长沙理工大学水力学习题集资料

水力学考试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水力学中，流体的连续性方程描述的是（）。

A. 质量守恒B. 动量守恒C. 能量守恒D. 动量和能量守恒答案：A解析：连续性方程是流体力学中描述质量守恒的基本方程，它表明在没有质量源或汇的情况下，流体的流量在流经任何截面时都是恒定的。

2. 伯努利方程适用于（）。

A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 静止流体D. 任何流体答案：B解析：伯努利方程适用于不可压缩流体，即流体的密度在流动过程中保持不变。

3. 在流体流动中，雷诺数（Re）是描述流体流动状态的重要参数，它与（）无关。

A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流动的速度D. 管道的直径答案：B解析：雷诺数是流体流动状态的无量纲数，它与流体的密度、流动的速度和管道的直径有关，但与流体的粘度无关。

4. 流体在管道中流动时，若管道直径增大，则流速（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：D解析：根据连续性方程，流体的流速与管道的横截面积成反比。

若管道直径增大，而流量保持不变，则流速会减小；若流量增加，则流速可能增大或减小，具体取决于流量的增加程度。

5. 流体的粘性是由于（）。

A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的粘性是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体在流动时产生内部摩擦力。

6. 流体的表面张力是由于（）。

A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的表面张力是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体的表面具有收缩的趋势。

7. 在流体流动中，若流速增加，则流体的动能（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：A解析：流体的动能与流速的平方成正比，因此流速增加时，流体的动能也会增加。

8. 流体的压强能是由于（）。

第一章绪论第一节思考题1-1 重力加速度的大小与哪些因素有关？在水力学中是怎样考虑重力加速度的大小？1-2 液体的容重和密度在什么情况下可视为常数？1-3 影响液体γ与ρ变化的因素有哪些？水的γ和ρ与这些因素的变化关系如何？1-4 固体间的摩擦力与液层之间的内摩擦力有何不同之处？1-5 静止液体是否存在粘滞性？为什么？1-6 举例说明液层上切应力方向的确定方法。

1-7 假设明渠水流的垂线流速分布为：①常数；②底部速度u=0，表面u=u max的斜直线；③二次抛物线。

则其切应力τ的垂线分布规律各是怎样的（作图说明）？1-8 液体压缩时，其质量和密度各有无变化？影响β（或K）变化的因素有哪些？1-9 引入连续介质假设有何实际意义？1-10 何谓理想液体？理想液体流动的垂线流速与切应力分布规律如何？在自然界中存在理想液体吗？第二节计算题1-1 体积为2.5m3，重量为17.1kN的液体，其容量、密度各为若干？1-2 某液体的密度为13600kg/ m3，运动粘滞系数为1.14×10-7㎡/s，求动力粘滞系数。

1-3 已知水的动力粘滞系数μ=0.00129Pa·s，求其运动粘滞系数。

1-4 两水平平行板间充满y=7.84kN/ m3的液体，上板固定，下板在τ=1.5N/㎡的切应力作用下，以u=0.3m/s的速度平移，两板间距l=1mm，求液体的粘滞系数μ和υ。

1-5 一质量m=5kg的木板如计1-5图，沿着涂有润滑油的斜面等速下滑，油的动力粘滞系数μ=0.1225N·s/㎡，油层厚t=0.1cm，木板的接触面积A=0.25㎡，求木板的下滑速度u。

1-6 某滑动轴承如计1-6图，轴承宽a=20cm,轴的直径d=13cm，间隙t=0.1cm，当轴的转速n=210rpm时，内摩擦力对轴中心的力矩M=0.4N·m，求μ。

1-7 当压强由240kN/㎡增至 300kN/㎡时，液体的体积缩小0.025%，求该液体的体积弹性系数。

1堰流及闸孔出流0.65 为闸孔出流0.75 为闸孔出流否则为堰流＝堰顶水头或闸前水头。

水利水电学院赵昕3水舌下缘与堰顶为线接触。

形状：矩形，三角形，……: 水舌与堰顶为面接触曲线形，折线形）一段水流近似与堰顶平行；二次水面跌落ζ+α=11太小时水舌附壁（一般应使H>2.5cm）二、三角形薄壁堰优点：在小流量时仍然能够保持一定的稳定水头，适合用作量水堰。

