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1、终结性考试题型及规范解答举例试题题型包括判断题、单项选择题、多项选择题、计算题。差国开网课程资源 2016-05-17(一)判断题此类型试题考查学生对基本概念的掌握程度,要非常准确的判断命题的正确与错误。1理想液体就是不可压缩液体。 (错 )2作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 (错 )1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在平衡液体中,质量力与等压面 ( D )A、重合 B、平行 C、斜交 D、正交1 恒定总流能量方程的应用条件有哪些(ABCD)?A、水流必须是恒定流 B、不可压缩液体,作用在液
2、体上的质量力只有重力C、所取的两个过水断面应符合渐变流条件,这样在计算断面上各点测压管水头为常数。但是两个断面之间的水流可以是急变流,这对于建立能量方程没有影响D、两个过水断面之间流量保持不变,即沿程无流量的汇入或分出。(四)计算题1. 如图所示挡水矩形平板AB,已知水深h=2m,板宽b=3m,求作用在矩形平板AB上的静水总压力的大小及作用点处的水深。解: 1. 平板AB 的形心点c 的水深(A) A、1m B、2m C、1.5m D、2.5m2.作用在平板上的静水总压力P为(C) 提示: P=pcA=hcbhA、19.6kN B、9.8kN C、58.8kN D、58.8kN3. 静水总压力
3、作用点d 处的水深hD(B)提示:hD=2/3hA、1m B、1.333m C、0.667 m D、2.667m1 水力学作业1 (第1、2章) 一、 单项选择题(每小题3分,共计12分) 1.静止液体中同一点各方向的静水压强(a) a、大小相等b、大小不等 c、仅水平方向数值相等;d、铅直方向数值为最大 2.在平衡液体中,质量力与等压面(d)a、重合;b、平行c、相交;d、正交。 3.液体只受重力作用,则静止液体中的等压面是(b)a、任意曲面;b、水平面c、斜平面;d、旋转抛物面。4.液体中某点的绝对压强为88kN/m2,则该点的相对压强为(b) a、10kN/m2b、-10kN/m2c、1
4、2kN/m2d、-12kN/m2.牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动 和牛顿流体 。 2.液体中某点的相对压强值为20kN/m2,则该点的绝对压强值为 118kN/m2,真空度为不存在 。 3.当压力体与受压面位于同一侧,则铅垂方向作用力的方向是向下 。.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。()2.图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点C重合。() 3.静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。()六、 计算题(共4题,计50分) 1.如图所示, 平板在水面上作水平运动, 速度为u=10cm/s, 平板与下部固定底板的距离为=1mm,平板带动水流运动速度呈直线 分布,水温为20
5、C,试求:作用平板单位面积上的摩擦力。(12分)解:因为水流运动速度呈直线分布,则流速梯度为常数,即:du/dy=0.1/0.001=100 查表1-1,温度为20时水的动力粘滞系数为:=1.00210-3Ns/m2 pgh1 pg(h1+h2)pg(h1+h2+h3)pg(h1+h2) pg(R1+R2) 3 A B 0.5m 0.2m 0.3m 0.6m 0.4m 油水银 C D E CDE 根据牛顿内摩擦定律,平板单位面积上的摩擦力为:=(du/dy)=1.00210-3100=0.1002N2.图示为复式比压计,各点的高度如图所示,已知油的密度为 油 =800kg/m3,水银的密度为水
6、的密度 13.6倍,求A,B两点的压强差。(12分)解:图中等压面为C-C,D-D,E-E。计算如下:PC=PA+ 水 g0.5 PD=PC汞 g0.2 PE=PD+ 油 g0.3 PB=PE水 g0.6 汞 g0.4 PB=PA+水 g0.5 汞 g0.2+油 g0.3 水 g0.6 汞 g0.4 PAPB= 水 g0.1+汞 g0.6 油 g0.3 =19.80.1+13.619.80.60.89.80.3=78.596KN/m2 3.如图所示矩形挡水闸AB,已知水深h=3m,板的宽b2.5m,求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处的水深。(12分)解:依题意作用在闸门AB上的
7、静水总压力P应为:P=pcA=ghcA=pg(h/2)hb=1/2pgh2b=1/219.8322.5=110.25KN静水总压力P的作用点为: mhyD233 2 32= 4 即总压力的作用点位于水面下 2米处。4.图示为溢流坝上的弧型闸门。已知R=6m,弧门宽B=5m,=60,试求: (1)作用在弧型闸门上的静水总压力。(10分) (2)静水总压力作用点hD的位置。(4分)解:(1)计算水平分力: KN BRRgHBHgpghcAxFpx9.1679506sin6)06sin62 1 4(9.81sin)sin21 4()214(=+=+=+ = 计算垂直分力:垂直分力等于压力体eabB的
