1、注册公用设备工程师（动力基础考试-上午-流体力学）模拟试卷 1 及答案与解析一、单项选择题1 关于流体的压缩性和膨胀性，下述说法中正确的是( )。（A）流体受压，压强增大时，导致流体体积缩小，密度增加的性质，称为流体的压缩性；流体受热，温度上升时，导致流体体积增大，密度增大的性质，称为流体的膨胀性（B）流体受压，压强减小时，导致流体体积增大，密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受热，温度上升时，导致流体体积增大，密度增大的性质，称为流体的膨胀性（C）流体受压，压强增大时，导致流体体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受热，温度上升时，导致流体体积增大，密度减小的性质，称为流体的膨胀
2、性（D）流体受压，压强增大时，导致流体体积缩小，密度减小的性质，称为流体的压缩性；流体受热，温度上升时，导致流体体积增大，密度减小的性质，称为流体的膨胀性2 流体的内摩擦力 T，单位面积上的内摩力 ，流体动力粘度系数 和运动粘度v，它们之间的关系正确的是( )。（A）（B）（C）（D）3 如图所示，有一 08m02m 平板在油面上作匀速水平运动，平板和固定边界的距离 =1mm。当平板运动速度 u=2ms 时，测得平板的拖动力 T=368N，则油的动力粘度是( ) 。（A）05Pa.s（B） 015Pa.s（C） 115Pa.s（D）23Pa.s4 下面关于压强的说法，正确的是( )。（A）绝对
3、压强加相对压强等于大气压强（B）相对压强加大气压强等于绝对压强（C）绝对压强大于相对压强，也大于大气压强（D）某一点的相对压强和绝对压强都是正值5 一封闭水箱，在水箱侧面安有测压管连通压力表。测压管中心至压力表的高度z=05m，至水箱内水面的水深 h=20m。已知压力表的读数为 49kN m ，则水箱中水面的相对压强 p0 及其真空度 pk 是( )。（A）p 0=一 49kNm 2，p k=20m（B） p0=一 98kNm 2，p k=20m 水柱（C） p0=一 98kNm 2，p k=10m 水柱（D）p 0=一 49kNm 2，p k=10m 水柱6 在如图所示的四种容器中，容器的容
4、量相同 V1=V2=V3=V4=V，水深相等h1=h2=h3=h4=h。比较作用在四种容器底面上静水总压力之间的大小关系，正确的是( )。（A）P 1=P2=P3=P4（B） P2=P4，P 1P 3，P 1P 4（C） P1P 3，P 1=P4，P 1P 4（D）P 3P 2P 4P 17 如图所示，矩形闸门，高 a=3m，宽 b=2m，闸门上端在水面下的深度 h1=1m，则作用在闸门上的静水总作用力大小 P 和作用点位置 h0 为( ) 。（A）P=147kN ，h D=25m（B） P=147kN，h D=28m（C） P=294kN，h D=28m（D）P=294kN ，h D=25m
5、8 下面关于迹线和流线的说法中，正确的是( )。（A）流体质点的运动轨迹称为迹线，迹线上流体质点的流速矢量构成了流线（B）在实际流体的流动中，流线和迹线两者相重合（C）迹线是指某一质点的运动轨迹，流线是指某一时刻流场中的空间曲线，且在该曲线上所有质点的流速矢量都与这条曲线相切（D）迹线可以相交，也可以是一条折线。同样，流线可以相交，也可以是一条折线9 关于恒定流与非恒定流、均匀流和非均匀流的判断，下面说法中正确的是( )。（A）流场中各质点的流体运动参数不随流程的变化而变化的流体流动称为恒定流，否则称为非恒定流（B）流场中各质点的流体运动参数不随时间和流程的变化而变化的流体流动称为恒定流，否则
