1、水力学（孔口出流、管嘴出流和有压管流）-试卷 1及答案解析(总分：96.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：7，分数：14.00)1.并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能损失也应相等。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误2.恒定管流的总水头线不可能沿流程上升，而测压管水头线可以沿流程上升，也可以沿流程下降。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误3.在等直径圆管中的有压管流一定是均匀流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误4.各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误5.图 6
2、-25所示虹吸管中 B点的压强水头和测压管水头均小于 0。 ( ) （分数：2.00）A.正确B.错误6.图 6-26所示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误7.设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径不能通过要求的设计流量。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误二、单项选择题(总题数：3，分数：6.00)8.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_9.图 6-27所示 A、B 两点间有两根并联管道，设管 1的沿程水头损失为 h f1 ，管 2的沿程水头损失为
3、h f2 。则 h f1 与 h f2 的关系为_。 ( ) （分数：2.00）A.h f1 h f2B.h f1 h f2C.h f1 =h f2D.无法确定10.图 6-28所示为坝身下部的 3根泄水管 a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是_。 ( ) （分数：2.00）A.a管B.b管C.c管D.无法确定。三、填空题(总题数：4，分数：8.00)11.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_12.在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程_；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程_。（分数：2.00）_13.图 6-29所示为一串联管段恒
4、定流。各管段流量 q v1 、q v2 、q v2 的关系为_。各管段流速 v 1 、v 2 、v 3 的关系为_。 （分数：2.00）_14.对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_；出口为淹没出流时，若下游水池中流速 v 2 =0，测压管水头线终点在_，若 v 2 0，测压管水头线应_下游水面。（分数：2.00）_四、计算题(总题数：34，分数：68.00)15.有一硬塑料输水管道，其沿程阻力系数可以表达为 =025Re 0.226 ，试推导出管道谢才系数、流量模数、比阻及沿程水头损失的表达式。（分数：2.00）_16.图 610为一直径为 1m、水深为 2m的圆柱形容器，若在容
5、器底部中心位置开一个直径为 0010m 的孔口让水流入一个底面直径为 1m、高为 2m的圆锥形容器中。当圆锥形容器中水深为 1m时，水面上升的速度为多少? （分数：2.00）_17.有一薄壁圆形孔口，其直径 d=10mm，水头 H=2m。现测得射流收缩断面的直径 d c =8mm，在 328s 时间内，经孔口流出的水量为 001 m 3 。试求该孔口收缩系数 、流量系数 、流速系数 及孔口局部阻力系数 。（分数：2.00）_18.薄壁孔口出流如图 611所示，直径 d=2cm，水箱水深恒定 H=2m。试求：(1)孔口流量 Q；(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量 Q；(3)管嘴收缩断面的真空度。
6、（分数：2.00）_19.有一串联管道如图 612所示，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：l 1 =125m，l 2 =75m，d 1 =150mm，d 2 =125mm， 1 =0030， 2 =0032，闸阀处的局部损失系数为 01，管道的设计输水流量为 Q=0025m 3 s。(1)分析沿程水头损失和局部水头损失在总水头损失中所占比例；(2)分别按长管和短管计算作用水头 H。 （分数：2.00）_20.一管道系统如图 613所示，各管段的长度分别为：l 1 =300m，l 2 =200m，l 3 =400m，管径d=300mm，沿程阻力系数 =003，闸阀处的局部损失系数为 007
