分 非选择题(共80分)

二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分)

不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。

12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Rec为______。

14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。

15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 16.渠道中的水深h大于临界水深hc时，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。

20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21.粘性

22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡

四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

B.

26.试述液体静力学的基本方程 及其各项的物理意义。

3

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

28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态?

29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲线的变化趋势。 五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)

30.如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°，其自重G=19.6kN，并铰接于A点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。

参考学习

. . .

31.如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径d2=100mm，水银差压计读数y=20mm，水银密度ρm=13.633

×10kg/m，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。

32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。已知渠道长l=500m,底宽b=3.2m，渠中水深h0=1.6m,粗糙系数n=0.025，通

3

过的流量Q=6m/s，试求沿程水头损失。

3

33.水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m/s,各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径

2626

d1=d4=200mm(比阻a1=a4=9.029s/m),d2=d3=150mm(比阻a2=a3=41.85s/m),

试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3； (2)水塔水面高度H。

水力学试题参

一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)

1.B 2.C 3.B 4.A 5.D 6.D 7.B 8.C 9.A 10.D 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 11.密度 12.时间 13.2300或2000 14.淹没 15.大 16.缓流 17.共轭水深 18.急流 19.均匀 20.弗劳德

三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

21.相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。

参考学习

. . .

22.设想过流断面上速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此速度v定义为该断面的平均流速，即 23.紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力)起控制作用的薄层。

24.水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。 25.正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.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。 27.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。 28.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。

29．

水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流 分子：hi, I－J<0 分母：h>hc, Fr<1, i－Fr>0 分式：dh/ds<0, M2型降水曲线

五、计算题(本大题共4小题，每小题10分，共40分)

2

参考学习

. . .

30．闸门AB上的水压力P= 表示闸门AB的长度。

作用点D，AD=

KN

=h

重力G作用点C，AC=

T=

=76.34kN

打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

31.解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程

取

=1，有

m

将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s

Q= =0.018m/s

2

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. . .

32.R= 0.8m

C=

A=bh0=5.12m

2

=38.54m/s

0.5

= =1.17m/s

=0.00115

33.(1)

m

3

Q2+Q3=0.1m/s 得 Q3=0.033m/s Q2=0.067m/s (2)H= =

=27.45m

3

3

参考学习

. . .

参考学习