水力学计算题型
水力学考试题及答案解析
水力学考试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水力学中，流体的连续性方程描述的是（）。
A. 质量守恒B. 动量守恒C. 能量守恒D. 动量和能量守恒答案：A解析：连续性方程是流体力学中描述质量守恒的基本方程，它表明在没有质量源或汇的情况下，流体的流量在流经任何截面时都是恒定的。
2. 伯努利方程适用于（）。
A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 静止流体D. 任何流体答案：B解析：伯努利方程适用于不可压缩流体，即流体的密度在流动过程中保持不变。
3. 在流体流动中，雷诺数（Re）是描述流体流动状态的重要参数，它与（）无关。
A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流动的速度D. 管道的直径答案：B解析：雷诺数是流体流动状态的无量纲数，它与流体的密度、流动的速度和管道的直径有关，但与流体的粘度无关。
4. 流体在管道中流动时，若管道直径增大，则流速（）。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：D解析：根据连续性方程，流体的流速与管道的横截面积成反比。
若管道直径增大，而流量保持不变，则流速会减小；若流量增加，则流速可能增大或减小，具体取决于流量的增加程度。
5. 流体的粘性是由于（）。
A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的粘性是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体在流动时产生内部摩擦力。
6. 流体的表面张力是由于（）。
A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的表面张力是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体的表面具有收缩的趋势。
7. 在流体流动中，若流速增加，则流体的动能（）。
A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：A解析：流体的动能与流速的平方成正比，因此流速增加时，流体的动能也会增加。
8. 流体的压强能是由于（）。
水力学练习题
水力学练习题水力学练习题水力学是研究液体在不同条件下的运动和力学性质的学科。
它在工程领域中有着广泛的应用，涉及到水的供应、排水系统设计、水坝和水电站等方面。
在学习水力学的过程中，练习题是提高理论知识和解决实际问题的有效方法。
本文将通过一些水力学练习题，帮助读者更好地理解和应用水力学的知识。
题目一：流量计算某水厂的进水管道直径为0.5米，流速为2米/秒。
请计算该管道的流量。
解析：流量是单位时间内通过某一横截面的液体体积。
根据流量的定义，我们可以通过以下公式计算流量：Q = A × V其中，Q表示流量，A表示横截面积，V表示流速。
根据题目中的数据，进水管道的直径为0.5米，半径为0.25米。
横截面积可以通过圆的面积公式计算：A = π × r²代入数据，得到横截面积为0.19634954084936207平方米。
流速为2米/秒，代入公式，得到流量：Q = 0.19634954084936207平方米× 2米/秒Q = 0.39269908169872414立方米/秒因此，该管道的流量为0.39269908169872414立方米/秒。
题目二：水头计算某水坝的高度为50米，水面距离坝顶的高度为40米。
请计算水的压力。
解析：水的压力是由于水的重力作用而产生的。
根据水的压力公式，我们可以通过以下公式计算水的压力：P = ρ × g × h其中，P表示压力，ρ表示水的密度，g表示重力加速度，h表示水的高度。
根据题目中的数据，水的高度为40米。
代入公式，我们需要知道水的密度和重力加速度。
水的密度一般取998千克/立方米，重力加速度取9.8米/秒²。
代入公式，得到水的压力：P = 998千克/立方米× 9.8米/秒² × 40米P = 392720帕斯卡因此，水的压力为392720帕斯卡。
题目三：水流速度计算某水流的流量为0.2立方米/秒，管道直径为0.3米。
水力学练习题
水力学练习题1. 问题描述：某城市规划建设中需要设计一个水库，以供应城市居民生活用水。
