1、注册结构工程师（一级基础考试-上午-流体力学）模拟试卷 4 及答案与解析1 如图 643 所示，两水箱水位恒定，水面高差 H=10m，管道直径 d=10cm，总长度 L=20m，沿程阻力系数 =0042，已知所有的转弯、阀门、进、出口局部水头损失合计为：h i=32m。则通过管道的平均流速为( ) 。（A）398（B） 483（C） 273（D）1582 如图 644 所示，直径为 d 的圆断面有压涵管，长度 l=20m，上、下游水位差H=1 m，涵管管径 d=085m，沿程损失系数 =003，进、出口的局部损失系数=05、=10，通过的流量为( )m 3s。（A）15（B） 17（C） 19
2、（D）213 如图 645 所示，长管并联管段 1、2，两管段长度 l 相等，直径 d1=2d2，沿程阻力系数相等，则两管段的流量比 Q1Q 2 为( )。（A）800（B） 566（C） 283（D）2004 如图 646 所示水泵吸水系统，水箱与水池液面高差 z=30m，断面 11 到 2一 2 的总水头损失 hw=3mH2O，则水泵的扬程 H 至少应为( )mH2O。（A）30（B） 33（C） 39（D）405 如图 647 所示，串联管路水箱出流，流量模数K1=4467m 3s ，K 2=2 462m3s ，L 1=500m，L 2=400m，水位差 H=5m。按长管计算，则自由出流
3、流量为( )m 3s。（A）02343（B） 04686（C） 03125（D）015626 下面对明渠均匀流的描述哪项是正确的( )。2012 年真题（A）明渠均匀流必须是非恒定流（B）明渠均匀流的粗糙系数可以沿程变化（C）明渠均匀流可以有支流汇入或流出（D）明渠均匀流必须是顺坡7 一梯形断面明渠，水力半径 R=08m，底坡 i=00006，粗糙系数 n=005，则输水流速为( ) 。2014 年真题（A）042ms（B） 048ms（C） 06ms（D）075ms8 矩形水力最优断面的底宽是水深的( )。2013 年真题（A）05 倍（B） 1 倍（C） 15 倍（D）2 倍9 水力最优断
4、面是指当渠道的过流断面面积 A、粗糙系数 n、和渠道底坡 i 一定时，其 ( )。2011 年真题（A）水力半径最小的断面形状（B）过流能力最大的断面形状（C）湿周最大的断面形状（D）造价最低的断面形状10 明渠均匀流的流量一定，渠道断面形状、尺寸和壁面粗糙度一定时，正常水深随底坡增大而( ) 。（A）增大（B）减小（C）不变（D）不确定11 明渠在坡度、粗糙度和过水断面面积给定条件下，水力最佳断面为( )。（A）允许流速最小的断面（B）挖土方量最小的断面（C）湿周最小的断面（D）水力半径最小的断面12 图 651 所示半圆形明渠半径 r0=4m，其水力半径 R 为( )m 。（A）2（B）
5、25（C） 3（D）413 有一条养护良好的矩形断面长直渠道，底坡 i=00008，底宽 b=10m ，均匀流动水深 h=0 5m，粗糙系数 n=0025，则渠道通过的流量 Q=( )m3s 。（A）010（B） 015（C） 023（D）03514 梯形断面水渠按均匀流设计，已知过水断面 A=504m 2，湿周 X=673m，粗糙系数 n=0 025，按曼宁公式计算谢才系数 C 为( )（A）3080（B） 3013（C） 3880（D）381315 地下水的浸润线是指( )。2014 年真题（A）地下水的流线（B）地下水运动的迹线（C）无压地下水的自由水面线（D）土壤中干土与湿土的界限16
6、 渗流流速 v 与水力坡度 J 的关系是( )。2013 年真题（A）v 正比于 J（B） v 反比于 J（C） v 正比于 J 的平方（D）v 反比于 J 的平方17 有一完全井，半径 r0=03m，含水层厚度 H=15m，土壤渗流系数k=00005ms ，抽水稳定后，井水深 h=10m，影响半径 R=375m，则由达西定律得出的井的抽水量 Q 为 ( )(其中计算系数为 1366)。2012 年真题（A）00276m 3s（B） 00138m 3s（C） 00414m 3s（D）00207m 3s18 在实验室中，根据达西定律测定某种土壤的渗透系数，将土样装在直径d=30cm 的圆筒中，在
7、 90cm 水头差作用下，8 小时的渗透水量为 100L，两测压管的距离为 40cm，该土壤的渗透系数为( )m d。2010 年真题（A）09（B） 19（C） 29（D）3919 如图 66 一 1 所示，在两容器之间，连接一条水平放置的方管，其边长a=10cm，长度 l=80cm，管中填满粗砂，其渗透系数 k=005cms，容器水深H1=100cm，H 2=60cm，管中的流量约为( )L s。（A）00025（B） 0025（C） 025（D）2520 用完全潜水井进行抽水实验计算渗透系数 K，两位工程师各按一种经验公式选取影响半径 R，分别为 R1=3000r0，R 2=2000r0