6、称为非恒定流（C）流场中同一流线上各质点的流速矢量沿流程不变的流体流动称为均匀流，否则称为非均匀流（D）流场中同一流线上各质点的流速矢量不随时间而变化的流体流动称为均匀流，否则称为非均匀流10 关于渐变流，下述说法中错误的是( )。（A）将非均匀流分为渐变流和急变流，渐变流是指各流线接近于平行直线的流动（B）渐变流的过流断面近似为平面（C）恒定渐变流过流断面上流体动水压强近似地按静水压强分布（D）渐变流过流断面上各点的位置水头、压力水头和流速水头之和 等于常数11 有一段管路如图所示，过流断面 1-1 处的管径 d1=02m ，位置高度 h1=20m，压强水头 水柱。过流断面 2-2 处的管径
7、 d2=04m ，位置高度h2=4 0m，压强水头 断面平均流速 v2=10m s 。说明管路中水流的流动情况，正确的是( ) 。（A）水流由断面 1-1 流向断面 2-2（B）水流由断面 2-2 流向断面 1-1（C）管中的水流不流动（D）水流流动情况不能确定12 如图所示，有一引水管道从水塔中引水。水塔水位恒定，水头差 H=9m，管道直径 d=250mm，引水流量 Q=200Ls，则水流的总水头损失为( )。（A）1207m（B） 815m（C） 90m（D）207m13 如图所示，水平河床上有一溢流水坝，坝段长为 L，通过流量为 Q 时，坝上游水深为 H，溢流水坝下游收缩断面水深为 hc
8、，求水流对坝体的作用力。应用动量方程来求解这一问题时，下面的求解过程中，错误的是( )。（A）取断面 1-1 和断面 CC 之间的水体为控制体，忽略水面空气和河床及水坝对水体的摩擦力（B）列出控制体 x 方向的动量方程 P1Pc 一 Rx=pQ(v1 一 vc);Rx=P1 一 Pc 一 Q(c1一 vc)Rx 为坝体对水体的反作用力（C）断面 1-1 和断面 CC 符合渐变流条件，断面上的动水压强可以按静水压强计算（D）断面 11 和断面 CC 的流速为 将相应数据代入，便可以求得 Rx，而水流对坝体的作用力就是 Rx=一 Rx14 假设圆管流动的临界雷诺数 Rek=2300，今有 15的水
9、在内径 d=20mm 的圆管中以流速 v=0 8ms 在管中流动，则管中水流的流动是什么流态，如管内保持层流状态，其最大的流速是多少，正确的答案是( )。（A）层流，16ms（B）紊流，0131ms（C）层流，008ms（D）紊流，082ms15 流体力学中雷诺数 Re 所表示的力学意义，是它代表水流中哪两种力的对比关系( )。（A）惯性力重力（B）表面张力惯性力（C）惯性力粘滞力（D）粘滞力重力16 关于达西公式 和沿程阻力系数 的说法中，正确的是( )。（A）达西公式是均匀流沿程水头损失的普遍计算式，对层流和紊流都适用。层流的沿程阻力系数只与雷诺数有关，紊流中沿程阻力系数与雷诺数和壁面的粗
10、糙度这两个因素有关（B）达西公式是均匀流沿程水头损失的计算式，只适用于层流流动。沿程阻力系数只与雷诺数有关（C）达西公式是恒定流沿程水头损失的计算式，只适用于紊流流动。沿程阻力系数与雷诺数和壁面的粗糙度有关（D）达西公式是均匀流沿程水头损失的普遍计算式，适用于层流和紊流的计算。阻力系数只与流体的动力粘度或运动粘度有关17 已知城市某一水平输水管，管的长度 l=4000m，管的直径 d=250mm，管的沿程阻力系数 =0023，若要保证输水管通过的流量 Q=50Ls ，则输水管进口所需要的水压是( ) 。（A）479kPa（B） 2872kPa（C） 907kPa，（D）1914kPa18 某输
