水力学复习题附答案
一、单选题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，多选不给分。 ）
1. 发生水跃的充分必要条件是 4
① 从层流过渡到紊流 ② 从陡坡过渡到缓坡 ③ 从缓流过渡到急流 ④ 从急流过渡到缓流
2. 对于正坡（i＞0）明渠非均匀流，当水深 h→∝时 4
①
dh →0 ds dh ③ →∝ ds
②
dh →+∝ ds dh →i ④ ds
3.圆管紊流中的上临界雷诺数 4 ① 是紊流转变为层流时的雷诺数 ② 是层流和紊流的主要判别参数 ③ 等于 2300 ④ 对流态判别作用不大 4. 图示 A、B 两点间有两根并联长管道 1 和 2，设管 1 的沿程水头损失为 hf1，管 2 沿程水头 损失为 hf2，则 hf1 与 hf2 的关系为 2 ① h f 1 h f 2 ② hf1 = hf 2 ③ h f 1 h f 2
④无法确定 5. 粘滞底层厚度δ比绝对粗糙度Δ小得多的壁面称为 4 ① 光滑面 ②
过渡粗糙面 ③ 粗糙面 ④ 以上答案均不对 6. 管轴高程沿流向增大的等直径管道，其管轴压强沿流向 2 ① 增大 ② 减小 ③ 不变 ④ 不定 7. 图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面 AA 内外两侧的 1、2 两点处各装一根测 压管，则两测压管水面的高度 h1 与 h2 的关系为 3 ① h1>h2 ② h1=h2 ③ h1
9.
① pB1＝pB2 ② pB1＜pB2 ③ pB1＞pB2 ④ 无法确定 平衡液体中的等压面必为 4
① 水平面 ② 斜平面 ③ 旋转抛物面 ④ 与质量力相正交的面 10. 牛顿流体具有 2 ① 扩散并充满整个容器的特性 ② 在任何切应力作用下不能维持静止状态的特性 ③ 实际上绝对不可压缩的性质 ④ 切应力与运动状态无关的性质 11. 水的动力粘度随温度的升高而 ①.增大 ②.减小 ③.不变 ④.不定 12. 图中正确的等压面是 水 ①.AA 水 水 A A ②.BB C C ③.CC B B ④.DD D D 13. 图中容器内液面的真空压强为 ①. 9.8 KN/m2 ③. －1m 水柱高
（ 2 ） （ 2 ）
汞
②. －10 KN/m ④. 1 个工程大气压
2
（
1 ）
（13 题图） （14 题图） 14. 如图所示，一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度 v=1m/s，平板与固定边界的距 离δ=5mm，油的动力粘度μ=0.1Pas，则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为 (3 ) ①. 10Pa ②. 15Pa ③. 20Pa ④. 25Pa
15.均匀流是 ①. 当地加速度为零 ②. ③. 向心加速度为零 ④. 16. 圆管层流过流断面上切应力分布为 (a).在过流断面上是常数 .管壁处是零，向管轴线性增大
（ 迁移加速度为零 合加速度为零
2 ）
( b ) (b).管轴处是零，且与半径成正比 (d).按抛物线分布
(a)
(b)
(c)
(d)
17. 水流通过一串联管道，已知小管直径为 d1，雷诺数为 Re1，大管直径为 d2，雷诺数为 Re2。 当
R
d1 = 0.5 时，雷诺数的比值 e1 为 d2 Re 2
（
2 ）
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