8、水重。长方形abce面积=aeec=4(6-6cos60o)=12m2 扇形eoB的面积=(60/360)R2=(1/6)3.1462=18.84m2三角形coB的面积=(1/2)Bcco=(1/2)6sin60o6cos60o=7.79m2压力体eabB的体积=(12+18.84-7.79)5=115.25m3 所以,垂直分力Fpz=gv=19.8115.25=1129.5KN(反向向上)闸门上的静水总压力KNFFFpzpxp3.2024=5.1129+9.1679=+=2222(2)Fp和水平线的夹角为,672.0=9 .16795 .1129=tanpx pzFF=33.90o 因为曲面
9、是圆柱面的一部分,各点压强都垂直于圆柱面,且同通过圆心O点,所以总压力Fp的作用线必通过O点,Fp的作用点距水平面的距离: hD=4+Rsin=4+6sin33.90o=7.35m1、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、1.752.0次方关系;d、不能确定 2、已知液体流动的沿程水头损失系数与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于(c)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、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(b)a、8b、4c、2d、1 4、已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2=1:2,则突扩前后断面的
10、雷诺数之比为(a) a、2b、1c、0.5d、0.255、层流断面流速分布规律符合(c) a、对数分布;b直线分布;c、抛物线分布;d、椭圆分布二、 填空题(每小题2分,共计8分) 1、恒定流时流线与迹线重合 。 2、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 。 3、雷诺试验揭示了液体存在_层流 _和_紊流 _两种流态,并可用临界雷诺数 来判别液流的流态。 4、在等直径长直管道中,液体的温度不变,当流量逐渐增大,管道内的雷诺 姓名:学号:得分:教师签名: 6 数Re将逐渐增大 。三、 判断题(每小题2分,共计16分) 1、根据连续性方程,流速与过流断面面积成正比
11、。() 2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。() 3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流()4、均匀流与渐变流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流。()5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。()6、层流一定是均匀流,紊流一定是非均匀流。() 7、根据达西公式hf= g vRl242,层流沿程水头损失与流速平方成正比。() 8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。()7 量不变,问管中水流属何种流态?(8分) 解:(1)运动粘度=0.0101cm2/s,而管道截面积A=d2/4,v=Q/A,则管道流动的雷诺数: )(Re20002523=100.01
12、0110103.1410204=4=Re4 -3-6 kdQvdf 管道水流为紊流。(2 )管道流动的雷诺数 4= =RedQ vd,故可知水温、流量不变,管径扩大3 倍后的雷诺数)2000(Re841=25233 1 =Re31=)(34= RekpdQ 将直径改为d=30mm,水温、流量不变,管中水流是层流。 2、图示水箱一侧有一向上开口的短管,箱内水位恒定,水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5m,管嘴局部水头损失系数=0.2, 取动能校正系数=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。(12分) 解:(1)以管嘴出口为基准面,对水面1和管嘴出口2列能量方程,得: 2g
13、+2g+0+0=0+0+h2 2 由h=5m,=0.2,=1得 2g 2.0+2g=h2 2 5=9.8 22.0+9.822 2=9.04m/s (2)以管嘴出口为基准面,管嘴出口2和水面3列能量方程,得: 1 2 3 8 0+0+z=2g +0+02 由=9.04m/s,=1得 m17.4=9.8 204.9=2g=z22 3、已知如图所示的文丘里管流量计,管的直径d1=5cm,d2=2cm,1断面与喉管断面的测压管水头差为h=5cm,如果文丘里管流量计流量修正系数=0.98,求管路中通过流量Q为多少?(不计水头损失)(12分)解:计算文丘里管常数: smddgk/0014.0=1 )02