11、油管道，其直径 d=015m。为测定油的运动粘度 v，管中通过流量Q=016m 3 s 时，在相距 l=500m 的 A、B 两点测得压强 pA=3Pa，p B=2Pa，则油的运动粘度 v 等于( ) 。（A）51210 -6m2s（B） 51210-4m2s（C） 15210-6m2s（D）15210 -4m2s19 如图所示，河道中有一圆柱形的桥墩，圆柱的直径 d=10m，水深 h=30m ，河水的流速 v=32ms ，则桥墩所受的绕流阻力 R 为( )。（A）66kN（B） 132kN（C） 66kN（D）132kN20 如图所示，一薄壁小孔口直径 d1=50mm，作用水头 H1=25m
12、 ，一圆柱形外管嘴直径 d2=50mm，作用水头 H2=25m。分别求出它们的出流流量 Q1 和 Q2，正确的答案是( ) 。（A）Q 1=838Ls，Q 2=838Ls（B） Q1=8381s，Q 2=1127L s（C） Q1=1127L s ，Q 2=1127Ls（D）Q 1=1127Ls，Q 2=838Ls21 在管路的水力计算中，下述关于长管和短管、简单管路与复杂管路的说法，正确的是( ) 。（A）长管只考虑沿程水头损失，短管只考虑局部水头损失。简单管路是指管径、粗糙系数和流量沿程不变的单管，复杂管路是指管径、粗糙系数或流量沿程变化或沿程分叉的管路（B）长管只考虑沿程水头损失，短管要
13、考虑流速水头损失、局部水头损失和沿程水头损失。简单管路是指管径、粗糙系数和流量沿程不变的单管，复杂管路是指管径、粗糙系数或流量沿程变化或沿程分叉的管路（C）长管要考虑局部水头损失和沿程水头损失，短管只考虑局部水头损失。简单管路是指管径沿程不变的单管，复杂管路是指管径沿程变化或沿程分叉的管路（D）长管只考虑沿程水头损失，短管要考虑流速水头损失、局部水头损失和沿程水头损失。简单管路是指管径和粗糙系数沿程不变但沿程分叉的管路22 在串联管路和并联管路的计算中，下面的说法中，正确的是( )。（A）串联管路各段的水头损失相同，各段的流量也相同（B）串联管路总水头损失为各段水头损失之和，各段的流量相同（C
14、）并联管路总水头损失为各段水头损失之和，总流量也是各段流量之和（D）并联管路各段水头损失不同，各段的流量也不同23 如图所示的虹吸管，上下游水位差月=15m，B 点到上游水面差 Z=05m ，虹吸管的直径 d=05m，B 点之前的长度为 21m，之后为 9m，总长度 l=(21+9)m=30m。进口水阀的阻力系数 1=25，折角弯管的阻力系数 2=055，出口淹没的阻力系数 3=10，沿程阻力系数 =003。则通过虹吸管的流量和 B 点的真空度是( )。（A）0421m 3s 和 151m 水柱（B） 421m 3s 和 651m 水柱（C） 421m 3s 和 851m 水柱（D）842m
15、3s 和 951m 水柱24 水流在直径为 d 的圆管中满流流动时，湿周 和水力半径 R 分别是( )。（A）（B）（C）（D）25 形成明渠均匀流的水力特征需要一定的条件，下述所包括的条件中，错误的是( )。（A）明渠中水流必须是恒定的，渠道的流量沿程保持不变，没有水流汇人或分出（B）明渠必须是长而直的棱柱形渠道（C）渠道边壁的粗糙情况沿程不变，渠道沿程没有建筑物的局部干扰（D）渠道的底坡 i 沿程不变，可以顺坡、平坡或逆坡26 有一梯形断面的长渠道，已知渠道底宽 b=6m，水深 h=2m，边坡系数m=1 75，粗糙系数 n=0024，渠道底坡 i=1：4000，则通过渠道的平均流速 v 和