假设水库的容积为V，水库顶部高程为H，底部高程为0。
水库通过一个0.5m直径的出水管道向城市供水，出水管道出口离底部高程H/2处，出口速度为v。
请回答以下问题：1.1 求水库中的水位高程h与水库容积V的关系式；1.2 求当水库容积为1000m³时，出口速度v为多少时，供水高程h为50m。
2. 解答：根据水力学原理，水的势能变化可以用公式E = mgh来表示，其中E为势能（单位：焦耳J），m为水的质量（单位：千克kg），g为重力加速度（单位：9.8m/s²），h为水的高度（单位：米m）。
1.1 水库中的水位高程h与水库容积V的关系式可以通过密度和体积的关系求得。
由于密度ρ = m/V，可以将公式E = mgh改写成E = Vρgh。
水库中的总势能E由两部分组成：水位高程h上方的部分和h下方的部分。
上方部分的总势能E₁可以表示为E₁ = V₁ρgh₁，其中V₁为高度为h₁的部分的容积。
下方部分的总势能E₂可以表示为E₂ = V₂ρgh₂，其中V₂为高度为h₂的部分的容积，h₂为底部高程为0。
由于E = E₁ + E₂，可得Vρgh = V₁ρgh₁ + V₂ρgh₂。
将V₁表示为水位高程h与h₁之差，即V₁ = A(h - h₁)，其中A为水库的横截面积。
将V₂表示为水位高程h与底部高程0之差，即V₂ = Ah。
代入上式中，得到Vρgh = A(h - h₁)ρgh₁ + Ahρgh₂。
化简得 V = (h - h₁)ρg(h₁ + h₂)。
因此，水库中的水位高程h与水库容积V的关系式为 V = (h -h₁)ρg(h₁ + h₂)。
1.2 当水库容积为1000m³时，代入V = 1000，解得(h - h₁)(h₁ + h₂) = 1000/ρg。
由于不知道水的密度ρ和重力加速度g的具体值，无法计算出供水高程h的具体数值。
水力学试题(计算题)
水力学试题〔计算题〕如下图有一0.8×的平板在油面上作水平运动，已知运动速度μ＝1m/s，平板与固定边界的距离δ＝1mm，油的动力粘滞系数为2，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。
题0.7 〔1〕容积为4m3的水，当压强增加了5个大气压时容积减少1升，试求该水的体积弹性系数K。
〔2〕又为使水的体积相对压缩1／1000，需要增大多少压强？如图示，闸门AB宽，铰在A点，压力表G的读数为－14700N／m2，在右侧箱中油的容重γ0＝2，问在B点加多大的水平力才能使闸门AB平衡？题2.21 贮水器内水面保持恒定，底部接一铅垂直管输水，直管直径d1＝100mm，末端收缩管嘴出口直径d2＝50mm，假设不计水头损失，求直管中A、B两断面的压强水头。
题2.22 设有一股自喷咀以速度V0喷射出来的水流，冲击在一个与水流方向成α角的固定平面壁上，当水流冲击到平面壁后，分成两股水流流出冲击区，假设不计重量，〔流动在一个水平面上〕，并忽略水流沿平面壁流动时的摩阻力，试推证沿着射流方向施加于平面壁上的压力P＝0sin2α，并求出Q1与Q2各为多少？题水平放置的水电站压力钢管分岔段，用混凝土支座固定，已知主管直径D＝3.0m，两个分岔管直径d=，转角α＝1200，主管末断压强p＝294KN/m2，通过总流量Q＝35m3/s，两分岔管的流量相等，动水压强相等，损失不计，试求水对支座的总推力为假设干？题射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的正方形平板上，平板为等厚度，边长为30cm，平板上缘悬挂在绞上，〔绞磨擦力不计〕，当射流冲击到平板中心上后，平板偏转300，以后平板不再偏转。
设喷嘴直径d＝25mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断面平均流速v=/s，喷嘴的局部水头损失系数ξ嘴＝，求平板的质量为多少？题如下图船闸，闸室长l=100m，宽b=10m，上、下游闸门上的充放水孔面积A ＝1m2，孔口的流量系数μ＝，上游孔口的作用水头H＝2m，上、下游水位Z＝4m，试求〔1〕闸室的充水时间T1〔充水时下游放水孔全闭，上游充水孔全开〕。
水力学计算题
四、计算题(本大题共3小题，每小题10分，共30分)44.两水池水位恒定，已知管道直径d=10cm，管长l=20m，沿程阻力系数入=0.032，局部水头损失系数：进口Z 1=0.5，单个90度弯头Z 2=0.6，阀门Z 3=0.26，出口Z 4=1.0，通过流量Q=0.02m3/s。