8、，其他条件相同，则计算结果K1K 2 为( ) 。（A）150（B） 095（C） 067（D）10521 为了确定土壤的渗透系数 k 值，对自流井进行抽水试验。在距井轴 r1=10m 和r2=20m 处分别钻一个观测孔，当自流井抽水后，实测两个观测孔中水面稳定降深S1=20m 和 S2=08m。设承压含水层厚度 t=6m，稳定的抽水流量 Q=24Ls ，土壤的渗透系数 k 值为( )md。（A）45（B） 32（C） 37（D）4122 在水平不透水层上修建有一条长 l=1000m 的集水廊道，如图 662 所示。已知含水层的厚度 H=80m，排水后，廊道内水深降至为 h=36m，集水廊道的
9、影响范围 L=800m，渗透系数 k=0004ms，则廊道的总排水量为 ( )Ls。（A）387（B） 265（C） 255（D）21623 图 671 所示溢水堰模型试验，实际流量为 Qm=537m3s，若在模型上测得流量为 Qn=3001Ms。则该模型长度比尺为 ( )。2011 年真题（A）45（B） 6（C） 10（D）2024 用同种流体，同一温度进行管道模型实验。按粘性力相似准则，已知模型管径01m，模型流速 4m/s。若原型管径为 2m，则原型流速为 ( )。2014 年真题（A）02ms（B） 2ms（C） 80ms（D）8ms25 烟气在加热炉回热装置中流动，拟用空气介质进行
10、实验。已知空气粘度 v 空气=1510 一 6m2s，烟气运动粘度 v 烟气 =60106m2s，烟气流速 v 烟气 =3ms，如若实际与模型长度的比尺 1=5，则模型空气的流速应为( )。2013 年真题（A）375ms（B） 015ms（C） 24ms（D）60ms26 量纲和谐原理是指( )。2012 年真题（A）量纲相同的量才可以乘除（B）基本量纲不能与导出量纲相运算（C）物理方程式中各项的量纲必须相同（D）量纲不同的量才可以加减27 模型与原形采用相同介质，为满足粘性阻力相似，若几何比尺为 10，设计模型应使流速比尺为( ) 。（A）10（B） 1（C） 01（D）528 几何相似、
11、运动相似和动力相似三者之间的关系为( )。（A）运动相似和动力相似是几何相似的前提（B）运动相似是几何相似和动力相似的表象（C）只有运动相似，才能几何相似（D）只有动力相似，才能几何相似29 速度 u、长度 l、运动粘度 v 的无量纲组合是( )。（A）（B）（C）（D）30 定理的主要作用是( )。（A）检验物理方程的正确性（B）观察物理现象（C）发现经验公式（D）由确定的基本量纲找出物理方程注册结构工程师（一级基础考试-上午-流体力学）模拟试卷 4 答案与解析1 【正确答案】 A【试题解析】 雷诺数 Re=640042=15232000，为层流。圆管层流时沿程水头损失 列出能量方程：则 h
12、f=68m，v=398ms 。【知识模块】 流体力学2 【正确答案】 B【试题解析】 由题意可知， 则流速流量【知识模块】 流体力学3 【正确答案】 B【试题解析】 并联管道中，分路流量之比，等于该二管段阻抗反比的平方根，即：【知识模块】 流体力学4 【正确答案】 B【试题解析】 选断面 1 一 1 和断面 2 一 2 写能量方程：则水泵扬程 H 为：其中，z 2 一 z1=z 为两水面高差，p1=p2=0， 1=2=10，v 1=v2=0。代入后可得，H=30+3=33mH 2O。【知识模块】 流体力学5 【正确答案】 A【试题解析】 根据串联管路流量计算公式计算如下：因此，可求得Q=Q1=
13、Q2=02343m 3s。【知识模块】 流体力学6 【正确答案】 D【试题解析】 水力坡度=水面坡度=河底坡度，是明渠均匀流的特性。产生明渠均匀流必须满足以下条件：渠中流量保持不变；渠道为长直棱柱体；顺坡渠道；渠壁粗糙系数沿程不变，没有局部损失；底坡不变、断面形状与面积不变等。【知识模块】 流体力学7 【正确答案】 A【试题解析】 根据谢才公式，可得输水流速为：式中，C 表示谢才系数，常用曼宁公式计算 C=1nR 1/6；n 为粗糙系数；i 为坡度。【知识模块】 流体力学8 【正确答案】 D【试题解析】 梯形的水力最优断面条件，可由 极小值的办法求出。以 A=(b+mh)h 代入上式并整理后可
