1、水力学（绪论、泄水建筇物下游的水流衔接与消能）-试卷 1及答案解析(总分：78.00，做题时间：90 分钟)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：4，分数：8.00)1.液体不能承受切力。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误2.液体的内摩擦力与正压力成正比，与作用面面积无关。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误3.速度越大，液体的内摩擦力越大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误4.计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误二、单项选择题(总题数：3，分数：6.00)5.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
2、数：2.00）_6.计算消力池池长的设计流量一般选择_。 ( )（分数：2.00）A.使池深最大的流量B.泄水建筑物的设计流量C.使池深最小的流量D.泄水建筑物下泄的最大流量7.下面几种情况，哪一种情况不需做消能工(h t 为下游水深；h c “为临界水跃的跃后水深)。 ( )（分数：2.00）A.h c “h t 105B.h c “h t 105C.h c “=h tD.h c “105h t三、填空题(总题数：9，分数：18.00)8.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）_9.液体的黏性系数随温度的增加而_，气体的黏性系数随温度的_而增加。（分数：2.00
3、10.单位质量力、运动黏度和动力黏度的常用单位分别为_、_、_。（分数：2.00）_11.已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图 1-5所示,则其切应力分布 y 为_分布，切应力最大值在_处。 （分数：2.00）_12.图 16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，则水体顶面所受切应力的方向与流向_，底面所受切应力的方向与流向_。 （分数：2.00）_13.从水跃发生的位置、水跃的稳定性以及消能效果综合考虑，底流消能的水跃流态以_水跃为佳，必须避免出现_水跃。（分数：2.00）_14.底流消能主要是通过_来消耗水流的动能，底流消能水力计算的任务是确定_。（分数：2.00
4、15.挑流消能的主要优点有_，缺点是_。（分数：2.00）_16.计算消力池池深的设计流量一般选择_。 ( )（分数：2.00）_四、简答题(总题数：1，分数：2.00)17.有一堰流，如图 9-11所示。其堰前水深不变，当下游水深为 h t 时，堰下游为远离式水跃，问当下游水深逐渐增大时，水流情况如何变化? （分数：2.00）_五、计算题(总题数：22，分数：44.00)18.20时水的重度为 =9789kNm 3 ，动力黏度为 =100510 -3 N.sm 2 ，求其运动黏度v。20时空气的重度 =1182Nm 3 ，运动黏度 v=0150cm 2 s，求其动力黏度。（分数：2.00
5、19.如图 12所示的黏度计，两筒间距 =03cm，内盛待测液体，悬挂着的内筒半径 r=20cm，高度h=40cm，外筒以角速度 =10rads 旋转，内圆筒不动，此时测得内筒所受力矩 M=4905N.m。试求该液体的动力黏度 。(假设内筒与外筒之间液体速度呈线性变化，内筒底部与该液体的相互作用力可以忽略不计。) （分数：2.00）_20.如图 13所示水流在平板上运动，靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布，E 点为抛物线端点，E 点处dudy=1，水的运动黏度 v=1010 -6 m 2 s，试求切应力沿断面的分布规律及 y=0cm，2cm，4cm 处的切应力。 （分数：2.00）_21.已