①. 1 ②. 2 ③. 0.5 ④. 4 对于并联长管道，每根管道的 （ 3 ） ①. 流量相等 ②切应力相等 ③. 沿程水头损失相等 ④. 水力坡度相等 若明渠水力最优矩形断面的水深为 1.2m，其宽度为 （ 4 ） ①. 0.6m ②. 1.2m ③. 1.8m ④. 2.4m 圆管层流中，沿程水头损失与断面平均速度的 （ 2 ） ①. 0.5 次方成正比 ②. 1.0 次方成正比 ③. 1.75 次方成正比 ④. 2.0 次方成正比 明渠水力最优断面的水力半径 R （1 ） （1）等于水深的一半； （2）等于底宽的一半； （3）等于水面宽度的一半； （4）等于湿周的一半。 在正常工作条件下，在孔口外接一个相同管径的管嘴，作用水头相同时，管嘴比孔口出流 量 （ 1 ） （1）大； （2）小； （3）相等； （4）不定 圆管紊流光滑区的沿程水头损失系数λ （ 1 ） （1）只与雷诺数有关； （2）只与相对粗糙度有关； （3）与雷诺数及相对粗糙度有关； （4）与雷诺数及管长有关。 莫迪图 （ 1 ） （1）适用于层流、紊流各流区； （2）只
适用于紊流光滑区； （3）只适用与紊流过渡区； （4）只适用于阻力平方区。
25. 恒定流的 （ 2 ） （1）位变加速度为零； （2）时变加速度为零； （3）位变加速度及时变加速度均为零； （4）位变加速度及时变加速度均不为零。 26. 水总是 （ 4 ） （1）从高处向低处流； （2）从压强大处向压强小处流； （3）从流速大处向流速小处流； （4）从总水头大处向总水头小处流。 27. 如图两个挡水板，A 为矩形，B 为圆形，两板面积相等，形心点水深均为 h，则两板所收 的静水总压力关系为（ 1 ） （1） 大小相等，方向不同； （2） 大小不等；方向相同； （3） 大小相等，方向相同； （4） 大小不等；方向不同。 28. 按是否考虑液体的粘滞性，可将液体分为 （4 ） （1）牛顿液体与非牛顿液体； （2）连续液体与非连续液体； （3）可压缩液体与不可压缩液体； （4）理想液体与实际液体。 29. 影响水的粘度的主要因素是 (1 ) ①.水的温度 ②.水的密度 ③.水的流速 ④.当地气压 30. 明渠水力最优断面，在流量 Q、底坡 i、粗糙系数 n 一定的条件下，是 （ 2 ） ①. 缓流过渡到急流时的断面 ②. 过水断面面积 A 最小的断面 ③. 弗劳德数 Fr=1 的断面 ④. 湿周χ最大的断面 二、填空题 填空题（每空 2 分） 填空题 1. 两条棱柱形渠道的断面形状和尺寸、糙率均相同，但底坡 i1＞i2。当通过的流量 Q1＝Q2 时， < h02，临界水深 hk1 > hk2。 它们的正常水深 h01 2. 水跃的跃前水深 h′越小，其弗劳德数 Fr 越 大 ，水跃的跃后水深 h″越 小 。 = hf2， 3. 图示为一
并联长管道。已知流量 Q1＞Q2，则管 1 与管 2 的水头损失关系为 hf1 单位时间内通过的液体总机械能损失关系为γQ1hf1 > γQ2hf2。 （填＞、＝、＜、≠等）
（3 题图） （4 题图） 4. 如图所示，两水库水位差为 H，其间以两根管路连通，已知直径 d1=2d2，管长 l 及沿程水 头损失系数λ均相同， 若按长管计算， 则两管的流量之比为 （2 ： 8 。
5.
图示两根测压管的水面高差 h 代表局部水头损失的是图
d
。
6. 7.
圆管层流实测管轴上流速为 4m/s，则断面平均流速为 2 有一水平分叉管中液流流动如图示，已知 Q2=Q3=0.5Q1 ， A2=A3=0.5A1， 各断面形心位于同一水平面内， 取α1=α2=α3， 忽略水头损失，则 22 断面的形心点压强 p2 与 11 断面形 心点压强 p1 的关系为 = 。
m/s。
8.