将每个宽度db看成一个矩形薄壁堰的设计是关键，要求：流量系数尽可能地大体型较瘦堰面不产生大的负压13一、曲线型实用堰的剖面形状实用堰的外形轮廓基本上参照矩形薄壁堰的水舌下缘曲线设计（略向上凸出一点以消除壁面摩擦产生的负压）★实用堰的堰顶与薄壁堰的堰顶不同，水头H 约为后者的0.888倍。

问题：水头随流量改变，薄壁堰水舌随之改变，但实用堰外形不可能改变。

14时流量系数增大。

要求选取的剖面即使在高水头是也不产生大的负压。

17yH x d 85.085.12=xy与下游直线段（坡度m l ）的切点C ：C H x .dx dy 9250⎜⎜⎝⎛=⎟⎠⎞⎜⎝⎛19随着水头设计水头20三、侧收缩系数(1)弗朗西斯公式（Francis ）([([⎪⎩⎪⎨⎧+−−+−=2.012.01n nn K K c ξξσ或[[⎪⎩⎪⎨⎧−+−==2.02.0b nb nb B B K K c c ξξσ2223[]nbH k n k pa 0)1(2−+−24252627实用堰水力计算问题的基本类型设计已知Q d ，确定：H d →堰剖面，堰顶高程堰宽B →b ，校核已知H ，计算Q →Q ~ H 关系已知Q ，计算H,10002H P m b H H h H P d c s ⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛σ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛中行进流速水头含流量，计算时需要试算或迭代28P 1/H d ≧1.33 时为高堰：H 0≈H ，,2m b H H h H P Q c s s ⎟⎠⎞⎜⎝⎛σ⎟⎠⎞⎜⎝⎛σ=29五、低实用堰：过流能力大于宽顶堰堰0241.01)(4988.0dd H P m =驼峰堰折线实用堰流量系数32有底坎的宽顶堰1. 矩形宽顶堰无侧向收缩的自由溢流()gv h g v H H cc 222200∑ζ+α+ξ=α+=流量系数kk m ξ−ϕ=12/302H g mb Q =()00112k k k gH bkH Q −ϕ=ξ−ϕ=3638390.3550.3460.3400.3340.3300.3270.80.70.60.50.40.340八字形翼墙进口的平底宽顶堰流量系数0.3730.3750.3760.3750.3650.3690.3700.3690.3600.3640.3660.3640.3560.3640.3660.3640.3520.3580.3600.3580.3500.3560.3580.3560.3480.3540.3570.3540.3460.3520.3550.3520.3440.3510.3540.3510.3430.3500.3530.3500.51.02.03.00.80.70.60.50.40.30.20.10.0b/B41m s边孔流量系数m = 0.385，用弗朗西斯公式43．宽顶堰流动的淹没系数（有坎、无坎）求流经直角进口无侧收缩宽顶堰的流量Q。

水力学习题及答案水力学习题及答案一、选择题1、下列哪个参数不是水动力学的研究对象？ A. 流量 B. 速度 C. 压力 D. 重量2、一根水平放置的管道，两端开口，当一端进水，另一端出水时，其流速与流量之间的关系为？ A. 反比关系 B. 正比关系 C. 不相关 D. 无法确定3、一水坝的形状为抛物线形，其水头高度为30米，底部宽度为50米，则水坝的顶部的宽度为？ A. 10米 B. 20米 C. 30米 D. 40米4、在没有特殊说明的情况下，通常情况下，所说的水密度是指？ A. 在4摄氏度时的密度 B. 在100摄氏度时的密度 C. 在常温常压下的密度 D. 在海平面的平均密度二、简答题5、请简述水动力学的基本研究方法和主要应用领域。

