1、流体力学自考题模拟 2 及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下面说法中错误的是_（分数：2.00）A.当孔口直径与孔口形心在水面下的深度相比很小时，便可认为是小孔口B.当孔口断面上各点的水头相等时，这样的孔口为小孔口C.当 dH/10 时，应考虑不同高度上的水头不等，这样的孔口为大孔口D.孔口出流的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失2.从水管末端突然关阀开始，水击波传播过程中，四个阶段的传播波依次是_（分数：2.00）A.增压、减压、减压、增压B.减压、增压、减压、增压C.增压、减压、增压、减压D.减压、增压、增压、
2、减压3.在明渠中不可以发生的流动是_（分数：2.00）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4.明渠均匀流可能发生在_（分数：2.00）A.平坡棱柱形渠道B.顺坡棱柱形渠道C.逆坡棱柱形渠道D.天然河道中5.断面单位能量 e 随水深 h 的变化特点是_（分数：2.00）A.e 存在极小值B.e 存在极大值C.e 随 h 增加而单调减少D.e 随 h 增加而单调增加6.只适用于明渠均匀流流动状态的判别标准是_（分数：2.00）A.临界流速B.临界底坡C.弗劳德数D.临界水深7.下列各型水面曲线中，降水曲线是_（分数：2.00）A.M1 型B.S1 型C.M2 型D.C3
3、 型8.矩形修圆进口宽顶堰在 （分数：2.00）A.m0.32B.m=0.32C.m=0.36D.m0.369.渗流模型与实际渗流相比较_（分数：2.00）A.流量相同B.流速相同C.各点压强不同D.渗流阻力不同10.速度 v、长度 l、重力加速度 g 的无量纲集合是_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D.二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.游泳池长 25m，宽 10m，水深 1.5m，池底设有直径 10cm 的放水孔直通排水地沟，则放净池水所需的时间为 1。 （分数：2.00）12.在有压管道中，由于某种原因(如阀门突然起、闭，换向阀突然变换工位，水泵机
4、组突然停车等)，使水流速度突然发生变化，引起压强大幅度波动的现象，称为 1。 （分数：2.00）13.发生直接水击的条件是阀门关闭时间 1 一个相长。 （分数：2.00）14.有一预制的钢筋混凝土水管，断面为圆形，管径 d=1.0m，底坡 i=0.002，管壁粗糙系数 n=0.014，则最大设计充满度时的流量为 1。 （分数：2.00）15.正常水深 h 0 =1.85m，底宽 b=5m、粗糙系数 n=0.017，底坡 i=0.000 3 的矩形断面渠道，流量为 10m 3 /s，判别渠道中水流是 1。(填急流或缓流) （分数：2.00）16.某泄水建筑物下游梁道，泄流单宽流量 q=15m 3
5、 /s。若产生水跃，跃前水深 h“=0.8m，则跃后水深 h“为 1。 （分数：2.00）17.明渠缓流因流动边界急剧变化而发生的明渠急变流现象，称为 1。 （分数：2.00）18.在渗流模型的基础上，渗流可以按欧拉法的概念进行分类，根据流线是否平行直线，分为 1 和非均匀渗流。 （分数：2.00）19.有一普通完全井，半径为 0.2m，含水层厚度为 10m，土的渗透系数为 0.001m/s，抽水时井水深 4m，估算井的出水量为 1。 （分数：2.00）20.采用国际单位制进行量纲分析时，对于不可压缩流体，三个基本量纲分别是 1。 （分数：2.00）三、名词解释题(总题数：5，分数：15.00
6、)21.有压管流 （分数：3.00）_22.水力最优断面 （分数：3.00）_23.水跃 （分数：3.00）_24.薄壁堰 （分数：3.00）_25.运动相似 （分数：3.00）_四、简答题(总题数：3，分数：15.00)26.管嘴出流的水力特点是什么? （分数：5.00）_27.简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。 （分数：5.00）_28.宽顶堰形成淹没溢流的充分条件和必要条件是什么?淹没系数与哪些因素有关? （分数：5.00）_五、计算题(总题数：3，分数：30.00)29.远距离输水管路如图所示。拟采用钢筋混凝土管道，管道全长 l=10km，上游水库水位标高 171m，下游水
7、库水位标高 139m，管壁粗糙系数 n=0.014，输水流量约 0.7m 3 /s，试设计管径。 （分数：10.00）_30.一矩形进口宽顶堰，堰宽 b=2m，坎高 p 1 =p 2 =1m，上游堰上水头 H=2m，上游渠宽 B=3m，边墩为矩形，下游水深 h=2.8m，求通过的流量。(假设行近流速 v 0 可忽略不计) （分数：10.00）_31.经过孔口出流的流量 Q 与孔口直径 d、流体压强 p、流体密度 有关，试用量纲分析法确定流量的函数式。 （分数：10.00）_流体力学自考题模拟 2 答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：10，分数：20.