6、知活塞的直径 d=014m，长度 l=016m。活塞在汽缸内做往复运动，活塞与汽缸内壁的间隙=04mm，其间充满了 =01Pa.s 的润滑油。活塞运动速度 u=1.5ms，润滑油在间隙中的速度按线形分布，求活塞上所受到的摩擦阻力。（分数：2.00）_22.图 1-4为一个底面积为 50cm50cm、质量为 5kg的木块，沿着 5：12 的斜面向下以速度 u=025ms匀速运动。已知木块底面与斜面之间的油层厚度为 =1 mm，润滑油的比重为 092，求油的动力黏度 和运动黏度 v。 （分数：2.00）_23.已知 20时海水的密度 =103gcm 3 ，试求其比重和重度。（分数：2.00）_24
7、设水的体积弹性模量 K=21910 9 Pa，试问压强改变多少时，其体积才可以相对压缩 1?（分数：2.00）_25.如图 17所示，平板面积为 40cm45cm，厚度为 10cm，质量 m=5kg，沿着涂有厚度 =10mm 油的斜面向下做等速运动，其速度 u=10ms，带动油层的运动速度呈直线分布，求油的动力黏度 和运动黏度 v。( 油 =950kgm 3 ) （分数：2.00）_26.如图 18所示，两平行边界的缝隙内充满动力黏度为 的液体，其中有一面积为 A的极薄的平板在距上边界的距离 x处以速度 u平行移动。求平板所受的拖力 T(缝隙内的流速按直线分布)，平板在什么位置运动时所受的拖
8、力最小。 （分数：2.00）_27.如图 19所示的盛水容器，该容器以等角速度 绕中心轴(z 坐标轴)旋转。试写出位于 A(x，y，z)处单位质量所受的质量力分量的表达式。 （分数：2.00）_28.如图 95所示，无闸门控制的溢流坎，下游坎高 P 2 =6m，单宽流量 q=8m 3 s.m 时的流量系数m=045。求收缩断面水深 h c 及临界水跃的跃后水深 h c “。 （分数：2.00）_29.如图 96所示，无闸门控制的溢流坝，坝高 P=13m，单宽流量 q=9m 3 s.m 时的流量系数 m=045。若下游水深分别为 h t1 =7m，h t2 =455m，h t3 =3m，h t4
9、 =15m，试判断这 4个下游水深时的底流衔接形式。 （分数：2.00）_30.如图 97所示，无闸门控制的克一奥型曲线溢流坝，上、下游坝高分别为 P 1 =11m，P 2 =10m，过流宽度 b=40m，在设计水头下流量 Q=120m 3 s(m=049)，下游水深 h t =25m，(1)判别下游水流的衔接形式；(2)若需采取消能措施，就上述条件提出降低护坦消能池的轮廓尺寸。 （分数：2.00）_31.单孔水闸已建成消能池如图 98所示，池长 L B =16m，池深 d=15m。在图示的上、下游水位时开闸放水，闸门开度 e=1m，流速系数 =09。验算此时消能池中能否发生稍有淹没的水跃衔接
10、 （分数：2.00）_32.顶孔由平板闸门控制的溢流坝，有多种运用情况，其中一组为，当水头 H=2535 m 时，闸门开度e=15 m，坎高 P=85 m，流速系数 =09。下游水深与单宽流量的关系见下表。试选定这组消能池设计单宽流量 q ds 及 q dt 。 （分数：2.00）_33.如图 910所示，有一 WES型溢流坝，坝高 P=50m，连续式挑流鼻坎高 a=85m，挑角 =30。下游河床为第类岩基。坝的设计水头 H d =6m。下泄设计洪水时的下游水深 h t =65m。估算：(1)挑流射程；(2)冲刷坑深度；(3)检验冲刷坑是否危及大坝安全。 （分数：2.00）_34.某矩形断面
11、渠道中有一泄洪闸，闸门为平面闸门。已知闸上游水深 H=5m，下游水深 h t =25m，闸门开度 e=2m，垂向收缩系数 =06，流速系数 =095。试判别闸孔下游是否要做消能工。（分数：2.00）_35.设有一溢流坝，各部位的高程如图 912所示。当下泄单宽流量 q=15m 3 s.m 时，下游矩形断面河槽中的水深 h t =55m，坝趾收缩断面水深 h c0 =086m，流量系数 m=049。(1)求坝顶全水头 H 0 ;(2)求坝前水流总能量 E 0 ；(3)坝下游是否产生水跃?(4)判别坝下游是否要采取消能措施。 （分数：2.00）_36.单孔进水闸，设计单宽流量 q=12m 3 s.