16、流量 Q 是( ) 。（A）v=1805ms,Q=459m 3s（B） v=241ms，Q=353m 3s（C） v=0805ms，Q=153m 3s（D）v=0403ms ，Q=7 7m 3s27 下述关于明渠均匀流水力最优断面的说法中，错误的是( )。（A）渠道断面积 A、渠道底坡 i、粗糙系数 n 一定时，使流量 Q 达到最大值的断面是水力最优断面（B）流量 Q、渠道底坡 i、粗糙系数 n 一定时，使过水断面积最小的断面是水力最优断面（C）渠道底坡 i、粗糙系数 n 一定时，通过流量 Q 的半圆形渠道断面是水力最优断面（D）渠道底坡 i、粗糙系数 n 一定时，通过流量 Q 的梯形渠道断面
17、是水力最优断面28 从作用力角度分析，下列几种渠道中能够产生均匀流的是( )。（A）断面不变的平底坡的渠道（B）断面不变的正底坡长渠道（C）断面不变的反底坡渠道（D）变断面的正底坡长渠道29 明渠水流有缓流、临界流和急流三种流态。下面叙述关于流态判别的说法，错误的是( ) 。（A）根据渠道断面的平均流速 v 和干扰波在静水中传播速度 C 的对比，vC 为缓流，v=C 为临界流， vC 为急流（B）取弗劳德数 为缓流，Fr=1 为临界流， Fr1 为急流（C）临界流对应的水深称为临界水深 hk，hh k 为缓流，h=h k 为临界流，hh k 为急流（D）渠道水深 h 等于临界水深 hk 时，对
18、应的渠道底坡定义为临界底坡 ik，ii k 为缓流，i=i k 为临界流， i ik 为急流30 在流体力学中，渗流的研究是指( )。（A）研究水在土壤或岩石孔隙中的流动（B）研究地下河道的水流流动（C）用一假想的内部没有固体颗粒填充，渗流充满全部流动空间的渗流流场来进行研究（D）对地下管网流动的研究31 用测定达西定律的实验装置测定土壤的渗透系数 k，如图所示，已知圆筒直径d=30cm，两测压孔的距离 l=50cm，测得 h=72cm，5h 的渗透水量为 75L，则土壤的渗流系数和渗流流速是( )。（A）9210 -3ms，13 210 -4ms（B） 4110 -5ms ，5910 -5m
19、s（C） 9210 -3ms ，13210 -3ms（D）4110 -4ms，5 910-5ms32 如图所示，一集水廊道底位于不透水层上，H 为地下水含水层厚度， h 为廊道中的水深，L 为影响范围，L 以外的地下水不受廊道的影响，则集水廊道单侧单宽渗流量 q 的计算式是( ) 。（A）（B）（C）（D）33 有一闸孔泄流的模型试验，在长度比尺 1=10 的模型上测得流量 Qm=112Ls，在模型某点上测得流速 vm=192cms，则相应的原型流量和原型流速分别是 ( )。（A）607m 3s，354ms（B） 354m 3s ，607m s（C） 607m 3s ，607m s（D）354
20、m 3s，354ms34 如图所示，一直径为 d，长度为 l 的圆柱体，放在来流流速为 U0 的均匀流速场中，流体的密度为 ，动力粘度为 ，则圆柱体绕流阻力 D 的表达式为( ) 。（A）（B） D=CDldU0（C）（D） 上述式中35 在管道的流体流动中，减小阻力可以增加过流流量。下述减少阻力的措施中，错误的是( ) 。（A）采用流线型或圆角型等平顺的管道进口（B）用渐变管的连接代替突变连接（C）在流体内投加极少量的化学添加剂，以减小流体的摩擦力（D）用刚性管边壁代替柔性管边壁注册公用设备工程师（动力基础考试-上午-流体力学）模拟试卷 1 答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题