8、00)1.下面说法中错误的是_（分数：2.00）A.当孔口直径与孔口形心在水面下的深度相比很小时，便可认为是小孔口B.当孔口断面上各点的水头相等时，这样的孔口为小孔口C.当 dH/10 时，应考虑不同高度上的水头不等，这样的孔口为大孔口D.孔口出流的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失 解析：考点 本题主要考查的知识点为孔口出流的特点。 由于孔口沿流动方向的边界长度很短，因此水头损失只有局部损失。2.从水管末端突然关阀开始，水击波传播过程中，四个阶段的传播波依次是_（分数：2.00）A.增压、减压、减压、增压 B.减压、增压、减压、增压C.增压、减压、增压、减压D.减压、增压、增压、减压解析
9、：考点 本题主要考查的知识点为水击波的传播过程。 水击以波的形式传播，称为水击波。水击波典型的传播过程如下：设阀门在 t=0 瞬时关闭，第一阶段，增压波从阀门向管道进口传播；第二阶段，减压波从管道进口向阀门传播；第三阶段，减压波从阀门向管道进口传播；第四阶段，增压波从管道进口向阀门传播。3.在明渠中不可以发生的流动是_（分数：2.00）A.恒定均匀流B.恒定非均匀流C.非恒定均匀流 D.非恒定非均匀流解析：考点 本题主要考查的知识点为明渠流动的特点。 与有压管流相比较，明渠流动有以下特点：(1)明渠流动具有自由表面，沿程各断面的表面压强都是大气压，重力对流动起主导作用。(2)明渠底坡的改变对断
10、面的流速和水深有直接影响。而有压管流，只要管道的形状、尺寸一定，管线坡度变化对流速和过流断面面积无影响。(3)明渠局部边界的变化，如设置控制设备、渠道形状和尺寸的变化，改变底坡等，都会造成水深在很长的流程上发生变化。因此，明渠流动实际上存在均匀流和非均匀流。而在有压管流中，局部边界变化影响的范围很短，只需计入局部水头损失，仍按均匀流计算。4.明渠均匀流可能发生在_（分数：2.00）A.平坡棱柱形渠道B.顺坡棱柱形渠道 C.逆坡棱柱形渠道D.天然河道中解析：考点 本题主要考查的知识点为明渠均匀流形成的条件。 明渠均匀流形成的条件是位能沿程减少值等于沿程水头损失，而水流的动能保持不变。按这个条件，
11、明渠均匀流只能发生在底坡不变，断面形状、尺寸、壁面粗糙系数都不变的顺坡长直渠道中。在平坡渠道、逆坡渠道、非棱柱形渠道以及天然河道中都不能形成均匀流。5.断面单位能量 e 随水深 h 的变化特点是_（分数：2.00）A.e 存在极小值 B.e 存在极大值C.e 随 h 增加而单调减少D.e 随 h 增加而单调增加解析：考点 本题主要考查的知识点为断面单位能量随临界水深变化的特点。 如图所示，以水深 h 为纵坐标，单位断面能量 e 为横坐标，作 e=f(h)曲线，其间极小值为 e min 。e min (h=h c )点将 e=f(h)曲线分为上、下两支：上支(hh c )，断面单位能量随水深增加
12、而增加 下支(hh c )，断面单位能量随水深增加而减小 6.只适用于明渠均匀流流动状态的判别标准是_（分数：2.00）A.临界流速B.临界底坡 C.弗劳德数D.临界水深解析：考点 本题主要考查的知识点为明渠均匀流流动状态的判别。 临界流速、弗劳德数及临界水深作为判别标准是等价的，无论均匀流或非均匀流都适用，是普通标准。而临界底坡作为判别标准只适用于明渠均匀流，是专属标准。7.下列各型水面曲线中，降水曲线是_（分数：2.00）A.M1 型B.S1 型C.M2 型 D.C3 型解析：考点 本题主要考查的知识点为水面曲线的分析。 在各区域中，1、3 区域的水面线(M 1 、M 3 、S 1 、S