12、m，流速系数 =095，其他数据如图 913所示。判别下游水流的衔接形式；若需要采取消能措施，设计这种条件下降低护坦消能池的轮廓尺寸。 （分数：2.00）_37.无闸门控制的克一奥型曲线溢流坝，上、下游坝高分别为 P 1 =11m，P t =10m,过流宽度 b=50m，在设计水头下流量 Q=150m 3 s(m=049),下游水深 h t =25m，(1)判别下游水流的衔接形式；(2)若需采取消能措施，就上述条件提出加筑消能坎的轮廓尺寸。（分数：2.00）_38.某水库溢流坝为单孔，坝面按 WES型曲线设计，坝末端设有挑角 为 35的挑坎。其他已知数据： (1)下泄流量 Q为 450m 3
13、s； (2)上游水位高程为 168865m；(3)下游水位高程为 166196m；(4)下游河床高程为 165730m；(5)溢流宽度与挑坎宽度相同，即 b为 30m；(6)坝下游河床岩基属类。其余尺寸如图 914所示。试计算下泄水流的射程和冲刷坑深度。 （分数：2.00）_39.某分洪闸建于宽度为 10m的矩形渠道中，底坎为衄线型低堰，流速系数为 0903，泄洪流量 q=110m 3 s.m，其他有关数据如图 915所示。试设计这种条件下降低护坦高程消能池的轮廓尺寸。 （分数：2.00）_水力学（绪论、泄水建筇物下游的水流衔接与消能）-试卷 1答案解析(总分：78.00，做题时间：90 分钟
14、)一、判断题请判断下列各题正误(总题数：4，分数：8.00)1.液体不能承受切力。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：2.液体的内摩擦力与正压力成正比，与作用面面积无关。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：3.速度越大，液体的内摩擦力越大。 ( )（分数：2.00）A.正确B.错误 解析：4.计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )（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)5.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：6.计算消力池池长的设计流量一般选择_。 ( )（分
15、数：2.00）A.使池深最大的流量B.泄水建筑物的设计流量C.使池深最小的流量D.泄水建筑物下泄的最大流量 解析：7.下面几种情况，哪一种情况不需做消能工(h t 为下游水深；h c “为临界水跃的跃后水深)。 ( )（分数：2.00）A.h c “h t 105B.h c “h t 105 C.h c “=h tD.h c “105h t解析：三、填空题(总题数：9，分数：18.00)8.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：9.液体的黏性系数随温度的增加而_，气体的黏性系数随温度的_而增加。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：减小、增加)解析：1
16、0.单位质量力、运动黏度和动力黏度的常用单位分别为_、_、_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：ms 2 、m 2 s、Nsm 2)解析：11.已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图 1-5所示,则其切应力分布 y 为_分布，切应力最大值在_处。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：线性、渠底 y=0)解析：12.图 16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，则水体顶面所受切应力的方向与流向_，底面所受切应力的方向与流向_。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：相反、相同)解析：13.从水跃发生的位置、水跃的稳定性以及消能效果综合考虑，底流消能的水跃流态
17、以_水跃为佳，必须避免出现_水跃。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：稍有淹没的、远驱水跃)解析：14.底流消能主要是通过_来消耗水流的动能，底流消能水力计算的任务是确定_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：水跃、消力池池长、池深)解析：15.挑流消能的主要优点有_，缺点是_。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：挑流消能的优点是可以不用在下游修建护坦，构造简单，便于维修；缺点是雾气大，尾水波动大)解析：16.计算消力池池深的设计流量一般选择_。 ( )（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：使池深最大的流量)解析：四、简答题(总题数：1，分数：2.00)17.有一堰流，如