试求水池水面高差H。
45.管路中有一段水平放置的等径弯管，如图示，管径d=500mm，弯管的转角为45°，起始断面1-1的平均流速v「3m/s，断面中心点的相对压强P]=50kN/m2，若不计水头损失，求水流对弯管产生的作用力。
46.(1)已知某流域的流域面积为685km2，1990年年平均流量为40.5m3/s，该年平均年降雨量为2557.2mm，试求该流域1990年的径流总量、径流深度、径流模数和径流系数。
(2)在某一山区峡谷段，拟建一桥梁，设计水位H p=55.80m，桥位断面图中深槽底部高程H Z=43.2m，建桥后，桥下冲刷后断面容许比建桥前的河床断面扩大1.1倍。
用包尔达可夫公式计算桥下一般冲刷深度。
1.一抽水机管系(如图)，要求把下水池的水输送到高池，两池高差15m，流量Q=30l/s，水管内径d=150mm。
泵的效率n p=0.76。
设已知管路损失(泵损除外)为10v2/(2g)，试求轴功率。
2.有一圆滚门，长度L=10m ,直径D=4m ,上游水深H 1=4m ,下游水深H 2=2m ,求作用在 圆滚门上的水平和铅直分压力。
3.(1)某桥位枯水位的设计频率P(X N X |)=0.8，求相应的重现期、安全率、破坏率。
(2)已知流域面积F=41700km 2，年42. 某梯形断面棱柱体密实粘土渠道，底坡i=0.0002,边坡系数m=2.0,河床粗糙系数n=0.023, 设计渠底宽b=14m ,水深2.5m ,不冲允许流速V =0.85R 0.25, R 为水力半径，不淤允许 流速 v"=0.4~0.6m/s 。
水力学复习题计算题类型
计算题类型一、 点压强计算1. 一封闭水箱自由液面上的绝对气体压强2'0/25m kN p = ，m h m h 2,421== ，求A 、B 两点的相对压强？（1） 涉及到的概念：等压面、等压面是水平面的条件、静压强基本方程。
(2) 解题思路：① 找等压面② 找已知点压强 ③利用静压强基本方程推求。
二、 静水总压力计算1. 如图示，一平板闸门，两侧有水，左侧水深为3 m ，右侧水深为2 m ，求作用在单宽闸门上的静水总压力及作用点。
（1） 涉及到的概念：相对压强分布图、总压力：A gh P c ρ=（2） 压心：A y I y y c cC D+=（3） 解题思路：① 求出各分力 ② 合成求总压力作用点 ③注意，是力的平衡还是力矩平衡2. 如图示，一弧形闸门，其宽度 b=6m ,圆心角030=φ，半径m R 5.2=，闸门轴与水面齐平。
求水对闸门的总压力？（1） 涉及到的概念：水平分力 x c x A gh P ρ=垂直分力 gV P z ρ=，压立体图。
(2) 解题思路： ① 画压力体图② 画投影面压强分布图③ 求解水平分力、垂直分力、总压力 22zx p P P +=总压力作用线 x zP P arctan =α三、运动学1 . 已知平面流动，222,2y x a u xy u y x -+==，a 为常数，试判断该液流是（1）是恒定流还是非恒定流？（2）是否满足不可压缩流体连续性微分方程，（流动是否存在）？ （3）是均匀流还是非均匀流？ (一)涉及到的概念：质点加速度表达式：zu u y u u x u u t u a xz x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂= 恒定流（0=∂∂tu） 非恒定流 （0≠∂∂t u ） 均匀流（恒定流条件下）0=∂∂+∂∂+∂∂=zu u y u u x u u a xz x y x xx ，0==z y a a不可压缩流体连续性微分方程：0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u z y x 四、动力学能量方程、动量方程联合应用1．一矩形断面平坡棱柱形渠道，渠宽B=2.7m ,河床在某处抬高d=0.3m ,坎前水深 h 1=1.8m ，而后水面又降落0.12m （如图所示），若局部水头损失w h 为尾渠流速水头的二分之一，求（1）通过流量?=Q （2）水流对坎的作用力?能量方程、列动量方程应用：（1）涉及到的概念：能量方程应用注意事项（三选）选基准面、过流断面、计算点。
水力学计算题型
计算题类型一、点压强计算1. 一封闭水箱自由液面上的绝对气体压强2'/25m kN p =，m h m h 2,421== ，求A 、B 两点的相对压强？（1） 涉及到的概念：等压面、等压面是水平面的条件、静压强基本方程。