14、.0/05.0(8 .92405.03.14= 1 )/(24 d= 5.24 2 42121 管路中通过的流量: s mQ/0003.0=05.00014.098.0=hk=3 4、某水平管路的直径d1=7.5cm,管内流速v1=0.70m/s,管路末端接一渐缩喷嘴通入大气(如图)。喷嘴出口直径d2=2.0cm,用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2,求水流对喷嘴的水平作用力F(取动量校正系数为1)(12分) 解:取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面,根据连续方程得: smvAvQ/0031.0=075.03.144 1 7.0=d41=3221111 x 9 smvddv
15、/625.2=7.0)02.0/075.0(=)/(=212212 对喷嘴建立x方向的动量方程,=1得:pA1F=Q(v2xv1x) F=pA1Q(v2v1)=49(1/4)3.140.0752-110.0031(2.625-0.7)=0.21KN 水流对喷嘴的水平作用力F与F大小相等,方向相反。 5、有一浆砌块石的矩形断面渠道,宽b=6m,当Q=14.0m3/s时,渠中均匀水深h=2m,糙率n=0.025,试求500m长渠道中的沿程水头损失。(12分) 解:计算渠道断面水力要素:过流断面面积A=bh=62=12m2湿周=b+2h=6+22=10m 水力半径mxAR2.1=10 12 = sm
16、AQv/17.1=12 14= 根据舍齐公式,沿程水头损失: mlRvnhf335.05002 .117.1025.03 /42 23/422=一、单项选择题(每小题2分,共计10分) 1、根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为(a)a、长管,短管;b、复杂管道,简单管道;c、并联管道,串联管道; 2、矩形水力最佳断面的宽深比=(b)a、1;b、2;c、3;d、4 3、在缓坡明渠中不可以发生的流动是(b) a、均匀缓流;b、均匀急流;c、非均匀缓流;d、非均匀急流。4、长管的总水头线与测压管水头线(b) b、重合;b、相平行的直线;c、相平行呈阶梯状。 5、水流在明渠中的流态为缓流时,其
17、水深hhk,弗汝德数Fr_1。 (c) a、,;b、;c、,。 二、填空题(每小题2分,共计4分) 1、在水击计算中阀门关闭的时间TsTr的水击称为间接水击。 2、a2型水面曲线是发生在陡坡上的急流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程减小(指增大、减小或不变)三、判断题(每小题2分,共计12分) 1、水泵的扬程就是指提水的高程。()2、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。()3、在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。()4、在流量和渠道断面形状一定的条件下,水跃的跃后水深随跃前水深的增 姓名:学号:得分:教师签名: 11 大而增大。() 5、断面比能沿流程总是减小的。()6、陡坡渠道中
18、产生均匀流必定是急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。()六、 计算题(共4题,计50分) 1.如图所示, 平板在水面上作水平运动, 速度为u=10cm/s, 平板与下部固定底板的距离为=1mm,平板带动水流运动速度呈直线 分布,水温为20C,试求:作用平板单位面积上的摩擦力。(12分)解:因为水流运动速度呈直线分布,则流速梯度为常数,即:du/dy=0.1/0.001=100 查表1-1,温度为20时水的动力粘滞系数为:=1.00210-3Ns/m2 pgh1 pg(h1+h2)pg(h1+h2+h3)pg(h1+h2) pg(R1+R2) 3 A B 0.5m 0.2m 0.3m 0.6m 0.
19、4m 油水银 C D E CDE 根据牛顿内摩擦定律,平板单位面积上的摩擦力为:=(du/dy)=1.00210-3100=0.1002N2.图示为复式比压计,各点的高度如图所示,已知油的密度为 油 =800kg/m3,水银的密度为水的密度 13.6倍,求A,B两点的压强差。(12分)解:图中等压面为C-C,D-D,E-E。计算如下:PC=PA+ 水 g0.5 PD=PC汞 g0.2 PE=PD+ 油 g0.3 PB=PE水 g0.6 汞 g0.4 PB=PA+水 g0.5 汞 g0.2+油 g0.3 水 g0.6 汞 g0.4 PAPB= 水 g0.1+汞 g0.6 油 g0.3 =19.8