在铅直管道中有密度ρ=800kg/m3 的煤油流动，管道直径 d=20cm，装有两个压力表读数分 别为 p1=196kPa， 2=392kPa， p 假设管中流速不变， 不计水头损失， 的长度应为 24m H 。
（8 题图） （ 9 题图） 9. 图示容器内液面压强 p0 为 Pa 。 。 10. 某液体的动力粘度μ=0.005PaS，密度ρ=850Kg/m3，则其运动粘度ν＝ 11. 图示为一密闭容器，上装有一 U 形水银测压计，其中１、２、３点位于同一水平面上，其 压强 p1、p2、p3
的关系为 。
v
水 3
2
1 汞
（11 题图） （12 题图） 12. 水 平 射 流 流 量 为 Q 、平 板 ， 则 射 流 对 平 板 的 水 平 作 用 力 F 为 。
以 速 度 v 射 向 固 定
13. 在有压管流的管壁上开一小孔，如果没有液体从小孔中流出，且向孔内吸气，这说明孔内 液体的相对压强 零（填写大于、小于、等于等） 。 14. 圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为 。 15. 如图所示： 水箱一侧接一串联管道， 已知末端管径 d=0.2m， 流速 v=5m/s， 分流量 q=0.2m3/s， 则水箱出流量 Q 为 m3/s。
ρ 1 ρ 2
v Q
d
A
ρ 1 ρ 2
A
ρ 1 ρ 2
A
ρ 1 ρ 2
A
q
B
B
B
B
(a)
(b)
(c)
(d)
（15 题图） （16 题图） 16. 如图所示，容器中盛有两种不同密度的静止液体，作用在容器 AB 壁面上的静水压强分布 图为 。 17. 明渠均匀流的力学特征是 。 18. 流量模数的单位是 。 。 19. 水流在等直径直管中作恒定流动，其测压管水头线沿程 20. 在缓坡、陡坡、临界坡、平坡、负坡五种底坡明渠中，不能够发生均匀流的底坡 是 。 。 21. 紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布 2 22. 水 在 直 径 为 1cm 的 圆 管 中 流 动 ， 流 速 v=1m/s ， 运 动 粘 度 ν =0.01cm /s ， 雷 诺 数 ，水流为 流。 = 23. 作层流运动的牛顿流体，其层间切应力为 。 24. 如图所示三种形式的叶片，受流量为 Q、流速为 v 的射流冲击，试问叶片上受冲力最大的 是 。
（24
题图） （25 题图） 25. 图示容器内有一放水孔，孔口设有面积为 A 的阀门 ab，容器内水深为 h，则阀门所受的静 水总压力为 。 26. 切应力τ与流速梯度
du 符合下列关系的液体为 dy
液体。
du dy
τ
0 0
0.3 2
0.6 4
0.9 6
1.2 8 mm 汞柱高。 。
1 2 3
27. 自由水面以下 30m 处的静水相对压强等于 个工程大气压，等于 28. 当管道尺寸及粗糙度一定时， 随着流量的加大， 紊流流区的变化是 29. 如图所示的并联长管段 A、 之间各支管的水头 B ，流量关 损失关系是 hfAB= 系是 QA= 。
A
B
30. 在短流程内，明渠水流从小于临界水深的急流状态突然过渡到大于临界水深的缓流状态的 局部水力现象称为 ； 从大于临界水深的缓流状态过渡到小于临界水深的急流状
态的局部水力现象称为 。 三、简答题 简答题（每题 6 分） 简答题 1、流线和迹线的区别和联系是什么？ 2、简述过水断面上单位重量流体的平均总机械能 E（断面总能）与断面比能 e 的区别与联系。 3、何为连续介质模型？水力学研究中引入连续介质模型的可行性和必要性是什么？ 4、简述明渠均匀流的形成条件和特征。 5、简述雷诺数 Re、弗劳德数 Fr 的物理意义。 6、何为长管？何为短管？ 7、正常工作条件下，作用水头、面积相同的孔口和圆柱型外管嘴的出流能力是否相同？为什 么？ 8、何为水跃?何为水跌? 四、作图题（每题 6 分） 作图题 绘出图示曲面上的压力体图及水平方向的静水压强分布图，标明静水压强的大小和方向以 及压力体的方向。
五、计算题（难度不同，分值不等） 计算题 1. 一条长直的矩形断面明渠，粗糙系数 n=0.02，底宽 b=5m，当流量 Q=40m3/s 时，正常水深 h0=2m。试分别用 hk、ik、Fr 及 vk 来判断水流流态。 水泵将水抽至水塔， 如图所示。 已知水泵功率 N=18.37KW，抽水流量 Q=100l/s，吸水管长 度 l1=8m，压水管长度 l2=50m，管径 d=300 mm，沿程水头损失系数λ=0.025。水泵允许 真空值 hv=6m 水柱。水泵总效率η=75％。局 部水头损失系数：进口ζ 1=6；每个转弯ζ 2=0.4；出口ζ3=1。 求： （1）水泵提水高度 Z； （2）水泵最大安装高度 Zs。
水塔
2.