18、图 9-11所示。其堰前水深不变，当下游水深为 h t 时，堰下游为远离式水跃，问当下游水深逐渐增大时，水流情况如何变化? （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：水跃逐渐向上游移动，然后变为临界水跃、淹没水跃。)解析：五、计算题(总题数：22，分数：44.00)18.20时水的重度为 =9789kNm 3 ，动力黏度为 =100510 -3 N.sm 2 ，求其运动黏度v。20时空气的重度 =1182Nm 3 ，运动黏度 v=0150cm 2 s，求其动力黏度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：对于水 对于空气 )解析：19.如图 12所示的黏度计，两筒间距 =03cm，内盛待测液
19、体，悬挂着的内筒半径 r=20cm，高度h=40cm，外筒以角速度 =10rads 旋转，内圆筒不动，此时测得内筒所受力矩 M=4905N.m。试求该液体的动力黏度 。(假设内筒与外筒之间液体速度呈线性变化，内筒底部与该液体的相互作用力可以忽略不计。) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：作用在侧壁上黏性切力产生的力矩为 )解析：20.如图 13所示水流在平板上运动，靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布，E 点为抛物线端点，E 点处dudy=1，水的运动黏度 v=1010 -6 m 2 s，试求切应力沿断面的分布规律及 y=0cm，2cm，4cm 处的切应力。 （分数：2.00）_正确答案：
20、正确答案：设流速分布 u=Ay 2 +By+C，利用给出的条件确定待定常数 A，B，C。 (1)根据实际流体的无滑移现象，当 y=0时，u=0，因此 C=0。 (2)当 y=004m 时，u=1ms，则有 1=A004 2 +B004 (3)E 点有 联立上述方程求得：A=一 600，B=49。 )解析：21.已知活塞的直径 d=014m，长度 l=016m。活塞在汽缸内做往复运动，活塞与汽缸内壁的间隙=04mm，其间充满了 =01Pa.s 的润滑油。活塞运动速度 u=1.5ms，润滑油在间隙中的速度按线形分布，求活塞上所受到的摩擦阻力。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：流速梯度 切
21、应力 = )解析：22.图 1-4为一个底面积为 50cm50cm、质量为 5kg的木块，沿着 5：12 的斜面向下以速度 u=025ms匀速运动。已知木块底面与斜面之间的油层厚度为 =1 mm，润滑油的比重为 092，求油的动力黏度 和运动黏度 v。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：木块在运动方向上的重力分量与润滑油的摩擦力相平衡，即 由于油层很薄，可以近似取润滑油中的速度为线性分布，即 )解析：23.已知 20时海水的密度 =103gcm 3 ，试求其比重和重度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：=1030kgm 3 ，比重: )解析：24.设水的体积弹性模量 K=219
22、10 9 Pa，试问压强改变多少时，其体积才可以相对压缩 1?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：dp= )解析：25.如图 17所示，平板面积为 40cm45cm，厚度为 10cm，质量 m=5kg，沿着涂有厚度 =10mm 油的斜面向下做等速运动，其速度 u=10ms，带动油层的运动速度呈直线分布，求油的动力黏度 和运动黏度 v。( 油 =950kgm 3 ) （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：26.如图 18所示，两平行边界的缝隙内充满动力黏度为 的液体，其中有一面积为 A的极薄的平板在距上边界的距离 x处以速度 u平行移动。求平板所受的拖力 T(缝隙内的流速按直
23、线分布)，平板在什么位置运动时所受的拖力最小。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：27.如图 19所示的盛水容器，该容器以等角速度 绕中心轴(z 坐标轴)旋转。试写出位于 A(x，y，z)处单位质量所受的质量力分量的表达式。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：离心力 F= )解析：28.如图 95所示，无闸门控制的溢流坎，下游坎高 P 2 =6m，单宽流量 q=8m 3 s.m 时的流量系数m=045。求收缩断面水深 h c 及临界水跃的跃后水深 h c “。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：29.如图 96所示，无闸门控制的溢流坝，坝高 P=13