21、解析】 流体的压缩性，一般用压缩系数来表示 对某一流体，它的密度随压强的增大而增大，而流体的体积则随压强的增大而减小。流体的膨胀性，一般用热胀系数来表示 对于某一流体，随着流体温度上升，流体的密度是减小的，相应的流体体积是增加的。因此正确的答案应该是 C。【知识模块】 流体力学2 【正确答案】 D【试题解析】 根据牛顿内摩擦定律，处于相对运动的两层相邻流体之间的切应力为 而 式中 流体的密度；v单位速度梯度作用下切应力对单位体积质量作用产生的阻力加速度。故正确的关系应是 D。【知识模块】 流体力学3 【正确答案】 C【试题解析】 由牛顿内摩擦定律，平板所受阻力等于平板的拖动力， 设平板所带动的
22、油的速度成直线分布，则油的动力粘度为所以应选择答案 C。【知识模块】 流体力学4 【正确答案】 B【试题解析】 绝对压强 p是以绝对真空为零点起算的压强，大气压强 pa 是指当地同高程大气的绝对压强，p 和 pa 都是正值。相对压强 p 是以大气压强 pa 为零点起算的压强，三者之间的关系为 p=p一 pa。如图所示，其中 p和 pa 都是正值， p 值则可正可负，如图中的 pA 为正值，p B 为负值。分析三者之间的关系，可知只有 B 的答案是正确的。【知识模块】 流体力学5 【正确答案】 C【试题解析】 列方程式求出水箱中水面上的相对压强 p0+pgh=p+pgz 水箱中水面的相对压强 p
23、0=pg(z 一 h)+p=98(0520)kNm 2+49kNm 2=一98kNm 2=一 10m 水柱得水箱中水面的相对压强为一 98kNm 2，真空度为 10m 水柱。所以正确的答案是 C。【知识模块】 流体力学6 【正确答案】 D【试题解析】 由于 h1=h2=h3=h4=h，作用在四种容器底面上的压强都相同，p=pgh。又由于四种容器的容量 (即体积)相同，V 1=V2=V3=V4=V，比较四种容器的形状，判断 b3b 2，b 4b 1，即各容器的底面积 A3A 2A 4A 1。而静水总压力 P=ghA，可得到 P3 P2P 4；P 1。所以正确答案应该是 D。【知识模块】 流体力学
24、7 【正确答案】 B【试题解析】 本题可以用解析法或图解法求解。(1)用解析法计算 1)静水总压力 P=ghcA 其中=1000kgm 3，而代入上式得P=ghcA=9810002 56N=147kN；2)压力中心代入上式中，得压力中心(2)用图解法求解；1)绘制静水压力分布图，静水总压力 P=b，其中压力梯形面积 为将 b=2m，代入公式 P=b中得 P=7352kN=147Kn ；2)压力中心可以通过作图方法得到 E 点，再通过 E 点沿压力 P 方向交于受压面上的 D 点，这便是压力中心。压力作用点距底边缘h0=(412)m=28m 由解析法或图解法，都可得到本题的答案为 B。【知识模块
25、】 流体力学8 【正确答案】 C【试题解析】 根据定义：流体质点的运动轨迹称为迹线。流线是某时刻流场中画出的一条空间曲线，在该曲线上所有质点的流速矢量均与此曲线相切。因此正确的答案是 C。【知识模块】 流体力学9 【正确答案】 C【试题解析】 根据定义：流场中每一质点的运动参数都不随时间而变化的流体流动称为恒定流，否则称为非恒定流。流场中同一流线上各质点的流速矢量沿流程不变的流体流动称为均匀流，否则称为非均匀流。因此只有 C 的说法是正确的。【知识模块】 流体力学10 【正确答案】 D【试题解析】 在非均匀中，为了便于研究，常按流线沿程变化的缓急程度分为渐变流和急变流。渐变流是指各流线接近于平