20、0.1+13.619.80.60.89.80.3=78.596KN/m2 3.如图所示矩形挡水闸AB,已知水深h=3m,板的宽b2.5m,求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处的水深。(12分)解:依题意作用在闸门AB上的静水总压力P应为:P=pcA=ghcA=pg(h/2)hb=1/2pgh2b=1/219.8322.5=110.25KN静水总压力P的作用点为: mhyD233 2 32= 4 即总压力的作用点位于水面下 2米处。4.图示为溢流坝上的弧型闸门。已知R=6m,弧门宽B=5m,=60,试求: (1)作用在弧型闸门上的静水总压力。(10分) (2)静水总压力作用点hD的
21、位置。(4分)解:(1)计算水平分力: KN BRRgHBHgpghcAxFpx9.1679506sin6)06sin62 1 4(9.81sin)sin21 4()214(=+=+=+ = 计算垂直分力:垂直分力等于压力体eabB的水重。长方形abce面积=aeec=4(6-6cos60o)=12m2 扇形eoB的面积=(60/360)R2=(1/6)3.1462=18.84m2三角形coB的面积=(1/2)Bcco=(1/2)6sin60o6cos60o=7.79m2压力体eabB的体积=(12+18.84-7.79)5=115.25m3 所以,垂直分力Fpz=gv=19.8115.25=
22、1129.5KN(反向向上)闸门上的静水总压力KNFFFpzpxp3.2024=5.1129+9.1679=+=2222(2)Fp和水平线的夹角为,672.0=9 .16795 .1129=tanpx pzFF=33.90o 因为曲面是圆柱面的一部分,各点压强都垂直于圆柱面,且同通过圆心O点,所以总压力Fp的作用线必通过O点,Fp的作用点距水平面的距离: hD=4+Rsin=4+6sin33.90o=7.35m14 32 9.8 q 1=37.1 q=5.021m3(sm) 所以,Q=qb=5.026=30.12m3/s 4、有一混凝土护面的梯形渠道,底宽b=10m,正常水深h=3m,边坡为1
23、:1,底坡i=0.001,糙率n=0.014。如流动在紊流粗糙区,求谢才系数 C和均匀流的Q流量。(10分)解:计算梯形断面的水力要素:A=(b+mh)h=(10+13)3=39m2 m485.18=)1+132+10(=m+12h+b=22 R=A/=2.11m 故,smRnc/89.80=11.2014.01=1=2/16/16/1 smRiACQ/91.144=001.011.289.8039=3 5、有一矩形断面混凝土渡槽(n=0.014),底宽b1.5m,槽长L116.5m。进口处槽底高程=52.06m,当通过设计流量Q7.65m3 /s时,槽中均匀流水深 h0=1.7m,试求渡槽出
24、口的底高程2?(10分)解:计算矩形断面的水力要素:渡槽断面面积:A=bh0=1.51.7=2.55m2湿周:x=b+2h0=1.5+21.7=4.9m水力半径:R=A/x=0.52 舍弃系数:smRnc/05.64=52.0014 .01 =1= 2/16/16/1根据明渠均匀流公式,计算 i RiACQ= 15 i=Q2/A2C2R=7.652/05.6422.552 0.52=0.0042 l zi2 1z= lzi=z12=52.060.0042116.5=51.57m 6、在矩形断面水平渠道中设一平板闸门,如图所示,闸门与渠道同为宽度 b=4m,闸孔出流量Q=12m3/s,闸下收缩断
25、面水深hc=0.4m,产生水跃与下 游水流衔接,下游水深ht=1.4m,求跃前水深并判别水跃发生的位置。(12分) 解:(1)跃前水深求临界水深hk ()( )msmmsmbQq= /3/41233 mgaqhk972.08 .93132 3 2=因为hthk,所以下游水流是缓流。 根据能量方程,以渠道底为基准面,对断面11和tt建立能量方程。 wttthg vhg vH+ =+ 222 2 11aa 忽略行进水头,则1v=0,取1=a,不计水头损失。smhbQvtt/14.24 .1412 = 08 .9214.214.102+=+H 求得H=1.6m. (2)判别水跃发生的位置 先求收缩断
26、面水深hc的共轭水深hc c c hc ht i=0 1 1 t t 0 0 16 mghqhhccc 952.114.08.93 8124.018123232=-+=-+=因为 hthc,为远驱式水跃衔接,水跃发生在ht的共轭水深处ht mghqhhttt642.014.18.938124.118123232=一、单项选择题(每小题2分,共计16分) 1、闸孔出流的流量与闸前水头的(d)成正比。 a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方2、溢流堰的过堰流量与堰顶水头的(c)次方成正比。 a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方3、底流式消能池中产生的水跃应该是(a) a、远离