(2) 解题思路：① 找等压面② 找已知点压强 ③利用静压强基本方程推求。
二、 静水总压力计算1. 如图示，一平板闸门，两侧有水，左侧水深为3 m ，右侧水深为2 m ，求作用在单宽闸门上的静水总压力及作用点。
（1） 涉及到的概念：相对压强分布图、总压力：A gh Pc ρ=（2） 压心：A y I y y c cC D+=（3） 解题思路：① 求出各分力 ② 合成求总压力作用点 ③ 注意，是力的平衡还是力矩平衡4. 如图示，一弧形闸门，其宽度 b=6m ,圆心角030=φ，半径m R 5.2=，闸门轴与水面齐平。
求水对闸门的总压力及总压力对轴的力矩？（1） 涉及到的概念：水平分力 x c xA gh P ρ=垂直分力 gV P zρ= ，压立体图。
(2) 解题思路：① 画压力体图② 画投影面压强分布图② 求解水平分力、垂直分力、总压力 22z x p P P += 、总压力作用线 xzP P arctan=α三、运动学1 . 已知平面流动，222,2y x a u xyu y x -+==，a 为常数，试判断该液流是（1）是恒定流还是非恒定流？（2）是否满足不可压缩流体连续性微分方程，（流动是否存在）？ （3）是均匀流还是非均匀流？（4）是有旋流还是无旋流？ (一)涉及到的概念：质点加速度表达式：zu u y u u x u u t u a xz x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=恒定流（0=∂∂tu）非恒定流 （0≠∂∂t u ） 恒定流 0=∂∂+∂∂+∂∂=zu u y u u x u u a xz x y x xx ，0==z y a a不可压缩流体连续性微分方程：0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x有旋流、无旋流判别式：0)(21=∂∂-∂∂=Ωyu x u xy z 四、 管道水力计算1. 水泵系统如图，管径mm d 200=，流量为s m Q /1.03=，吸水管与压水管的总长为30m ，沿程阻力系数02.0=λ；吸水管设有带阀门的莲蓬头0.2=阀ζ，所有弯头3.0=弯ζ，两水面高差m z .10=，求水泵扬程。
水力学试题(计算题)
水力学试题（计算题）0.6 如图所示有一0.8×0.2m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度μ＝1m/s，平板与固定边界的距离δ＝1mm，油的动力粘滞系数为1.15N.S/m2，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。
题0.60.7 （1）容积为4m3的水，当压强增加了5个大气压时容积减少1升，试求该水的体积弹性系数K。
（2）又为使水的体积相对压缩1／1000，需要增大多少压强？1.23 如图示，闸门AB宽1.2m，铰在A点，压力表G的读数为－14700N／m2，在右侧箱中油的容重γ0＝8.33KN/m2，问在B点加多大的水平力才能使闸门AB 平衡？题1.232.21 贮水器内水面保持恒定，底部接一铅垂直管输水，直管直径d1＝100mm，末端收缩管嘴出口直径d2＝50mm，若不计水头损失，求直管中A、B两断面的压强水头。
题2.212.22 设有一股自喷咀以速度V0喷射出来的水流，冲击在一个与水流方向成α角的固定平面壁上，当水流冲击到平面壁后，分成两股水流流出冲击区，若不计重量，（流动在一个水平面上），并忽略水流沿平面壁流动时的摩阻力，试推证沿着射流方向施加于平面壁上的压力P＝ρ.Q.V0sin2α，并求出Q1与Q2各为多少？题2.222.23 水平放置的水电站压力钢管分岔段，用混凝土支座固定，已知主管直径D ＝3.0m，两个分岔管直径d=2.0m，转角α＝1200，主管末断压强p＝294KN/m2，通过总流量Q＝35m3/s，两分岔管的流量相等，动水压强相等，损失不计，试求水对支座的总推力为若干？题2.232.24 射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的正方形平板上，平板为等厚度，边长为30cm，平板上缘悬挂在绞上，（绞磨擦力不计），当射流冲击到平板中心上后，平板偏转300，以后平板不再偏转。