26、行直线的流动。渐变流过流断面近似平面，其上面流体动水压强近似按静水压强分布，同一过流断面的 近似为常数。因此 D 的说法是错误的。【知识模块】 流体力学11 【正确答案】 A【试题解析】 由连续性方程计算断面 1-1 的平均流速计算断面 1-1 和 2-2 的总机械能量水头即总机械能量水头E1E 2，所以管中水流应由断面 1-1 流向断面 2-2。故正确答案是 A。【知识模块】 流体力学12 【正确答案】 B【试题解析】 设水塔水面为 1-1 断面，引水管出口为 2-2 断面，基准面 0-0 通过 2-2 断面的中心。由恒定总流的能量方程，水流的总水头损失为将 p1=p2=0，Z 1 一 Z2
27、=H 代入上式得考虑水塔截面积较大，v 10，取 2=10，代入相应数据得故水头损失为 B。【知识模块】 流体力学13 【正确答案】 B【试题解析】 仔细观察求解过程中各步，发现 B 中用的动量方程应该是 P1Pc 一Rx=pQ(vc 一 v1)；R x=P1 一 Pc 一 pQ(vc 一 v1)而不是 Rx=P1Pc 一 pQ(v1vc)所以错误的是 B。【知识模块】 流体力学14 【正确答案】 B【试题解析】 (1)15 时水的运动粘度 v=113910 -6m2s，管内水流的雷诺数为所以管中水流为紊流。(2)保持层流的最大流速就是临界流速 vk， 因此故正确的答案是 B。【知识模块】 流
28、体力学15 【正确答案】 C【试题解析】 雷诺数 Re 用于作为流体流动状态的判别标准。用四个参数组成无因次数 Re 其中，v、d、 、v，分别为流速、管径、密度、流体的动力粘度和运动粘度。可以看出它代表了惯性力和粘滞力的对比关系，故应选答案C。【知识模块】 流体力学16 【正确答案】 A【试题解析】 达西公式 是计算均匀流沿程水头损失的普遍计算式，不同的流动型态都适用，但沿程阻力系数 A 则与流体流动型态有关。在层流中，流体流动的阻力是粘性阻力，理论分析表明，层流的沿程阻力系数 只与雷诺数 Re有关，而与壁面粗糙度无关，层流的阻力系数 。在紊流中，流体流动的阻力包括粘性阻力和惯性阻力，而在一
29、定的条件下，壁面的粗糙度将成为产生惯性阻力的主要外因。所以在紊流中，沿程阻力系数 取于雷诺数和壁面粗糙度这两个因素。紊流中的阻力系数 A 可以用经验公式计算。因此正确答案是 A。【知识模块】 流体力学17 【正确答案】 D【试题解析】 (1)输送所需流量的流速 (2)由输水管进口和出口的伯努利方程，可以得到 所以所以答案是 D。【知识模块】 流体力学18 【正确答案】 C【试题解析】 设管中油的流动属于层流运动。由达西公式 运动粘度 计算平均流速口和压力坡降 J 将相关数据代入，计算运动粘度 校核油的流动是否为层流 因 Re2300 为层流，假设正确。故油的运动粘度 v 等于 C。【知识模块】
30、 流体力学19 【正确答案】 D【试题解析】 桥墩所受的绕流阻力，一般用下式计算 其中 CD 的绕流阻力系数，对长圆柱体绕流，绕流长度和直径之比为 3 时 CD=086，A 为与流速 v相垂直的绕流物体的横截面积， 为流体的密度。所以桥墩所受的绕流阻力为 D。【知识模块】 流体力学20 【正确答案】 B【试题解析】 计算时取上游水面流速 v10，v 20。薄壁小孔口出流流量当 1=0 61 时，得圆柱形外管嘴出流流量当 2=082 时，得虽然直径和作用水头相等，但 Q1Q 2。所以正确的答案是 B。【知识模块】 流体力学21 【正确答案】 B【试题解析】 按照局部水头损失的大小来区分长管和短管