13、3 、C 1 、C 3 、H 3 、A 3 型水面线)是壅水曲线；2 区的水面线(M 2 、S 2 、H 2 、A 2 型水面线)是降水曲线。8.矩形修圆进口宽顶堰在 （分数：2.00）A.m0.32B.m=0.32C.m=0.36 D.m0.36解析：考点 本题主要考查的知识点为矩形修圆进口宽顶堰的流量系数。 矩形修圆进口宽顶堰，当 时， 当 9.渗流模型与实际渗流相比较_（分数：2.00）A.流量相同 B.流速相同C.各点压强不同D.渗流阻力不同解析：考点 本题主要考查的知识点为渗流模型与实际渗流的比较。 渗流模型是渗流区域的边界条件保持不变，略去全部土颗粒，认为渗流区连续充满流体，而流量
14、与实际渗流相同，压强和渗流阻力也与实际渗流相同的替代流场。10.速度 v、长度 l、重力加速度 g 的无量纲集合是_ A B C D （分数：2.00）A.B.C.D. 解析：考点 本题主要考查的知识点为无量纲量的计算。 速度的量纲是 LT -1 ，长度的量纲是 L，加速度的量纲是 LT -2 ，因此可求得，速度 v、长度 l、重力加速度 g 的无量纲集合是 二、第部分 非选择题(总题数：10，分数：20.00)11.游泳池长 25m，宽 10m，水深 1.5m，池底设有直径 10cm 的放水孔直通排水地沟，则放净池水所需的时间为 1。 （分数：2.00）解析：7.89h12.在有压管道中，由
15、于某种原因(如阀门突然起、闭，换向阀突然变换工位，水泵机组突然停车等)，使水流速度突然发生变化，引起压强大幅度波动的现象，称为 1。 （分数：2.00）解析：水击(或水锤)13.发生直接水击的条件是阀门关闭时间 1 一个相长。 （分数：2.00）解析：小于14.有一预制的钢筋混凝土水管，断面为圆形，管径 d=1.0m，底坡 i=0.002，管壁粗糙系数 n=0.014，则最大设计充满度时的流量为 1。 （分数：2.00）解析：0.91m 3 /s15.正常水深 h 0 =1.85m，底宽 b=5m、粗糙系数 n=0.017，底坡 i=0.000 3 的矩形断面渠道，流量为 10m 3 /s，判
16、别渠道中水流是 1。(填急流或缓流) （分数：2.00）解析：缓流16.某泄水建筑物下游梁道，泄流单宽流量 q=15m 3 /s。若产生水跃，跃前水深 h“=0.8m，则跃后水深 h“为 1。 （分数：2.00）解析：7.19m17.明渠缓流因流动边界急剧变化而发生的明渠急变流现象，称为 1。 （分数：2.00）解析：堰流18.在渗流模型的基础上，渗流可以按欧拉法的概念进行分类，根据流线是否平行直线，分为 1 和非均匀渗流。 （分数：2.00）解析：均匀渗流19.有一普通完全井，半径为 0.2m，含水层厚度为 10m，土的渗透系数为 0.001m/s，抽水时井水深 4m，估算井的出水量为 1。
17、 （分数：2.00）解析：0.033m 3 /s20.采用国际单位制进行量纲分析时，对于不可压缩流体，三个基本量纲分别是 1。 （分数：2.00）解析：M、L、T三、名词解释题(总题数：5，分数：15.00)21.有压管流 （分数：3.00）_正确答案：()解析：有压管流：流体沿管道满管流动的水力现象称为有压管流。22.水力最优断面 （分数：3.00）_正确答案：()解析：水力最优断面：当底坡 i、粗糙系数 n 和断面面积 A 一定，使流量 Q 最大的断面形状，也就是使水力半径 R 最大，即湿周 最小的断面形状，称为水力最优断面。23.水跃 （分数：3.00）_正确答案：()解析：水跃：明渠水
