【VIP专享】流体力学题及答案

2020-07-08 来源：年旅网

:①连续介质 ② 同一介质 ③ 单一重力作用下.

三、简答题

二、判断题(略)

一、选择题(略)

1.等压面是水平面的条件是什么？

管。试问：图中所标明的测压管中液面位置对吗？为什么？

2. 同一容器中装两种液体，且12，在容器侧壁装了两根测压

解：不对，（右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析）

(a) 连通容器四、作图题(略)

柱及水银柱表示。

等压面？哪个不是等压面？为什么？

五、计算题(解题思路与答案)

3. 图中三种不同情况，试问：A-A、B-B、C-C、D-D中哪个是

pa=98kN/m2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水

用水银柱高表示

AB(b) 连通器被隔断解：用水柱高表示

（2）该点相对压强：-1.84mH2o

BDC水油CD(c) 盛有不同种类溶液的连通器（3）该点真空压强：1.84mH2o

已知某点绝对压强为80kN/m2，当地大气压强

（1）该点绝对压强：8.16mH2o

：（ a）A-A是（b）B-B不是（c）C-C 不是， D-D是。

绝对压强p0＝？

p0h1h2解：由压强基本公式p

A P05 pA= 7.551 mH2o (74 kN/m2)

32.5m，41.4m，51.5m(改为

pB= 4.551 mH2o (44.6 kN/m2)

（3）该点真空压强：135.4 mm Hg

（1）该点绝对压强：599.1mm Hg

p0gh求解

水B水（2）该点相对压强：-135.4 mm Hg

43p0=25kN/m2，h1=5m，h2＝2m。求A、B两点的静水压强。

一封闭水箱自由表面上气体压强

3.5m)。试求水箱液面上的

如图所示为一复式水银测压计，已知12.3m，21.2m，

水银213

pApB。

求AB点的压强差.解法和解析法分别求解）。

HAA : p0=273.04 kN/m2

④ 空气的g不计.水3m¦¤H pApB=47 kN/m2 (4.8 mH2o)水银空气2mBHB等压面 ③ 计算点压强,逐步推求水箱液面上的压强p0.

水作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图某压差计如图所示，已知HA=HB=1m，ΔH=0.5m。求：

5. 水闸两侧都受水的作用，左侧水深3m、右侧水深2m。试求解：①找出等压面 ② 求出相对的点压强 ③ 列平衡方程式

解：① 找已知点压强(复式水银测压计管右上端)② 找出

分力pz, 静水总压力的大小

（改为：作用力的方向）。h P=24.5kN e1.267m(作用点到底部的距离) ④列力矩平衡方程求静水总压力的作用点位置。

闸门转轴恰与水面齐平。求作用于闸门的静水压力及作用点③求出合力及作用力的方向

ArBw6. 一弧形闸门AB，宽b=4m，圆心角θ＝45°，半径r=2m，解：①画出压力体图, ② 计算水平方向分力Px、铅垂方向解：①画出相对压强分布图, ② 计算各侧静水压力, ③ 求

均流速？

答：（略）

答：流函数具有的性质

①

2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答：流函数与流速势的关系

与流速势的关系。）

P92.59kN 25.040

答：与流线正交的断面叫过流断面。

流线上个点的流函数为常数。① 流函数与势函数为调和函数。③ 平面势流的流函数为一个调和函数。② 两流线间的函数值之差为为单宽流量。

② 等势线与等流函数线正交。

答：① 平移 ② 线变形 ③ 角变形 ④旋转变形。

1．述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。

3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。

4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平

（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数

过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。

引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。

流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一

时，与该段管长有无关系？

试问：

流还是非恒定流？

流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？

（2）管中为非恒定流。

(3)恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流

(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定

(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定

（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。

答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。

5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，

流体的运动不存在。

速。（1）（3）由：（2）（略）

解：（1）流线方程为：

1。（1）论证流线方程为xy1．

出口流速V3（2）uxayuyt四、计算题（解题思路）

ux2x2y,ax恒定二维流动的速度场为

uxuuuxxuyxtxyuy2y2z,uyy2aya2yaaxx答案:

yzt,uxuyxuyuyxzt,dxdyuxuyuzxytuxuyuzxyz解：由连续性微分方程，

3 水流从水箱经管径分别为d110cm,d2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。

代入数值求解。

C；（2）绘出

2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？

答案:（1）代入数值求解，流体的运动不存在。

uxax,uyay（2）代入数值求解，流体的运动存在。

代入数值推导代入数值求解。

uz4(xy)zxyC＝0、1及4m2

1m/s，如图所示。求流量及其它管道的断面平均流

，其中a1秒-

=0 流体的运动存在,反之

5cm,d32.5cm的管道流出，

解：应用连续性方程

（1）流量：Qv3A34.91103l/s (2) 断面平均流速v10.0625m/s , v20.25m/s 。

　面1-1处的流速v1=1m/s。求（1）输水流量Q；（2）断面2-2

4 如图铅直放置的有压管道，已知d1=200mm，d2=100mm，断

处的平均流速v2；（3）若此管水平放置，输水流量Q及断面

2-2处的速度v2是否发生变化？（4）图a中若水自下而上流动，

Q及v2是否会发生变化？

解：应用连续性方程

（1）Q31.4 l/s（2）v24m/s（3）不变。

解：ux三．简答题

axayt （2）是非均匀流

5 已知某流场的流速势为

非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？

答案: （1）是恒定流。

（4）流量不变则流速不变。

解：应用质点加速度数学表达式

1. 说明总流能量方程中各项的物理意义。

速度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。

判断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是

1uxuyz()2yx（3）用无旋流数学表达式求解，是无旋流

：（略）

ax uyay：（略）

uyuyuyuxuuuxxuyxtxyuxxuyy总流的伯努利方程，并指出他们的区别？

uya2x2y2u2xyx对于，的平面流动，a为常数。试分析

写出实际流体恒定元流的伯努利方程和实际流体恒定

a2(xy2)2，a为常数，试求ux及uy。

求解。看时间加速度与迁移加

。

如何正确描述？

段或均匀流段？

可以任意选取？为什么？

或压能一个角度比较）

答：因为建立恒定总流的伯努利方程时，把答：可以。因为渐变流断面或均匀流断面的

水流是对的，对有压管流不一定。

管流中常常有从压强小向压强大的地方流的现象。

数提到积分号外面，只有渐变流断面或均匀流断面的

量大的位置流向单位重量流体能量小的位置。（不能单从位能

大的地方向流速小的地方流”。这些说法是否正确？为什么？

处流”；“水是从压强大向压强小的地方流”；“水是从流速

(zzzpcg 。

答：（1）“水一定由高处向低处流”，（不对），对明渠

“水是从压强大向压强小的地方流” （不对），在有压

5 关于水流流向问题有如下一些说法：“水一定由高处向低

3 应用恒定总统能量方程时，为什么把过流断面选在渐变流

（2）正确描述时，流体的运动方向总是由单位重量流体能

FQ(vv2211)，试问：总流的动量方程为

p)g作为常

pcg

4 在写总流能量方程时，过流断面上的代表点、基准面是否

负值说明什么问题？

为2.6m。试求断面2-2

2v10.5h面间水头损失为2g流面积A1为0.05m2；过流断面2-2的面积A2为0.02m2；两断

（2）求得的力为负值说明原假设的力的方向不对，反向答：（1）一般为表面力、重力，（惯性力、摩擦力、弹性

p2的测压管高度g

p1的测压管高度g

；管中流量Q为20l/s；z1为2.5m，z2

为1.5m，过

。（提示：注意流动方

即可。

力含在待求的力中了）

四、计算题（解题思路）

1．在一管路上测得过流断面1-1

向）。（z2改为1.6m与图相符）

（1）F中包括哪些力？（2）如果由动量方程求得的力为

头线及总水头线。

p2答案：g③ 先求出v1,v2④ 列能量方程求解

(2流向1)

求测压管高度即求压强，自然要想到用能量方程。

② 向未知情况下，流动方向可以假定。

试求：（1）出口流速v3及流量Q；（2）绘出管路的测压管水

解: (1) 因为不计管路的水头损失,此题为理想流体的流动。

在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过

2. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流

水面积分别是A1=0.05m2，A2=0.03m3，A3=0.04m2，若水池容积

解: ① 能量方程可以求解位能、压能、流速与能量损失。

3v9.90m/sq0.396m/s3 答案：

= -2.289mH2o (1流向2) ;

p2g② 先解出第3条管中断面平均流速，在求流量。

① 因为是理想流体，作用水头完全转化为动能。

= -1.473 mH2o

很大，行近流速可以忽略（v0≈0），当不计管路的水头损失时，

② 平。

解:

的机械能晓得的地方。

v2计算各段流速水头2g 。

（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线步骤：

（测压管水头线及总水头线图，略）

3．如图一管路，A、B两点的高差Δz＝1m，点A处直径

dA=0.25m，压强pA=7.84N/cm2，点B处直径dB=0.5m，压强

虑，总是单位重量流体总的机械能大的位址向单位重量流体总

③ 总水头线下方减去1个流速水头得测压管水头线。① 因为是理想流体，不计水头损失，故总水头线为水

pB＝4.9N/cm2，断面平均流速VB＝1.2m/s。判断管中水流方向。

判断管中水流方向,，要从单位重量流体总的机械能考

d2为

导公式求解。

（2）比较A点与B点单位重量流体总的机械能的大小。5 cm，当不计水头损失时，求通过流量Q。

答案：从A流向B 。

与喉部压差Δh为20cm，已知水管直径d1为10cm，喉部直径

4．在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银压差计测出水管

答案：Q0.01425m解: 可以直接用公式QK（1）计算A点与B点单位重量流体总的机械能。

3/s12.6h求解，也可以流能量方程推

Q0.1355m3/sps5mH2og 　

为多少？在虹吸管顶部s点处的压强为多少？

虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q

6．一平板闸门宽b为2m，当通过流量Q为8m3/s时闸前水深

5．为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d为15cm的

h为4m，闸孔后收缩断面水深hC为0.5m，求作用于平板闸门

s点处的压强进考虑位能、动能压能之间的转化。（1）列上游水面到管出口间的能量方程求流量，解: 此题属理想流体的水力计算，作用水头转化为动能。（2）列上游水面到s点处的能量方程求s点处的压强，

上的动水总压力（不计摩擦力）。

间）

向向右。

掉1个未知量。求出流量、流速。

（5）列动量方程求解作用力。

7．如图溢流坝，上游断面水深h1=1.5m，下游断面水深

连续性方程、能量方程、动量方程这三大方程的联合应用。

h2=0.6m，略去水头损失；求水流对2m坝宽（垂直纸面）的水

过流断面压力P1 ，C-C断面压力P2 ，重力沿水流方向的分力为

便计算取ρ=1000kg/m3，g=10m/s2。

0，设平板闸门对水的动水总压力为R ，方向向左。（1）取控制面（脱离体）（上游过流断面与C-C断面之（3）因为流量未知先列能量方程求流速。

（4）列出的能量方程由v1,v2两个未知量，用连续性方程消（2）画出相对压强分布图，全面并分析、计算外力（上游答案：作用于平板闸门上的动水总压力R= 93.5 kN , 方

平作用力。注：上、下游河床为平底，河床摩擦力不计，为方

解: 此题为用动量方程求解作用力。因为流量未知，涉及到

一、选择题 (略)

解: 此题与上题解完全相同。答案：R= 3.46kN , 方向向右。

1. 管道中液体的雷诺数与（）无关。

A. 温度 B. 管径 C. 流速 D. 管长

3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（）

2. 某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。液体

粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（）。

C.呈椭圆曲线分布 D. 呈双曲线分布

A呈抛物线分布 B. 呈对数线分布

A. 层流 B. 层流向紊流过渡 C.紊流

A. 无量纲 B.m12

流速的（）

二、判断题 (略)

速的1/2倍（）

A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.

s C. m 6.圆管的水力半径是 ( )

328. 判断层流和紊流的临界雷诺数是A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍

s D. m2s7. 谢才公式中谢才系数的单位是（）

A.上临界雷诺数 B.下临界雷诺数

2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。( )

3. 在过流断面突变处一般发生局部水头损失。( )

1. 层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。( )

6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。（）

A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方

5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。（）

4.等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大

4. 等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流

5.圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（）成正比.

C.上下临界雷诺数代数平均 D.上下临界雷诺数几何平均

表述或数学公式表述.

态。

f(Re,三、简答题

层流:K)d的判别标准？

vd答: 管流:

Ref(Re);水力光滑区:

1. 圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？

明渠水流:

RevR粗糙区(阻力平方区) :

f()Kd .