24、m，单宽流量 q=9m 3 s.m 时的流量系数 m=045。若下游水深分别为 h t1 =7m，h t2 =455m，h t3 =3m，h t4 =15m，试判断这 4个下游水深时的底流衔接形式。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：30.如图 97所示，无闸门控制的克一奥型曲线溢流坝，上、下游坝高分别为 P 1 =11m，P 2 =10m，过流宽度 b=40m，在设计水头下流量 Q=120m 3 s(m=049)，下游水深 h t =25m，(1)判别下游水流的衔接形式；(2)若需采取消能措施，就上述条件提出降低护坦消能池的轮廓尺寸。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答
25、案： E 0 =H 0 +P 2 =124+10=1124(m) (2)消能池尺寸计算。 由式(95)代入式(94)整理得(取 095)： )解析：31.单孔水闸已建成消能池如图 98所示，池长 L B =16m，池深 d=15m。在图示的上、下游水位时开闸放水，闸门开度 e=1m，流速系数 =09。验算此时消能池中能否发生稍有淹没的水跃衔接。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：依题意 E 0 =27942250=544m，H=279424=394m，下游水深 h t =2624=2m 试算得： )解析：32.顶孔由平板闸门控制的溢流坝，有多种运用情况，其中一组为，当水头 H=2535
26、 m 时，闸门开度e=15 m，坎高 P=85 m，流速系数 =09。下游水深与单宽流量的关系见下表。试选定这组消能池设计单宽流量 q ds 及 q dt 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： 作 h“q及 h t 一 q辅助曲线图(图 99)，可见在 q=65m 2 s 时，(h c “一 h t )最大，故池深池长的设计流量应均为 q d =65m 2 s )解析：33.如图 910所示，有一 WES型溢流坝，坝高 P=50m，连续式挑流鼻坎高 a=85m，挑角 =30。下游河床为第类岩基。坝的设计水头 H d =6m。下泄设计洪水时的下游水深 h t =65m。估算：(1)挑流
27、射程；(2)冲刷坑深度；(3)检验冲刷坑是否危及大坝安全。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)对于 高坝忽略行近流速水头 上下游水位差：Z=P+H d 一 h t =50+665=495(m) 对于类岩石，查相关表取 K=15 冲刷坑深度 t s =Kq 0.5 Z 0.25 -h t =15 3266 0.5 495 0.25 一 65=1624(m) 对于高坝 S 1 S=P+H d 一 a=50+6-85=475(m) )解析：34.某矩形断面渠道中有一泄洪闸，闸门为平面闸门。已知闸上游水深 H=5m，下游水深 h t =25m，闸门开度 e=2m，垂向收缩系数 =06，流
28、速系数 =095。试判别闸孔下游是否要做消能工。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：h c0 “h t =25m，闸下游发生远离式水跃，要做消能工。)解析：35.设有一溢流坝，各部位的高程如图 912所示。当下泄单宽流量 q=15m 3 s.m 时，下游矩形断面河槽中的水深 h t =55m，坝趾收缩断面水深 h c0 =086m，流量系数 m=049。(1)求坝顶全水头 H 0 ;(2)求坝前水流总能量 E 0 ；(3)坝下游是否产生水跃?(4)判别坝下游是否要采取消能措施。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：H 0 =363m、E 0 =1863m，h c =284m，h c
29、02 =689mh t ，远离式水跃，需消能工。)解析：36.单孔进水闸，设计单宽流量 q=12m 3 s.m，流速系数 =095，其他数据如图 913所示。判别下游水流的衔接形式；若需要采取消能措施，设计这种条件下降低护坦消能池的轮廓尺寸。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：h c “=513mh t =3m，远驱水跃、d=21 m，L B =07569(548085)=240m。)解析：37.无闸门控制的克一奥型曲线溢流坝，上、下游坝高分别为 P 1 =11m，P t =10m,过流宽度 b=50m，在设计水头下流量 Q=150m 3 s(m=049),下游水深 h t =25m，(1)判别下游水流的衔接形式；(2)若需采取消能措施，就上述条件提出加筑消能坎的轮廓尺寸。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：h c “=2