14、得 为水力最优宽深比。对于矩形断面 m=0，则水力最优矩形断面宽深比为 =2，即 b=2h 的扁矩形。【知识模块】 流体力学9 【正确答案】 B【试题解析】 水力最优断面是指当渠道的过流断面面积 A、粗糙系数 n 和渠道底坡 i 一定时，其通过流量 Q 或过水能力最大的断面形状。【知识模块】 流体力学10 【正确答案】 B【试题解析】 对于明渠恒定均匀流，渠中水深为正常水深，用 h0 表示。坡度 i 越大，底坡越陡，重力作用越大，流速增大，从而水深减小。【知识模块】 流体力学11 【正确答案】 C【试题解析】 在底坡 i、粗糙度 n 和过水面积 A 一定的前提下，使渠道输水能力最大的那种断面形
15、状称为水力最佳断面。根据公式 可知，输水能力 Q 最大时，水力半径 R 最大，湿周 最小。【知识模块】 流体力学12 【正确答案】 A【试题解析】 半圆形明渠的面积为 湿周为 =0=1256m，则水力半径为【知识模块】 流体力学13 【正确答案】 C【试题解析】 矩形断面面积为：A=bh=1005=05m 2；湿周为：=b+2h=10+205=20m；水力半径为： 则渠道流量为：【知识模块】 流体力学14 【正确答案】 D【试题解析】 曼宁公式为 其中 n 为边壁粗糙系数，水力半径R=A/=0749 ，故谢才系数【知识模块】 流体力学15 【正确答案】 C【试题解析】 在土建工程中，渗流主要是
16、指水在地表以下土和岩层中的流动，所以渗流又称地下水流动。地下水面(包括无压水的自由表面及有压水的测压管水头面)在集水廊道未排水或抽水前的水面称为地下水静水面(地下水天然水面)，排水后到达恒定状态的水面称为动水面，动水面的水面线又称浸润线。浸润面是指土壤中天然无压地下水水面。【知识模块】 流体力学16 【正确答案】 A【试题解析】 由达西定律 v=kJ 可知，渗流流速 v 与水力坡度 J 的一次方成正比，二者呈线性关系，故达西定律又称线性渗流定律。【知识模块】 流体力学17 【正确答案】 A【试题解析】 由普通完全井的流水量公式，并代入已知条件可得：【知识模块】 流体力学18 【正确答案】 B【
17、试题解析】 根据达西定律的公式 Q=KAJ，得【知识模块】 流体力学19 【正确答案】 A【试题解析】 流量【知识模块】 流体力学20 【正确答案】 D【试题解析】 按达西定律推导，完全潜水井有涌水量公式涌水量 Q、地下水天然水面 H、井中水深 h 均相同，【知识模块】 流体力学21 【正确答案】 B【试题解析】 两个观测孔中水面稳定降深为：两式相减得，因此，土壤的渗透系数为：【知识模块】 流体力学22 【正确答案】 C【试题解析】 集水廊道单侧单宽渗流量为 =127610 -4m2s，则集水廊道的总排水量为 Q=2ql=255IMs。【知识模块】 流体力学23 【正确答案】 D【试题解析】
18、水在重力作用下由溢流堰上流过，若流动相似，则弗劳德数必须相等。所以满足关系式 得出 kl=005，故该模型的长度比尺为：【知识模块】 流体力学24 【正确答案】 A【试题解析】 按雷诺准则设计应满足比尺关系式 则流速比尺 本题中用相同温度、同种流体作试验，则 而长度比尺所以流速比尺【知识模块】 流体力学25 【正确答案】 A【试题解析】 根据雷诺相似准则， 故v=08，故 v 空气 =308=375ms。【知识模块】 流体力学26 【正确答案】 C【试题解析】 一个正确的反映客观规律的物理方程式中，各项的量纲必须是相同的、和谐的。【知识模块】 流体力学27 【正确答案】 C【试题解析】 如原型
19、与模型均用同一流体且温度相近，则粘度比尺 r=1，所以粘性力相似时，速度比尺与长度比尺的关系为【知识模块】 流体力学28 【正确答案】 B【试题解析】 几何相似是指模型流动与原型流动中的固体边界形状相似，对应的线性尺度比例相同；运动相似是指模型流动与原型流动在所有对应点上、对应时刻的速度场相似，也就是同名速度方向一致，大小成同一比例；动力相似是指模型流动与原型流动在对应时刻的所有对应点处，作用在流体微团上的各种同名力方向一致，大小成一定比例。几何相似是力学相似的前提。运动相似是几何相似和动力相似的表象。【知识模块】 流体力学29 【正确答案】 D【试题解析】 考查雷诺数的定义， 为无量纲数。【知识模块】 流体力学30 【正确答案】 D【试题解析】 布金汉 定理指出：对于某个物理现象，如果存在 n 个变量互为函数关系，即 F (q1，q 2， ，q n)=0，其中含有 m 个基本量，则可将 n 个变量组合成(nm)个无量纲数的函数关系，即：( 1， 2， ， n-m)=0，式中， 1， 2， n-m 等称为 数，即无量纲数。其满足量纲和谐原理，而量纲和谐原理最主要的用途还在于将各有关的物理量的函数关系，以各物理量指数乘积的形式表达出来，并确定其指数。【知识模块】 流体力学