4.雷诺数Re的物理意义？它为什么能用来判别流态？

 Re2000(层流) Re2000 (紊流)

2. 简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。

当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图)答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字

 Re500(层流) Re500 (紊流)

f(Re);过渡粗糙区:

不了涡体时，流体质点互相掺混，所以用雷诺数可以来判别流

动。紊流时惯性力占主导，受到干扰形成涡体，当粘性力约束

力不大,而粘性力占主导,受粘性力的约束，流体质点做规则运

3.写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流

答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性

5.当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？

答:不一定。

雷诺数是否相同？

头损失hf。

四、计算题（解体思路与答案）

解：(1) 计算雷诺数判别流态。

(3) 计算沿程水头损失hf。

(2) 计算沿程阻力系数λ。

流转变为紊流时，水管直径为多大？

3Q0.005ms时，判断液流的流态，计算输油管的沿程水流量

有粘滞性，二是因为固体边界条件的影响。

答案：层流沿程水头损失hf=25.74m(油柱)

2.水管直径d10mm，管中水流流速v0.2m/s，水温T 当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。

答: 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大；

（1）试判别其流态；（2）若流速与水温不变，管径改变为

7.能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？

解： (1) 查表, 求运动粘滞系数, 计算雷诺数判别流态。

930kgm3，动力粘滞系数0.072Nsm2。当通过输油管的

6.两个不同管径的管道，通过不同粘滞性的液体，它们的临界

30mm，管中流态又如何？（3）若流速与水温不变，管流由层

100C，

答: 有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具

有已输油管，管长l100m,管径d5cm，已知油的密度

圆管内径d。

管径。

试判别其流态。

Q35cm2/s，在管长

式并代入数据；

答案：层流

解：答案：紊流

答案：d13.06mm答案：d14.2mm3.有一圆管，在管内通过 解：此渠道为矩形渠道，

（2）同上答案：紊流

（分别用曼宁公式和巴氏公式计算）。

4.水管直径d100mm，管中水流流速v100cm/s，水温T 解：（1）设管中水流为层流，推导出沿程阻力系数λ表达

5．凝土明渠中水流为均匀流，水力坡度J0.0009，明渠底宽为

b2m，水深h1m，粗糙系数n0.014，计算明渠中通过的流量

lv2hfd2g并化简，代入数据求（2）将上式再代入达西公式

③ 谢齐公式计算流速；

（3）设雷诺数等于2000，求管径。

15m的管段上测得水头损失为2cm，试求该

0.013cm2/s的水，测得通过的流量为

② 用曼宁公式和巴氏公式计算谢齐系数C，

① 计算出水力要素：面积A，湿周，水力半径R，

100C，

 　

水温为20④ 计算量

光滑区，第2条管道在紊流

3Q2.7m/s（用曼宁公式计算）答案：

3Q3.03m/s （用巴氏公式计算）

H；（2）绘出总水头线和测压管水头线。

6.水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管路。已知

d1150mm，d275mm，l50m，管道的当量粗糙度K0.6mm，

C。若管道的出口流速v22m/s，求（1）水位

解：(1)计算管中的雷诺数判断流态.。（第1条管道在水力

0.5

答案：H12.93m（2）用经验公式计算沿程阻力系数（4）沿程阻力系数选取公式有别，结果可不同。（3）两管联接处为突然放大的局部阻力系数，进口局部

l800m的管道，已知水池水面和管道出口高差H20m，管道上

0.5）管道全长的沿程阻力系数0.025，试求通过管

0.3，管道进口是直角

进口（阻力系数道的流量。

粗糙区）。

有两个弯头，每个弯头的局部阻力系数7.某一水池，水位恒定，通过一根管径d100mm、管长

高。

一、选择题（略）

头H0.75H0

游水面高差；

答案：答案：q=10.94l/s

C. 上下游水面高差

3．外延管嘴正常工作的条件是（）A. 6.0m B. 7.5m C. 9m D.10m

沿程阻力系数、局部阻力系数已知，可用公式直接求解。

2. 短管淹没出流的计算时，作用水头为（）。

4．按短管进行水力计算的管路是（）( )