31、，如局部水头损失和流速水头之和小于总水头损失的 5，在计算时可以忽略不计的管道称为长管，否则称为短管。简单管路指管径、粗糙系数和流量沿程不变的单管，此外都是复杂管路，包括串联管路、并联管路、分叉管路、沿程出流和管网等。因此只有 B 的说法是正确的。【知识模块】 流体力学22 【正确答案】 B【试题解析】 串联管路由两条或两条以上的简单管首尾相连而成，并联管路是由两条或两条以上的简单管首首相连、尾尾相连而成。管段的连接处称为节点。从能量平衡的观点看，串联管路的总水头损失等于各段水头损失之和，并联管路各段的水头损失相同，都等于管段首尾节点的水头差。从质量平衡的观点看，流入节点的流量等于流出节点的流
32、量，所以串联管路各段的流量相同，并联管路总流量是各段管道流量之和。因此只有 B 的说法是正确的。【知识模块】 流体力学23 【正确答案】 A【试题解析】 虹吸管的流量计算公式为 其中，流量为虹吸管断面平均流速求 B 点的真空度，可列虹吸管进口和 B 点的能量方程 得 B 点的真空度所以答案是 A。【知识模块】 流体力学24 【正确答案】 C【试题解析】 根据定义，湿周是过水断面上流体与固体的接触线长度，水力半径是过水断面积与湿周的比值。对于圆形断面的湿周就是圆周，即 =d，水力半径是 所以正确的答案是 C。【知识模块】 流体力学25 【正确答案】 D【试题解析】 均匀流是指流体各运动要素沿程不
33、变的流动。明渠均匀流特指明渠中的水深、断面平均流速、流速分布等均保持沿程不变，水流各流线应与渠底平行，且是无弯曲的直线。为保证形成这些水力特征，必须做到考题中 A、B 、C、D 各条件，但 D 中渠道底坡必须是顺坡。所以 D 的叙述有错。【知识模块】 流体力学26 【正确答案】 C【试题解析】 渠道的过流断面积 A 和湿周 分别为 A=(b+mh)h=(6+1752)2m2=190m 2 水力半径由曼宁公式计算平均流速 v，并计算流量Q=Av=190805=15 3m 3s 所以正确答案是 C。【知识模块】 流体力学27 【正确答案】 D【试题解析】 对于明渠均匀流，当过水断面积 A、渠道底坡
34、 i 和粗糙系数 n 一定时，使流量 Q 达到最大值的断面称为水力最优断面。或者说，当 Q、i、n 一定时，使过水断面积 A 最小的断面是水力最优断面。由明渠均匀流的基本公式i=J，如 J 和 n 一定时，对相同的过水断面积 A，当 R 达到最大，或湿周 最小时的流量达到了最大。显然面积 A 一定时，半圆形的湿周最小，所以半圆形渠道断面是水力最优断面，而一般的梯形断面不一定是水力最优断面。所以只有 D 的说法是错误的。【知识模块】 流体力学28 【正确答案】 B【试题解析】 过水断面形状、尺寸以及过水断面的流速分布沿程不变，且流线为平行直线的流动称为明渠均匀流。分析明渠均匀流的特点有：(1)明
35、渠均匀流的总能量线、测压管水头线和底坡线三线平行。(2)如图所示，取明渠均匀流渠道上的任两个过水断面 11 和 22 之间的水体为控制体，作用在控制体上两边动水总压力的 P1=P2，水流的流速加速度为零，故在水流方向上，只剩下重力在水流方向上的分量和明渠壁面的摩擦力相等，以维持平衡，如下图所示。(3)对正底坡渠道，渠底高程的降低等于沿程水头损失，即Z=h f，就是说，由渠底高程降低所获得重力在水流方向上的分力，用于克服沿程渠道壁面的摩擦力。使水流维持均匀流运动。显然，平底坡和反底坡渠道不能产生均匀流。变断面正底坡渠道也难以做到沿程水流方向上的重力分量与壁面的摩擦力处处相等，也不能产生均匀流。因