Z
吸水管
压水管
水池
3.
图示一突然扩大的圆管，液流自小断面 A1 进入大断面 A2 时，流股脱离固体边界，四周形 成旋涡，然后流股逐渐扩大，约经（5~8）d2 以后才与大断面吻合。证明在满足下列条件
A v2 时，其局部水头损失计算公式为 h j = 2 1 2 。 A 2g 1
条件： （1）不计突然扩大部分的沿程水头损失及边壁切应力； （2）由实验得知，环形断面 a-b-b-a 上，液流旋涡区的动水压强近似于突然扩大前断 面的压强分布； （3）α1＝α2＝1
，β1＝β2＝1。
2
4.
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，水深 h=2.1m，试求打开闸门的最小铅直拉力 T。
5. 如图从水箱接一橡胶管道及喷嘴，橡胶管直径 D=7.5cm，喷嘴出口直径 d=2.0cm，水头
d
H=5.5m，由水箱至喷嘴出口的水头损失 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。行近流速 v0≈0，取动能、动量修正系数均为 1。 （1）计算通过管道的流量 Q； （2）如用手握住喷嘴，需要多大的水平力？方向如何？
6. 如图所示，消防水管直径 d1=0.15m，喷嘴出口直径 d2=0.03m，设计流量 Q=0.03m3/s。喷嘴 和管路用法兰盘连接并用螺栓固定。不计水头损失，试求螺栓所受的总拉力。
7. 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，通过的流量 Q=6m3/s，试求沿程水头损失。 8. 如图用 U 形水银测压计测量 A 点的静水压强，其读数为 h，令 A 点压强保持不变，将 U 形 管下降高度 H，则水银测压计读数放大为 h+Δh，试证明Δh=H/13.1。
9． 有一渠道用两根 d=1m 的混凝土虹吸管 n = 0.014 ） （ 来跨越铁路， 渠道上游水位 1 = 100 m， 下游水位 2 = 99.0 m，虹吸管长度 l1=8m，l2=12m，l3=15m，中间有 60° 的折角弯头两个， 单个 ζ 弯 = 0.365 ， ζ 进口 = 0.5 ， ζ 出口 = 10 ，试确定： .
(1) 每根虹吸管的输水能力；
（2）当虹吸管中的最大允许真空度 [hv max ] = 7m 时，虹吸管的最高安装高程为多少？
10. 一棱柱形矩形断面变坡渠道，渠道宽度 b =6m，糙率 n =0.02，底坡 i1=0.001, i2=0.0065,上游 渠道临界水深 hk1=1.37m。要求： （1）计算通过渠道流量 Q； （2）求下游渠道的临界水深 hk2； （3）判别各渠段均匀流是急流还是缓流； （4）定性绘出渠道的水面曲线，并标明类型。 11. 水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径 d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度 H=4.0m。
已知孔口的流速系数 = 0.98 ，收缩系数 ε = 0.62 ，求孔口出流收缩断面的流速 vc、 流量 Q 和水头损失 hj。 已知： 流量 Q=10m3/s， 底宽 b=5m, 粗糙系数 n=0.017, 12. 有一浆砌块石矩形断面渠道， 底坡 i=0.0003，当渠中水流为均匀流时，试用两种方法判别渠中的流动是急流还是缓流。