51、请描述层流和湍流的定义，并解释它们在流体运动中的区别。

511、请阐述水头损失的物理意义和计算方法。

5111、对于一个给定的管径和流速，如何计算管道的流量？请给出计算公式并解释每个公式的物理意义。

三、综合题9、通过数值模拟方法研究流体运动时，有哪些可能遇到的困难和挑战？如何解决这些困难和挑战？91、假设在一个直径为1米的管道中流动的水，其平均流速为1米/秒。

请计算该管道的流量。

再假设在该管道的入口处加入一个水泵，使得管道内的流速增加到2米/秒，请问流量是否会翻倍？为什么？答案：一、选择题1、D。

水动力学主要研究的是流体（包括水）的运动状态和规律，不涉及物体的重量。

因此，重量不是水动力学的研究对象。

2、B。

根据伯努利定理，在不可压缩的稳定流场中，流速与流量成正比。

因此，流速与流量之间存在正比关系。

3、A。

根据抛物线的几何性质，抛物线的顶点位于其对称轴上。

因此，水坝顶部的宽度为底部的1/2，即25米。

又因为题目中给出的底部宽度为50米，所以水坝顶部的宽度为10米。

因此，答案为A。

4、C。

在工程应用中，通常所说的水密度是指常温常压下的密度。

因此，答案为C。

二、简答题5、水动力学的基本研究方法是基于物理学和数学的流体动力学理论和实验方法，研究流体运动的规律和特性。

1溢流坝、溢洪道、隧洞、水闸、……)：上游的势能大部分转化为下游的动能>>下游天然水流的能量→对下游河床的冲刷，且威胁建筑物本身的安全底流型衔接消能（Energy dissipation by hydraulic jump 在泄水建筑物下游修建消能池(Stilling basin)，池内形成水跃，其主流在底部，漩滚位于表层。

理论、技术比较成熟，适用于低水头的泄水建筑物，应用广泛。

漩滚在底部，主流在表层以免直接冲刷河床（有一定涌浪）。

由于衔接段主流在表层，故称为面流型衔接消能。

要求较高且比较稳定的下游水位．戽流型衔接消能（Energy dissipation by roller bucket ）与面流型衔接消能相比，增加一消能戽斗，形成戽旋滚和下游次生的表面旋滚，兼有底流型和面流型的水流特点。

利用高于下游水位的挑流鼻坎将水流向空中抛射至远离建筑物的下游，通过冲刷坑水垫中形成的旋滚和水舌与空气摩擦消除余能。

适用于岩基上的中、高水头泄水建筑物，应用广泛。

78第一节底流型衔接与消能一、底流型水流衔接与消能的原则1．泄水建筑物下游收缩断面的水深和流速图形ϕ0.85～0.9514二、泄水建筑物下游衔接形式h c 的跃后水深()⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−+=−+=′′18121812322c c cccgh q h Frh h h t =h c "，临界式水跃衔接。

h t ＜h c "，远驱（离）式水跃衔接h t ＞h c "，淹没式水跃衔接远离式水跃要求过长的护坦临界水跃不稳定17降低护坦后的收缩断面水深为h c1，其相应的跃后水深为h c1″消能池末端水深h ＝σh ″h c1满足方程与d 有关21221002c c h g q h d E E φ+=+=′在升坎两侧列能量方程（以下游水面为基准面）：gv g v z 2)1(22221ζ+=+Δ池的轮廓尺寸。

H = 5 m ，h t = 3 m 。

工程流体力学第一章思考题1、为什么要引进连续介质的假设？为什么可以把液体当作连续介质？2、非均质液体的密度应该如何表示？3、流体粘度与哪些因素有关？它们随温度是如何变化的？对流体有何影响？4、为什么水通常被视为不可压缩流体？什么情况下要考虑液体的可压缩性和表面张力特性？5、液体内摩擦力的大小与哪些因素有关？牛顿内摩擦定律的适用条件有哪些？6、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，试标出水体A 顶面和底面切应力的方向。