7、，折管 A、B 处的局部损失系数分别为03、035。已知 z 1 =90m，z 2 =140m，p M =200kNm 2 ，试计算流量并绘制总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_21.有一长管道系统如图 614所示，A、C 两管上接水池，下接 B管，C 管连有水泵。已知各管段的长度均为 l=800m，各管段的直径均为 d=600mm，沿程阻力系数 =0025，水池水面高程 z=100m，水泵扬程 H m =100m，C 管流速为 v c =30ms。试计算各管段流量及 B管出口高程。 （分数：2.00）_22.在图 615的水力发电管路系统中，管径为 1m，管长为 320m，管道粗糙
8、系数为 0014，每个弯头局部损失系数均为 025，闸阀处局部损失系数为 045，上、下游水池液面差为 70m，流量为 2m 3 s，试求水轮机的效率为 075 时，水轮机的功率。 （分数：2.00）_23.如图 616所示，水池 A、B、C 由 3个管段相连，已知各管段的管径均为 d=300mm，管长均为L=1500m。沿程阻力系数 =004，各水池水面高程分别为 z A =60m，z B =30m，z C =15m。(1)判断各管段的流向；(2)计算各管段的流量及水头损失。 （分数：2.00）_24.有一并联管道，由 3支旧钢管组成(图 617)，各管段的长度、管径分别为：l 1 =100
9、0m，l 2 =600m，l 3 =1500m，d 1 =d 2 =147mm，d 3 =198mm，3 支管道的总流量为 Q=01m 3 s。试求 3支管道的流量及水头损失。 （分数：2.00）_25.有一串联管道如图 618所示，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：l 1 =2m，l 2 =15m，l 3 =5m。d 1 =50mm，d 2 =100mm，d 3 =75mm， 1 = 2 = 3 =0032，闸阀处的局部损失系数为 01，折管处的局部损失系数为 05，管道的设计输水流量为 Q=0035m 3 s。试计算作用水头H。 （分数：2.00）_26.有一虹吸管输水管道如图 61
10、9所示，虹吸管的长度、管径、沿程水头损失系数分别为：l 1 =10m，l 2 =5m，l 3 =15m，d=020m，=004，进口的局部损失系数为 06，折管处的局部损失系数为020。当虹吸管的最大安装高度为 55m，上游水面与管道出口中心点高差为 z=40m 时，试计算：(1)虹吸管的输水流量为多少?(2)虹吸管中的最大真空压强为多少?(3)绘制管道系统的总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_27.如图 620所示的离心泵抽水系统。已知抽水流量 Q=19Ls，提水高度 z=18m，吸水管直径为 d 吸 =0125m，压水管直径为 d 压 =0100m，吸水管长度 l 1 =8m，压
11、水管长度 l 2 =20m，沿程阻力系数为0042，吸水管进口局部阻力系数为 50，压水管出口局部阻力系数为 10，每个弯管和闸阀的局部阻力系数均为 017，离心泵最大允许真空值为 7m。(1)确定离心泵的最大安装高度；(2)计算离心泵的扬程；(3)绘制管道系统的总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_28.某水塔供水管道系统由 4段旧铸铁管组成(图 621)，其中 BC段为并联管段。已知管段长度分别为l=200m，l 1 =l 3 =100m，l 2 =121m，计算内径分别为 d=124mm，d 1 =d 2 =d 3 =99mm，结点 C的分流量为 q C =9Ls，进口流量为 Q
12、=21Ls，出口地面高程 z D 和水塔地面高程 z A 相同，试确定水塔高度。 （分数：2.00）_29.在图 622所示的沿程均匀泄流管道中，进口总流量为 Q，出口过境流量为 Q t ，单位长度沿程泄流量为 q，全管长 l的沿程泄流总量为 Q n =ql。假设水流处于层流区，试推导沿程均匀泄流沿程水头损失的表达式。 （分数：2.00）_30.如图 623所示，水塔向 B、C、D 3 点供水，已知流量 Q B =15Ls，Q C =Q D =10Ls，管径 d AB =199mm，d BC =149mm，d CD =99mm，管长 l AB =400m，l BC =300m，l CD =25
13、0m。水塔地面高程 z M =20m，供水点 D处地面高程 z D =15m，要求供水点 D处具有 h=15m的自由水头，试确定水塔高度 H。 （分数：2.00）_31.在图 6-24所示由铸铁管组成的环状管网中，各管段的比阻可按舍维列夫公式计算，各管段的长度、管径分别为： l 1 =l 2 =l 5 =l 7 =50m，l 2 =l 4 =l 6 =100m， d 1 =d 4 =d 7 =199mm，d 2 =d 3 =d 5 =d 6 =149mm，各结点的供水流量分别为 q 1 =一 100Ls，q 2 =q 4 =q 5 =20Ls，q 3 =15Ls，q 6 =25Ls。试对程序进