18、流从急流状态(水深小于临界水深)过渡到缓流状态(水深大于临界水深)时，水面骤然跃起的急变流现象。24.薄壁堰 （分数：3.00）_正确答案：()解析：薄壁堰：当堰壁厚 0.67H 时，过堰水流和堰壁只有一条边线接触，堰顶厚度对水流无影响，称为薄壁堰。25.运动相似 （分数：3.00）_正确答案：()解析：运动相似：指两个流动相应点速度方向相同，大小成比例。四、简答题(总题数：3，分数：15.00)26.管嘴出流的水力特点是什么? （分数：5.00）_正确答案：()解析：在孔口上对接长度为 34 倍孔径的短管，水通过短管并在出口断面满管流出的水力现象称为管嘴出流。水力机械化施工用水枪及消防水枪都
19、是管嘴的应用。管嘴出流虽有沿程水头损失，但与局部损失相比甚小，可忽略不计，水头损失仍只计局部损失。27.简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：明渠水流分为缓流、急流、临界流。 判别方法有： (1)临界速度，矩形断面： 28.宽顶堰形成淹没溢流的充分条件和必要条件是什么?淹没系数与哪些因素有关? （分数：5.00）_正确答案：()解析：宽顶堰形成淹没溢流的必要条件是下游水深高于堰顶；充分条件是下游水位影响到堰上水流由急流变成缓流，用公式表示为 h s =h-p“0.8H。淹没系数随淹没程度 h s /H 的增大而减小。五、计算题(总题数：3，分数
20、：30.00)29.远距离输水管路如图所示。拟采用钢筋混凝土管道，管道全长 l=10km，上游水库水位标高 171m，下游水库水位标高 139m，管壁粗糙系数 n=0.014，输水流量约 0.7m 3 /s，试设计管径。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解：Q=0.7m 3 /s，作用水头 H=171-139=32(m)，由 H=alQ 2 得 a=H/lQ 2 =32/(10 0000.7 2 ) 查混凝土管的比阻值表，n=0.014，d=0.8m 时，a=0.00663，最为接近，故选定管径为 800mm，且相应的输水流量为 30.一矩形进口宽顶堰，堰宽 b=2m，坎高 p 1
21、=p 2 =1m，上游堰上水头 H=2m，上游渠宽 B=3m，边墩为矩形，下游水深 h=2.8m，求通过的流量。(假设行近流速 v 0 可忽略不计) （分数：10.00）_正确答案：()解析：解：先判别堰流是否为淹没溢流。因 v 0 不计，H 0 =H，则 可知该堰流属于淹没溢流，查得淹没系数 s =0.84。又因 B6，需考虑侧收缩影响，计算侧收缩系数 流量系数 m 流量 Q 31.经过孔口出流的流量 Q 与孔口直径 d、流体压强 p、流体密度 有关，试用量纲分析法确定流量的函数式。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：解：量纲表如下 Q 的量纲 L 3 T -1 ；d 的量纲 L；p 的量纲 ML -1 T -2 ； 的量纲 ML -3 。 设 Q=Kd a p b c ，则 L 3 T -1 =KL a M b L -b T -2b M c L -3c L：3=a-b-3c T：-1=-2b M：0=b+c 得 则