思考题6图 7、为什么要引入理想液体的概念？它与实际液体有什么区别？8、单位质量力怎样定义的？静止液体和作自由落体运动的液体所受的单位质量力分别为多少？习 题1.1容器中盛有静止液体，此时液体所受到的单位质量力为多少？1.2假设水的体积弹性系数a KP K 6102.2⨯=，欲使其体积减小0.4%，问需要增加多大的压强？1.3当压强的增量为250/KN m ，某种液体的密度增长0.02%，试求该液体的体积模量。

1.4平板面积为25050cm ⨯,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布,油的密度ρ＝950 kg/m 3，求油的动力粘度和运动粘度。

1.5某种液体充满两平行边界的缝隙δ内，液体的动力粘度为为η，有一面积为 A 的极薄的平板以速度 u 平行于平板移动。

x 为平板距上边界的距离。

求：平板所受的拖力T ，（缝隙内的流速按直线分布）。

()u T A x x ι⎡⎤∆=+⎢⎥∆-⎣⎦第1.4题图 第1.5题图 第1.6题图1.6水流在平板上运动(如第6题图)，流速分布曲线DE 为抛物线形，E 点为抛物线端点，E 点处0=dydu ，水的运动粘度s /m 100.126-⨯=ν，试求cm 4,2,0y =处的切应力（提示：先设流速分布C By Ay u 2++=，利用给出的条件确定待定常数A ，B ，C ）。