解：管道作用水头等于沿程水头损失与局部水头损失之和。

A.虹吸管 B.环状管网 C.支状管网 D.倒虹吸管A. 短管出口中心至上游水面高差；B短管出口中心至下

A．管长大于3-4倍的管径 B.作用水头小于0.75H0

C. 作用水头大于0.75H0 D. 管长l=(3-4)d ，作用水

1. 虹吸管正常工作，其顶部的真空值一般不大于（）水柱

）

三、简答题越大。（）

二、判断题（略）

收缩断面的真空度越大，泄

2．长管是指几何长度很长的管道。（）

1．为什么管嘴出流时，阻力增加了，泄流量反而增大？

沿程阻力损失，长管计算同样也要考虑这两项损失。（）

1．计算阻力损失时，短管既要考虑局部阻力损失，也要考虑

3．孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就

5．同一短管，在自由出流和淹没出流条件下，流量计算公式

用水头，在相同条件下管嘴出流比孔口出流的流量大。

由出流，一个为淹没出流，二者的流量是相同的。

答：因为在管嘴进口收缩断面处形成了负压，相当增加了作

的形式及流量系数的数值均

的表达式。

相同。（）

流量也越大。（）

2．写出薄壁小孔口出流的收缩系数，流速系数和流量系数

6．两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自

4．管嘴收缩断面的真空度与作用水头成正比，作用水头越大，

（

管径

答：（略）

答：（与1重复）

接用公式。要点有2 。

d1d20.1m，沿程损失系数0.02，进口设拦污栅，进口局部

四、计算题（解体思路与答案）

1．有一虹吸管，作用水头H11.5m3．外延管嘴的正常工作条件是什么？

答：管嘴长：l(3~4)d，作用水头：H9.0mH20流量、管中最大真空值，并定性绘出其测压管水头线。

4. 为什么外延管嘴出流比同等条件下孔口出流的流量大？

损失系数110.0，弯管局部损失系数20.15。求该虹吸管的过

解：此题属短管的水力计算，可以用能量方程求解，也可直

,H22.0m，管长l1l25.0m，

L1=100m，L2=100m，L3=100m，q1=0.10m3 。

答案：Q0.0117m3 　

3=0.05m/s，管道的粗糙系数

(① 局部损失系数要考虑周全（共3个）。

② 此题，管中最大真空值发生在最高处。

p)v3.369mH20gHz=10m，管径d1=450mm，d2=350mm，d3=250mm，管长

3一水塔供水系统如图所示，已知管道末端要求的自由水头

n=0.02。试确定水塔高度H。

/s，q2=0.08m3/s，q3

解：此题属短管的水力计算，，也可直接用公式求解。要点有

H② 管中（节点）流量要算对。不必修正，但要记住以下公式，

，水下出口se

0.5

，弯管b

s

0.658g2d5

slQ21.0

，求通过流量？

口e 　

118gcR62c n

答案：H=15.1m

① 长管公式要记住，应注意修正。

水位差H3m，管路沿程阻力系数0.03，局部阻力系数：进

3. 圆形有压涵管穿过路基，管长l50m，管径d1.0m，上下游

③ 题目中给出了管道的粗糙系数，意指管流在粗糙区，

小。）

B．所有b度分别达到最大。

A．所有a、c

3Q2.9m/s 答案:

大。

一、选择题 (略)

D．所有b

C．所有a、c

3. 跌水的形成条件是（）

A. 0.5, 0.5 B. 0.95, 0.81 C. 0.81, 081 D. 1.0, 1.0解：此题属短管的水力计算，，也可直接用公式求解。要

dh0ds型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增

点是局部损失系数要考虑周全（共4个）

dh0型曲线都是降水曲线，即ds，水深沿程减

1. 对于管道无压流，当充满度分别为（）时，其流量和速

2. 对于a, b, c三种水面线，下列哪些说法是错误（）（

dh0型曲线都是壅水曲线，即ds，水深沿程增大。

dh0ds型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减小。

h01h02h01h024．水跃的形成条件是（）

一．判断题 (略)

深h=0.5m, 则湿周、水力半径R分别为（）

3．明渠中均匀流一定是恒定流。（）

5．两段长直的棱柱形渠道，通过的流量相同,（）

A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流

6. 一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠中的水

4．明渠水流，从缓流到急流发生水跃。(　)