14、行适当修改并计算各管段的流量及水头损失。 （分数：2.00）_32.水箱用隔板分 A、B 两室如图 634所示，隔板上开一孔口，其直径 d 1 =4cm；在 B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径 d 2 =3cm。已知 H=3m，h 3 =05m，水恒定出流。试求：(1)h 1 ，h 2 ；(2)流出水箱的流量 Q。 （分数：2.00）_33.有一钢筋混凝土输水管道，输水流量 Q=550Ls，管长 l=3000m，内径 d=600mm，糙率 n=0013，试求管道的谢才系数、流量模数、比阻及沿程水头损失。（分数：2.00）_34.一串联管道系统如图 635所示，已知管径 d 1 =015m，d 2
15、 =025m，d 3 =015m，管长 L 1 =15m，L 2 =25m，L 3 =15m，上、下游水头差 H=12m，管道的沿程阻力系数分别为 1 =004， 2 =0033， 3 =0040，试求管道通过的流量，并绘制总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_35.如图 636所示的离心泵抽水管道系统，已知抽水流量 Q=30Ls，上、下水池的水面高程分别为 z 1 =30m，z 2 =55m，吸水管长度 l 1 =15m，管径 d 1 =200mm，压水管长度 l 2 =200m，管径 d 2 =150mm，各管段的沿程阻力系数均为 0038，各局部阻力系数分别为 阀 =50， 90
16、 =10， 闸 =010， 折 =011，水泵最大允许真空值为 7m。(1)确定水泵的最大安装高度；(2)计算水泵的扬程；(3)绘制管道系统的总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_36.如图 637所示的倒虹吸管，管径 d=1m，管长 L=50m，上、下游水头差 H=224m，设倒虹吸管的沿程阻力系数和局部阻力系数分别为：=002， 进 =05， 弯 =025， 出 =10，试求虹吸管通过的流量。 （分数：2.00）_37.有一虹吸管输水管道如图 638所示，虹吸管的长度、管径、粗糙系数分别为：l 1 =13m，l 2 =20m，l 3 =15m，d=10m，n=0014，进出口的局部
17、损失系数分别为 05 和 10，折管处的局部损失系数为 0183。(1)当上、下游水面差为 z=10m 时，虹吸管的输水流量为多少?(2)当虹吸管中的最大允许真空值为 h v =7m时，虹吸管的最大安装高度为多少? （分数：2.00）_38.在图 639所示的环状管网中，各管段的长度、管径分别为：l 1 =450m，l 2 =l 3 =500m，l 4 =400m，l 5 =550m，d 1 =d 5 =250mm，d 2 =150mm，d 3 =d 4 =200mm，各结点的供水流量分别为：q 1 =-80Ls，q 2 =15 Ls，q 3 =55Ls，q 4 =10Ls，试按舍维列夫公式计
18、算各管段的水头损失及流量。 （分数：2.00）_39.如图 640所示虹吸装置，管径 d=200mm，管长 AC=10m，CE=15m， A =05， B = D =09， E =18，=003，求： (1)通过虹吸管的恒定流流量 Q； (2)上、下游水位差 z。 （分数：2.00）_40.如图 641所示用水泵从蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管从河中引入，自流管管长 l 1 =20m，直径 d 1 =150mm，吸水管管长 l 2 =12m，直径 d 2 =150mm，两管的沿程水头损失系数 =0024，河的水面与水泵进口断面中点高差 h=20m，自流管的莲蓬头进口、出口入池、吸水管的莲蓬
19、头进口以及弯头的局部水头损失系数分别为 1 =02， 2 =1， 3 =6， 4 =03，水泵的进口断面的最大真空高度为 60m，求最大的抽水流量为多少? （分数：2.00）_41.图 642所示水银压差计装置，管长 L=75cm，管径 d=25cm，流速 v=3ms，沿程水头损失系数=002，进口局部水头损失系数 =05。计算水银液面高差 h p 。 （分数：2.00）_42.一水泵管道布置如图 643所示。已知流量 Q=6Ls，l 1 =35m，l 2 =15m，l 3 =2m，l 4 =15m，l 5 =3m，z=18m，水泵最大真空度 h v =6m，管径 d=75mm，沿程水头损失系
20、数 =004，局部水头损失系数 1 =8， 2 = 3 = 4 =03， 5 =10。取动能修正系数为 1。(1)确定水泵允许安装高度 h s ；(2)计算水泵总扬程 H；(3)定性绘出水泵管道的总水头线和测压管水头线，并标明有关的符号。（分数：2.00）_43.一水电站压力引水管道如图 644所示。已知管长 L=90m，管径 d=03m，沿程水头损失系数=003，进口局部水头损失系数 1 =05，转弯局部水头损失系数 2 =03。在距管道出口 l=30m处设一水银测压计，其液面差h=05m，较低的水银液面至管轴的高度 h=15m。(1)求此高度的流量 Q及水头 H；(2)定性绘出此管道的总水
