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水力学试题带答案

选择题

1.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（）。（当地大气压为98kN/m2）

A.100kN/m2

B.98kN/m2

C.2kN/m2

D.2kN/m2

答案：C

解析：相对压强\(p=p_{abs}p_{a}\)，其中\(p_{abs}\)为绝对压强，\(p_{a}\)为当地大气压。已知\(p_{abs}=100kN/m2\)，\(p_{a}=98kN/m2\)，则\(p=10098=2kN/m2\)。

2.圆管层流运动中，过流断面上的流速分布规律为（）。

A.均匀分布

B.对数曲线分布

C.二次抛物线分布

D.线性分布

答案：C

解析：圆管层流运动中，根据理论推导，过流断面上的流速分布是二次抛物线分布，中心处流速最大，管壁处流速为零。

3.弗劳德数Fr是判别下列哪种流态的重要参数（）。

A.层流与紊流

B.急流与缓流

C.均匀流与非均匀流

D.恒定流与非恒定流

答案：B

解析：弗劳德数\(Fr=\frac{v}{\sqrt{gh}}\)，当\(Fr1\)时为急流，\(Fr1\)时为缓流，\(Fr=1\)时为临界流，所以弗劳德数是判别急流与缓流的重要参数。雷诺数Re是判别层流与紊流的参数。

填空题

1.水力学中，单位质量力是指作用在单位（）液体上的质量力。

答案：质量

解析：单位质量力定义为作用在单位质量液体上的质量力，其单位与加速度单位相同。

2.液体的粘滞性是指液体具有抵抗（）变形的能力。

答案：剪切

解析：液体的粘滞性表现为当液体层间发生相对运动时，会产生内摩擦力抵抗这种相对运动，即抵抗剪切变形的能力。

3.水流在明渠中流动，当水深大于临界水深时，水流为（）流。

答案：缓

解析：根据弗劳德数与临界水深的关系，当水深大于临界水深时，弗劳德数\(Fr1\)，水流为缓流。

判断题

1.静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（）

答案：√

解析：根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的静水压强大小相等，与作用面的方位无关。

2.尼古拉兹试验表明，沿程阻力系数λ仅与雷诺数Re有关的流动区域是紊流光滑区。（）

答案：√

解析：尼古拉兹试验给出了沿程阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度\(\frac{k_{s}}{d}\)的关系。在紊流光滑区，粘性底层厚度\(\delta_{l}\)大于绝对粗糙度\(k_{s}\)，壁面的粗糙凸起对紊流核心区的流动没有影响，此时沿程阻力系数λ仅与雷诺数Re有关。

3.水跃是明渠水流从缓流过渡到急流时发生的一种局部水力现象。（）

答案：×

解析：水跃是明渠水流从急流过渡到缓流时发生的一种局部水力现象，在水跃段内水流剧烈紊动、掺混，有大量的能量损失。

解答题

1.如图所示，一密闭容器内盛有水，水面上的压强\(p_{0}=80kN/m2\)，当地大气压\(p_{a}=98kN/m2\)，试求：（1）A点的绝对压强和相对压强；（2）若在A点所在壁面开一小孔，问是否有水流出？

解：

（1）

绝对压强：根据静水压强公式\(p_{abs}=p_{0}+\gammah\)，其中\(\gamma\)为水的重度，取\(\gamma=9.8kN/m3\)，\(h=2m\)，\(p_{0}=80kN/m2\)，则\(p_{abs}=80+9.8×2=80+19.6=99.6kN/m2\)。

相对压强：\(p=p_{abs}p_{a}=99.698=1.6kN/m2\)。

（2）因为A点的相对压强\(p=1.6kN/m20\)，说明A点的压强大于当地大气压，所以若在A点所在壁面开一小孔，有水流出。

2.有一圆形管道，管径\(d=100mm\)，管中水流流速\(v=1.0m/s\)，水温\(t=20℃\)（此时水的运动粘度\(\nu=1.007×10^{6}m2/s\)），试判断管中水流的流态。

解：

根据雷诺数公式\(Re=\frac{vd}{\nu}\)，已知\(v=1.0m/s\)，\(d=100mm=0.1m\)，\(\nu=1.007×10^{6}m2/s\)，则\(Re=\frac{1.0×0.1}{1.007×10^{6}}\approx99305\)。

对于圆管流动，临界雷诺数\(Re_{cr}=2000\)，因为\(Re=99305Re_{cr}=2000\)，所以管中水流为紊流。