36、此能够产生均匀流的渠道是 B。【知识模块】 流体力学29 【正确答案】 C【试题解析】 水流有缓流和急流。在缓流中水较深，流速较小，在缓流渠道中如有突出物产生干扰波，这时干扰波能向下游传播，也能向上游传播。在急流中水较浅，流速较大，这时如有干扰波，只能向下游传播，不能向上游传播。在缓流和急流之间有一种流态不稳定的临界流。由此判别水流流态的方法有波速法以及其他方法。(1)波速法：由流速 v 和波速 C 的对比。vC 为缓流，v=C 为临界流，vC为急流。(2)弗劳德数法：令 则 Fr1为缓流，Fr=1 为临界流，Fr1 为急流。(3)断面比能法：取渠道的断面比能为 对 Ea 求导数，得 由弗劳德
37、数法得出： 为缓流， 为临界流， 为急流。而断面比能 E。最小时的水深为临界水深 hk。(4) 水深法：hh k 时为缓流，h=hk 为临界流，h h k 为急流。(5) 底坡法：渠道水深为临界水深 hk 时的渠道底坡为临界底坡 ik，渠道底坡 ii k 为缓流，i=i k 为临界流， ii k 为急流。在 C 中，缓流和急流的判别关系与水深法所说的相反，是错误的。【知识模块】 流体力学30 【正确答案】 C【试题解析】 地下水在土壤或岩石孔隙中的流动极为复杂，渗流水质点的运动很不规则，且具有随机性，致使无法研究地下水在土壤或岩石孔隙中的真实流动。为此引入渗流模型概念。即假定渗流区内部没有固体
38、颗粒填充，渗流连续地充满全部渗流空间，其边界条件、流量、压强分布、阻力等完全与实际渗流相同，以此流场替代真实的渗流流场来对其进行研究。因此渗流的研究是指 C。【知识模块】 流体力学31 【正确答案】 B【试题解析】 (1)计算渗流量 (2)由达西定律 Q=KAJ 计算渗透系数(3)计算渗流流速土壤的渗透系数和渗流流速是 B。【知识模块】 流体力学32 【正确答案】 A【试题解析】 对于无压渐变渗流，渗流流线近于平行，渐变渗流过水断面上各点水力坡降相等，即 代入达西公式可得裘皮幼公式 将裘皮幼公式用于集水廊道，s 与 x 坐标相反，得集水廊道单侧单宽渗流量为 分离变量并积分得 所以正确答案为 A
39、。【知识模块】 流体力学33 【正确答案】 B【试题解析】 闸孔泄流模型试验应按重力相似，即按弗劳德相似准则设计模型，重力相似的流速比尺和流量比尺分别为 v=10.5 和 Q=12.5 则原型的流量为Qn=Qm2.5=11210-3102.5m.s=354m 3s 测点的原型流速为 vn=vm=19210-2100.5ms=6 07m s 所以答案是 B。【知识模块】 流体力学34 【正确答案】 C【试题解析】 根据量纲和谐原理，应用雷利量纲分析法：(1)写出和阻力 D 有关的物理量 D=F(d，U 0， ，)，并将阻力 D 写成这些物理量的指数乘积关系式：D=kdaU0bce(2)采用 LM
40、T 制，将上式写成量纲形式，得LMT -2=LaLT-1bML-3eML-1T-1e(3)根据量纲和谐原理求指数 a、b、c、 e。由上式分别对于量纲L、M、T，可得各指数的关系 三个方程式，四个未知数，但可得出 a=2 一 e，b=2 一 e，c=le。(4) 将求得的各指数代入指数乘积形式的阻力 D分式中，得 D=kd2-eU02-e1-ee 取 A=ld，得阻力的公式为上式中 CD 为绕流阻力系数，与物体形状及雷诺数有关，可用实验得出。所以正确的答案是 C。【知识模块】 流体力学35 【正确答案】 D【试题解析】 在几种减阻措施中，物理材料方面，可以改善边壁的粗糙度，如用柔性边壁代替刚性边壁。D 中所说的与此相反，是错误的。