21、头线及测压管水头线。 （分数：2.00）_44.用长度为 l的两条平行管道由水池 A向水池 B输水，如图 645所示。已知管径 d 2 =2d 1 ，两管的糙率 n相同。忽略局部水头损失。求两管通过的流量比 Q 1 Q 2 。(按长管计算) （分数：2.00）_45.图 646所示为一从水箱引水的水平直管。已知管径 d=20cm，管长 L=40m，局部水头损失系数：进口 1 =05，阀门 2 =06。当通过流量 Q=02m 3 s 时，在相距L=10m 的 11断面及 22断面间装一水银压差计，其液面高差h=4cm。求作用水头 H。 （分数：2.00）_46.一直径沿程不变的输水管道，连接两水
22、池如图 6-47所示。已知管道直径 d=300mm，管道全长 L=90m，沿程水头损失系数 =003，局部水头损失系数：进口 1 =05，转弯 2 =03，出口 3 =10。出口中心在下游水面以下深度 h 2 =23m。在距出口 l=30m处有一水银测压计，其液面高差h=05m，较低的水银液面至管轴的高度 h=15m。试确定：(1)通过管道的流量 Q；(2)两水池的水位差z。 （分数：2.00）_47.图 648所示虹吸管上、下游水位差 H=5m，水头损失从 1点至 4点为 ，其中从 1到 2的水头损失为 ，22 断面处测压管水面 55低于 22断面形心 7m。求 22断面形心高于上游水面的高
23、度z。 （分数：2.00）_48.一管路如图 649所示。管段 AB与 BC的长度、直径与材质相同，通过流量为 Q 0 。若在 AB段再并联一段与 AB完全相同的管段(如图中虚线所示)，且水头 H保持不变，问并联后管道的总流量 Q与原流量Q。之比为多少?(可按长管计算，设沿程水头损失系数在此过程中不变)。 （分数：2.00）_水力学（孔口出流、管嘴出流和有压管流）-试卷 1答案解析(总分：96.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：7，分数：14.00)1.并联管道中各支管的单位机械能损失相同，因而各支管水流的总机械能损失也应相等。 ( )（分数：2.00）A.正确
24、B.错误 解析：2.恒定管流的总水头线不可能沿流程上升，而测压管水头线可以沿流程上升，也可以沿流程下降。 ( )（分数：2.00）A.正确 B.错误解析：3.在等直径圆管中的有压管流一定是均匀流。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：4.各并联支管的水头损失相同，所以其水力坡度也相同。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：5.图 6-25所示虹吸管中 B点的压强水头和测压管水头均小于 0。 ( ) （分数：2.00）A.正确B.错误 解析：解析：与基准面有关6.图 6-26所示两个容器由两根直管相连，两管的管径、管长及糙率均相同，所以通过的流量相等。 ( )（分数：2.
25、00）A.正确 B.错误解析：7.设计管道时，若选用的糙率大于实际的糙率，则求得的管道直径不能通过要求的设计流量。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：二、单项选择题(总题数：3，分数：6.00)8.单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。（分数：2.00）_解析：9.图 6-27所示 A、B 两点间有两根并联管道，设管 1的沿程水头损失为 h f1 ，管 2的沿程水头损失为 h f2 。则 h f1 与 h f2 的关系为_。 ( ) （分数：2.00）A.h f1 h f2B.h f1 h f2C.h f1 =h f2 D.无法确定解析：10.图 6-28所示为坝
26、身下部的 3根泄水管 a、b、c，其管径、管长、上下游水位差均相同，则流量最小的是_。 ( ) （分数：2.00）A.a管 B.b管C.c管D.无法确定。解析：三、填空题(总题数：4，分数：8.00)11.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：12.在管道断面突然扩大处，测压管水头线沿程_；在管道断面突然缩小处，测压管水头线沿程_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：上升、下降)解析：13.图 6-29所示为一串联管段恒定流。各管段流量 q v1 、q v2 、q v2 的关系为_。各管段流速 v 1 、v 2 、v 3 的关系为_。 （分数：2.0