C.从缓流过渡到急流 D.从缓流过渡到缓流

2．断面单位能量沿程可大、可小，或者不变。（）

1．缓流一定是均匀流，急流一定不是均匀流。（）

A. 3.414, 0.366 B. 3.5, 0.30 C. 3.414, 0.30 D. 3.5, 0.366

流量一定为前题而讲的。

C.从缓流过渡到急流 D.从缓流过渡到缓流

A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流

A.粗糙系数不同（n1 >n2），其他参数相同（n,b,m,Q)，则

D.边坡系数不同（m1m2），其他参数相同（i,n,b,Q)，则

B.底坡不同（i1i2），其他参数相同（i,b,m,Q)，则h01h02C.底宽不同（b1b2），其他参数相同（i,n,m,Q)，则h01h025．谈到某水流是临界流、急流、缓流,这是以明渠断面尺寸、

v>c

二．简答题

为急流；① 流量恒定。

（）

1 缓流，Fr〉1 急流；

③ 底坡i不变。速分布沿程不变。明渠均匀流形成条件：答: 明渠均匀流的水力特征:

个判别方法有：

① 干扰波：波速C=

ghm 答: 明渠水流分为缓流、急流、临界流。

1．简述明渠均匀流的水力特征及其形成条件。

6．明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升。（）

② 必须是长直棱柱形渠道，糙率n不变。

① 底坡线，水面线，总线头线三线平行，即iJ2．简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。

vJp，

② 水深h，过水断面面积A，断面平均流速及断面流

，v=C为临界流，v② 弗劳德数：弗劳德数Fr=ghm，Fr=1临界流，Fr〈

之比。

三．作图题 (略)

答:

hf(s),iJJp

，

Af(s)v

④ 临界底坡ik：iik缓流，iik临界流，iik急流。答: 弗劳德数Fr=ghm ，物理意义是:反映动能与势能

②底坡线，水面线，总线头线三线不再平行，即

律和建立临界流方程。

5. 简述明渠恒定非均匀流的水力特征。

4. 为什么要引入断面单位能量的概念？

3. 写出佛劳德数的表达式，并说明其物理意义。

的水面曲线型式。

1．下面为长直棱柱形渠道，n不变，试定性绘出可能出现

答: 引入断面单位能量，目的是分析水面曲线的变化规

③ 临界水深hk：hhk 缓流，hhk临界流， hhk急流，

①过水断面面积A，水深h，沿程改变。即

四．计算题

1．

面尺寸。

入流量基本公式解出水深。

按水力最优断面设计，通过流量Q=0.8m3/s,

解: （1）按水力最优断面条件计算宽深比。

2．有两段矩形断面渠道相连，通过流量Q=2.8m3/s，底宽

（2）计算相关水力要素：过流断面积、水力半径。代

b=2m, 混凝土衬护，n=0.015, i1=0.012, i2=0.0008。这两段

并定性绘图表示。（3）求出底宽。

某输水渠道，沙质土壤，岸边有杂草，糙率系数

答案：b0.79m h0.65m渠道是否为水跃衔接？若是水跃衔接，是何种形式水跃？

n=0.025, 底坡I=0.002, 断面为梯形，边坡系数m=1.0。

试确定其断

宽顶堰

（d）闸孔出流(a)hs4．下述堰的分类哪个正确（）

h01视为跃前水深，求跃后水深h''与h02比较。

答案：远驱式水跃

壁堰

二．判断题 (略)

1．小桥过流与（）具有相同的水力特征。3. 宽顶堰形成淹没出流的充分条件是 ( ) （c）减小空化空蚀（d）节省建筑材料（a）减小水流对坝面的冲刷（b）提高过流能力

一．选择题 (略)

1．实用断面堰常常设计成真空堰，其目的是（）

（2）计算（或查附录C）求正常水深h01,h02，把

渠道是急流还是缓流，确定是否为水跃衔接。（答案：是）

0 (b) hs0 (c) hs0.8H0 (d) hs1.0H01．只要宽顶堰下游水深超过堰顶，就为淹没出流。（）（a）薄壁堰流（b）宽顶堰流（c）实用断面堰流 (a)/H >0.67 薄壁堰 (b) 0.67<δ/H <10.0

解: （1）（计算临届水深、临界底坡）判断两矩形断面

四．计算题3．条件hs (3) 宽顶堰---判别标准

0.8H0不同。（）

三．简答题

答: 堰分为三种类型:

(1) 薄壁堰---判别标准

1．

H 答: 必要条件hseH0.75时，闸孔出流转化为堰流。（

2.50.670.67HH102.5 (2) 实用断面堰---判别标准

2．小桥过流的淹没出流条件ht1. 简述堰的三种类型及其共同的水力特征。

3. 宽顶堰淹没出流形成的充分必要条件是什么？

）

共同的水力特征为上游水位壅高过堰时水面跌落。

侧收缩系数与堰宽与渠宽的比值（b/B）有关。

2. 堰流基本公式中m，，等系数与哪些因素有关。

答: 流量系数m与行近流速的大小、表面张力有关。

0,充要条件是hs＞0.8H

0。

P1=2.5m，P2=2.0m，堰上水头为0.40m，通过的流量为

对于闸孔出流，当闸门开度e与上游水深H之比

况下，完全堰的过流能力比侧收堰的过流能力大。（）

一圆角进口无侧收缩宽顶堰，堰高

4．对于薄壁堰，在堰宽b、堰高P和堰上水头H相同的情

1.3hk与宽顶堰的淹没出流

没出流。（自由出流）

一、选择题 (略)

淹没出流。（仍为自由出流）

1. 渗流雷诺数可定义为（）2．

H2.00m。

计算流量系数。若0.90，0.90，下游水深最大为多少？

（4）确定桥孔径为6.0 m。

Re'vd10 B.

设计小桥孔径b。

Re2.32m。

1.0，允许桥前壅水深度

'vd30 C.

2.0mRe2. 土壤的渗透系数与以下（）无关。

（2）求宽顶堰的宽度： b5.95m （3）不产生淹没出流，下游水深ht （2）计算桥孔初始值: 取 (B =6.0m ) （4）计算桥前壅水深度 H =1.81m vd60解: （1）求桥下临界水深hK，判别是自由出流，还是淹

4m3/s，求宽顶堰的宽度。在不产生淹没出流的情况下，

'hK（3）复算求桥下临界水深，判别是自由出流，还是



解:（1）通过计算（P1/H）的值，选取流量系数公式，

有一河道，用碎石单层铺砌加固河床，通过的流量

3．（）

气压强

的承压井。

的潜水井；

）

（）

三、简答题

4. 完全井为（）。

二、判断题 (略)

场,认为流体在该流场作连续

3. 当不透水层底坡i0，为（）渗流。A. 顺坡 B. 逆坡 C. 平坡

1．在渐变渗流中水力坡度线和浸润线重合。（）

1．渗流模型是如何建立的，为什么可以如此建立？

A. 井深直达不透水层的潜水井； B.井深未达到不透水层

A．流体的种类 B. 流体的温度 C. 土壤的性质 D. 大

C. 井深直达不透水层的承压井； D.井深未达到不透水层

流动, 用虚拟的流速代替实际流速，称为渗流模型。

在无压渗流中，重力水的自由表面称为浸润线。（

4．达西定律是渗流中最基本的定律，它适用于所有的渗流。

2．渗流模型中渗流流速与实际空隙中的平均流速是相等的。

答: 把包括土颗粒组成的骨架在内的整个空间看做渗流流

答:

四、计算题

浸润线。

解:参考例题9.1为: uvkJ,裘皮幼

绘制浸润线（略）

的过流断面流速分布为矩形。

答案：单宽渗流量q0.33l/s330cm2．达西定律与裘皮幼公式的区别和联系。渗流达西定律与裘皮幼公式都适用于渗流层流。间有透水层，相距=200m，渠道右岸水深3.0m，河道左岸水深为4.0m，土层渗透系数=0.001cm2/s，不透水层底

因为土壤颗粒组成的通道相当复杂，渗流运动要素不

2/s.

公式表明渐变渗流中平均流速与点流速是相等的，即渗流

便于统计、量测，引入渗流模型概念，即把整个渗流流场

圆的半径为30m，井径相同为0.2m，含水层厚H=10m，坡=0.003，按平面渗流处理，求单宽渠长的渗流量并绘制

2．如图所示为基坑排水，设4个普通完全井，圆形分布，

1．一渠道位于河道的上方（参考图9-6），渠道和河道之

看成流体的连续流动，可借用管流、明渠流建立的的概念。

渗流达西定律表示为:vkJ,而裘皮幼公式可表示

解:

S>3m，假设各井抽水量相同，求总的抽水量。

渗透系数=0.02cm/s，椐工程需要，基坑内中心水位降深

答案:Q0.0984 m3/s。此题为井群的水力计算，可直接用公式求解。

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