27、式水跃,b、临界水跃,c、强淹没水跃, d、淹没系数为1.051.1的弱淹没水跃4、对于底坎为平顶堰的闸孔,相对开度e/H(a)时的水流运动为堰流。 a、0.65b、0.67c、0.75d、2.55、渗流研究的对象是(a)的运动规律。 a、重力水;b、毛细水;c、气态水;d、薄膜水。 6、按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺L=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(d) a、1米,Q=1000;b、10米,Q=100;c、1米,Q=100000;d、10米,Q =100000。 7、测量水槽中某点水流流速的仪器有(b) a、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰8
28、、泄水建筑物下游发生远驱水跃,下游收缩断面水深hc的共轭水深hc_下游河道的水深ht。(c) a、。 二、判断题(每小题2分,共计12分) 姓名:学号:得分:教师签名: 18 1、其它条件相同时,实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。()2、影响WES实用堰流量系数的两个因素是:实际水头H与设计水头Hd之比,上游堰高P与设计水头Hd之比。()3、底流消能消力池深度是以通过的最大流量作为设计流量的。()4、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。()5、两个液流只要在相应点的速度和加速度的大小成比例,则两个液流就是运 动相似的。()6、棱柱体明渠恒定渐变流的水面曲线有12条,而
29、地下河槽无压渗流的浸润 曲线只有4条。()四、计算题(共5题,计60分) 1、有一5孔WES型实用堰。每孔净宽b8.0m,堰高P=50m,堰顶设计水头H3.2m,溢流堰下接远离式水跃。已知WES型实用堰的设计流量系数md 19 0.502,侧收缩系数0.96,(10分) (1)求实用堰的设计流量Qd, (2)如果实测堰顶设计水头H4.0m,过堰流量Q为500m3/s,试求流量系数 解: (1)P/H=50/3.2=15.61.33是高堰,且溢流堰下接远离式水跃,为非淹没,实用堰的流量,s=1,得: Qdsmd nb 2 3 2H g10.960.50258 23 2.36.19=488.52m
30、3/s (2)当H4.0m,Q=500m3/s时,P/H=50/4=15.61.33是高堰,为非淹没,实用堰s=1,得: Qsm nb 2 3 2H g 50010.96m58 23 46.19求得:m=0.368 2、某平底坎水闸,共有10孔,采用平板闸门,每孔宽度为b=4m,闸门开度e=2m,下游水深ht=3m,当通过闸孔的流量Q=470m3/s时,求闸前水头为多少?(8分) 解:忽略行进水头, 先假设闸孔为自由出流,)176.06.0(H e-=m,Q=470m3 /s,代入闸孔出流基本计算公式 HH gHbeQ8.922410)2 176 .06.0(2-=m求得H 3、如图所示,在溢
31、流坝下游收缩断面hc0.315m,溢流坝单宽流量q2.45m2/s。已知下游水深ht1.5m。(1)试判别是否需要修建消力池?(2)如需修建消力池,不考虑挖深影响(hc不变)和出池水面跌落z,试设计挖深 20 式消能池的池深d,消力池水跃淹没系数取 =1.1。(12分) 解:(1)判别闸下水跃形式 mghqhhcc c82.11315.08.945.2812315.01812 3 2 32= -+=-+= t chhf产生远驱式水跃 所以下游需要建消力池(2)设计池深 mhhdtcj502.05.182.11.1=-=-=s 4、一矩形断面陡槽,如图所示,槽宽b=5m,下接一个宽度相同的缓坡明
32、槽,当通过的流量Q=20m3/s时,陡槽末端水深h1=0.5m,下游水深ht=1.80m,试判别水跃的衔接形式。如果水跃从1一1断面开始发生,所需下游水深应为多少?(10分) 解: 解:(1)判别陡槽水跃衔接形式求单宽流量 N1 K N2 N2 K i2ik i1ik N1 h1 ht 21 q=Q/b=20/5=4m3 /s m mghqhh32.215.08.948125.01812 3 2 3121 1 = -+=-+= thhf 1产生远驱式水跃 (2)如果水跃从1一1断面开始发生,这种衔接为临界水跃衔接,所需下游水深 mhht32.21= 5、直径md5.1=的圆柱形滤水器,滤水层由
33、均匀砂组成,厚1.5m,渗透系数k=0.013cm/s,求在H=0.6m的恒定流情况下,滤水器的渗流流量Q。(10分)解:水力坡度J=hw /L=0.6/1.5=0.4 smKAJQ/102.94.05.114.34 1 100013.03422-= 6、以重力相似原则设计的某水工模型,长度比尺l=25;若原型中闸孔收缩断面处的平均流速vp=7.5m/s,坝高PP=50m,则确定模型中相应收缩断面处的平均流速和vm和坝高Pm。如果原型中过闸流量Qp=3000m3/s,则模型中相应的流量为Qm为多少? (10分) 解: (1)确定模型中相应收缩断面处的平均流速vm 521 =L vll 22 smsmvvvp m/5.1/5 5 .7=l (2)确定模型坝高Pm。采用正态模型,坝高比尺 25=LPll m mpPpp m225 50=l(3)确定模型中相应的流量为Qm 312525 =L Qll S mSmQQQp m/96.0/3125 3000 -
限制150内