27、0）_正确答案：(正确答案：q v1 =q v2 =q v3 、v 1 v 2 v 3)解析：14.对于有压管流出口为自由出流时，测压管水头线终点在_；出口为淹没出流时，若下游水池中流速 v 2 =0，测压管水头线终点在_，若 v 2 0，测压管水头线应_下游水面。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：管中心、下游水面、低于)解析：四、计算题(总题数：34，分数：68.00)15.有一硬塑料输水管道，其沿程阻力系数可以表达为 =025Re 0.226 ，试推导出管道谢才系数、流量模数、比阻及沿程水头损失的表达式。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：谢才系数 流量模数 比阻 沿程水头损
28、失 )解析：16.图 610为一直径为 1m、水深为 2m的圆柱形容器，若在容器底部中心位置开一个直径为 0010m 的孔口让水流入一个底面直径为 1m、高为 2m的圆锥形容器中。当圆锥形容器中水深为 1m时，水面上升的速度为多少? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：锥形容器中水深为 1m时，体积为： 此时圆柱形容器水深为： )解析：17.有一薄壁圆形孔口，其直径 d=10mm，水头 H=2m。现测得射流收缩断面的直径 d c =8mm，在 328s 时间内，经孔口流出的水量为 001 m 3 。试求该孔口收缩系数 、流量系数 、流速系数 及孔口局部阻力系数 。（分数：2.00）_正确
29、答案：(正确答案：(1)孔口收缩系数： (2)流量系数： (3)流量系数： (4)孔口局部阻力系数： )解析：18.薄壁孔口出流如图 611所示，直径 d=2cm，水箱水深恒定 H=2m。试求：(1)孔口流量 Q；(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量 Q；(3)管嘴收缩断面的真空度。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1) (2) (3)管嘴收缩断面真空度 )解析：19.有一串联管道如图 612所示，各管段的长度、管径、沿程阻力系数分别为：l 1 =125m，l 2 =75m，d 1 =150mm，d 2 =125mm， 1 =0030， 2 =0032，闸阀处的局部损失系数为 01，管
30、道的设计输水流量为 Q=0025m 3 s。(1)分析沿程水头损失和局部水头损失在总水头损失中所占比例；(2)分别按长管和短管计算作用水头 H。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：20.一管道系统如图 613所示，各管段的长度分别为：l 1 =300m，l 2 =200m，l 3 =400m，管径d=300mm，沿程阻力系数 =003，闸阀处的局部损失系数为 007，折管 A、B 处的局部损失系数分别为03、035。已知 z 1 =90m，z 2 =140m，p M =200kNm 2 ，试计算流量并绘制总水头线和测压管水头线。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )
31、解析：21.有一长管道系统如图 614所示，A、C 两管上接水池，下接 B管，C 管连有水泵。已知各管段的长度均为 l=800m，各管段的直径均为 d=600mm，沿程阻力系数 =0025，水池水面高程 z=100m，水泵扬程 H m =100m，C 管流速为 v c =30ms。试计算各管段流量及 B管出口高程。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)对于 C管，列水池与 M点的能量方程： (2)对于 A管，列水池与 M点的能量方程： v A =177ms， Q A =v A A=050m 3 s v c =30ms， Q C =v C A=085m 3 s Q B =Q A +Q
32、 C =135m 3 s， (3)对于 B管，列出口与 M点的能量方程： )解析：22.在图 615的水力发电管路系统中，管径为 1m，管长为 320m，管道粗糙系数为 0014，每个弯头局部损失系数均为 025，闸阀处局部损失系数为 045，上、下游水池液面差为 70m，流量为 2m 3 s，试求水轮机的效率为 075 时，水轮机的功率。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： =8gC 2 =898567 2 =00244 )解析：23.如图 616所示，水池 A、B、C 由 3个管段相连，已知各管段的管径均为 d=300mm，管长均为L=1500m。沿程阻力系数 =004，各水池水面高程分别为 z A =60m，z B =30m，z C =15m。(1)判断各管段的流向；(2)计算各管段的流量及水头损失。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：假设流向为 AB和 AC 由连续条件：Q 1 =Q 2 +Q 3 ，解得：v 1 =v 2 +v 3 (3) 联立(1)、(2)、(3)得：v 2 =0394ms，v 2 =1669ms 根据实际情况分析，只有 v 2 =0394ms 是合理解，其他 3个是增根和不合理解(流向与假设不符)。因此可得： v 1 =1669ms，v 2 =0394ms，v 3 =1275ms Q 1 =0118m 3