水力学考试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水力学中，流体的连续性方程描述的是（）。

A. 质量守恒B. 能量守恒C. 动量守恒D. 角动量守恒答案：A2. 在稳定流动中，流体的总能量沿流线是（）。

A. 增加B. 减少C. 保持不变D. 先增加后减少答案：C3. 流体的粘性是由（）引起的。

A. 流体的压缩性B. 分子间的吸引力C. 流体的惯性D. 流体的可压缩性答案：B4. 流体的雷诺数（Re）是描述流体流动状态的无量纲数，它与（）有关。

A. 流体的密度、速度和管道直径B. 流体的密度、压力和管道直径C. 流体的密度、速度和管道长度D. 流体的密度、压力和管道长度答案：A5. 根据达西-韦斯巴赫方程，流体在管道中流动时的压力降与（）成正比。

A. 流速的平方B. 流速的立方C. 流速的四次方D. 流速的五次方答案：A6. 在流体力学中，伯努利方程适用于（）。

A. 非稳定流动B. 非均匀流动C. 稳定流动D. 非稳定流动和非均匀流动答案：C7. 流体的比容是指单位质量流体所占的（）。

A. 体积B. 质量C. 密度D. 压力答案：A8. 流体的压缩性是指流体在压力作用下体积（）的性质。

A. 增加B. 减少C. 不变D. 先增加后减少答案：B9. 流体的表面张力是由于（）引起的。

A. 分子间的吸引力B. 分子间的排斥力C. 分子间的重力D. 分子间的电磁力答案：A10. 流体的粘性系数（μ）是描述流体粘性的物理量，它与（）有关。

A. 流体的温度和压力B. 流体的温度和密度C. 流体的温度和速度D. 流体的压力和速度答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 水力学中，流体的流动状态可以分为（）。

B. 紊流C. 稳定流动D. 非稳定流动答案：A, B, C, D12. 流体的粘性引起的效应包括（）。

A. 粘性应力B. 粘性阻力C. 粘性扩散D. 粘性压缩答案：A, B, C13. 流体的雷诺数（Re）可以用来判断流体流动的状态，当Re 值（）时，流动为层流。

一、判断题（每题2分，共计20分）（请在你认为正确的题后划√，错误的题后划×）1、理想液体就是没有粘滞性的液体。

（√）2、静水压强的大小由表面气体压强和液体重量共同构成。

（√）3、流线上某一点的流速方向与该点的位置无关。

（√）4、雷诺数的物理意义在于它表示了质点所受惯性力和粘性力的对比关系。

（√）1、静止的液体由于没有相对运动，因此没有粘滞性。

（√）2、静水压强的方向与受压面的外法线方向一致。

（x ）3、即使是在恒定层流中，液体运动要素的时均值和瞬时值也是不相等的。

（x ）4、长直管道中产生沿程水头损失的根本原因在于液体具有粘滞性。

（√）1、理想液体就是不考虑表面张力的液体。

（x ）2、静水压强的大小与作用的方向无关。

（√）1、理想液体就是忽略液体粘滞性的液体。

（√）3、欧拉法主要研究特定质点在某一段时间内的运动规律。

（x ）4、若液体作恒定流动，则其流线与迹线必定重合。

（√）5、处于紊流运动状态的液体内部，将不可能出现层流流动。

（x ）6、简单长管的作用水头等于其沿程水头损失。

（√）7、雷诺数的物理意义在于它表示了质点所受惯性力和粘性力的对比关系。

（√）8、在相同条件下，简单短管自由出流与淹没出流的泄流能力相同。

（x）9、明渠均匀流的总水头线与测压管水头线重合。

（√）10、明渠非均匀流的水深和流速沿程不断变化，所以属于非恒定流。

（x ）3、欧拉法不研究液体质点的运动特性。

（√）4、雷诺数的物理意义在于它表示了质点所受惯性力和粘性力的对比关系。

（√）5、在相同条件下，简单短管自由出流与淹没出流的泄流能力相同。

（x ）1、因为实际液体存在粘滞性，故实际液体在任何情况下都存在内摩擦力。

（ x ）2、只要静水总压力的作用点与受压面的形心点重合，则该受压面必为水平面。

（ x ）3、在连续、均质、静止的液体中，液体内部各点的测压管水头保持相等。

（√）1、牛顿内摩擦力定律适用于急流。

（x ）2、若静水中某一点的相对压强小于0，则其绝对压强一定小于当地大气压。

填空题（每空1分，共20分）1、流体阻抗变形运动的特性称为粘滞性，其大小由粘滞系数来表征，它与切应力以及剪切变形速率之间符合牛顿内摩擦定律。

2、按运动要素是否随时间变化，把液体分为恒定流和非恒定流，其中各点运动要素都不随时间变化的流动称为恒定流。

3、按流体微团是否绕自身轴旋转，将流体运动分为有涡流和无涡流。

4、水头损失的从本质上讲都是液体质点之间相互摩擦和碰撞，或者说，都是液流阻力做功消耗的机械能。

5、液体运动的两种流态是层流和紊流。

6、雷诺数之所以能判别液流形态，是因为它反映了流体惯性力和粘滞力的对比关系。

7、对于不可压缩的液体，三元流动连续性方程为。

8、液体微团运动的四种基本形式分别为：平移、旋转、角变形和线变形。

9、以渠底为基准面，过水断面上单位重量液体具有的总机械能称为断面单位能量。

10、在明渠水流中，从缓流到急流过渡的局部水力现象叫水跌。

11、水流经过泄水建筑物时发生水面连续地光滑跌落的现象称为堰流。

12、在水力计算中，根据堰的体型特点，即按堰壁厚度与水头的相对大小，将堰分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰。

13、确定渗流系数的方法有：经验法、实验室测定法和现场测定法。

二、作图题（共14分）1、绘出图中各挡水面上的静水压强分布图。

（每题4分，共2题）2、绘出图中二向曲面上的铅垂水压力的压力体。

（每题3分三、简答题（每题6分，共2×6=12分）1、有哪两种描述液体运动的方法? 分别叙述这两种方法。

拉格朗日法以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。

欧拉法以考察不同流体质点通过固定的空间的运动情况来了解整个流体空间内的流动情况，即着眼于研究运动要素的分布场。

2、明渠均匀流形成的条件是什么？1、明渠中水流必须是恒定流2、渠道必须是长直棱柱形渠道，糙率系数沿程不变3、明渠中的流量沿程不变4、渠道必须是顺坡一，名词解释：1．连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的介质。