设喷嘴直径d＝25mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断面平均流速v=2.76m/s，喷嘴的局部水头损失系数ξ嘴＝0.3，求平板的质量为多少？题2.242.25 如图所示船闸，闸室长l=100m，宽b=10m，上、下游闸门上的充放水孔面积A＝1m2，孔口的流量系数μ＝0.65，上游孔口的作用水头H＝2m，上、下游水位Z＝4m，试求（1）闸室的充水时间T1（充水时下游放水孔全闭，上游充水孔全开）。
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计算题类型
一、
点压强计算
1. 一封闭水箱自由液面上的绝对气体压强2'
/25m kN p =，m h m h 2,421== ，求A 、B 两点的相对压强？
（1） 涉及到的概念：等压面、等压面是水平面的条件、静压强基本方程。
(2) 解题思路：① 找等压面② 找已知点压强 ③利用静压强基本方程推求。
二、 静水总压力计算
1. 如图示，一平板闸门，两侧有水，左侧水深为3 m ，右侧水深为2 m ，求作用在单宽闸门上的静水总压力及作用点。
（1） 涉及到的概念：相对压强分布图、总压力：A gh P
c ρ=
（2） 压心：A y I y y c c
C D
+=
（3） 解题思路：① 求出各分力 ② 合成求总压力作用点 ③ 注意，是力
的平衡还是力矩平衡
4. 如图示，一弧形闸门，其宽度 b=6m ,圆心角0
30=φ，半径m R 5.2=，
闸门轴与水面齐平。
求水对闸门的总压力及总压力对轴的力矩？
（1） 涉及到的概念：水平分力 x c x
A gh P ρ=
垂直分力 gV P z
ρ= ，压立体图。
(2) 解题思路：
① 画压力体图
② 画投影面压强分布图
② 求解水平分力、垂直分力、总压力 2
2z x p P P += 、
总压力作用线 x
z
P P arctan
=α
三、运动学
1 . 已知平面流动，222,2y x a u xy
u y x -+==，a 为常数，试判断
该液流是
（1）是恒定流还是非恒定流？
（2）是否满足不可压缩流体连续性微分方程，（流动是否存在）？ （3）是均匀流还是非均匀流？
（4）是有旋流还是无旋流？ (一)涉及到的概念：
质点加速度表达式：z
u u y u u x u u t u a x
z x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=
恒定流（
0=∂∂t
u
）非恒定流 （0≠∂∂t u ） 恒定流 0=∂∂+∂∂+∂∂=z
u u y u u x u u a x
z x y x x
x ，0==z y a a
不可压缩流体连续性微分方程：0=∂∂+∂∂+∂∂z
u y u x u z
y x
有旋流、无旋流判别式：0)(21=∂∂-∂∂=Ωy
u x u x
y z 四、 管道水力计算
1. 水泵系统如图，管径mm d 200=，流量为s m Q /1.03=，吸水管与压水管的总长为30m ，沿程阻力系数0
2.0=λ；吸水管设有带阀门的莲蓬头0.2=阀ζ，所有弯头
3.0=弯ζ，两水面高差m z .10=，求水泵扬程。
短管水力计算：（1）涉及到的概念：长管、短管的定义；能量方程； 水泵扬程w g h z H
+=
（2）解题思路：选基准面、过流断面、计算点，列能量方程求解。
2. 有一虹吸管，作用水头m H m
H 0.2,5.121==，管长m
l m
l 0.10,0.521==管径m d d 1.021== ，沿程损失系数02.0=λ，进口设栏污栅，进口局部损失系数0.101=ζ，弯管局部损失系数15.02=ζ。
求该虹吸管的过流量、管中最大真空值，并定性绘出其测压管水头线。
短管水力计算：
（1）涉及到的概念：长管、短管的定义；能量方程；管中最大真空值发生在何处。
（2）解题思路：选基准面、过流断面、计算点，列能量方程求解。
五、能量方程、动量方程
1．一矩形断面平坡棱柱形渠道，渠宽B=2.7m ,河床在某处抬高d=0.3m ,坎前水深 h 1=1.8m ，而后水面又降落0.12m （如图所示），若局部水头损失w h 为尾渠流速水头的二分之一，求（1）通过流量?=Q （2）水流对坎的作用力?
能量方程应用：
（1）涉及到的概念：能量方程应用注意事项（三选）选基准面、过流断面、计算点。
（2） 列能量方程求解。
（3） 列动量方程求解。
2. 如图所示，嵌入支座内的一输水管，管径m d m d 0.1,5.121== 当支座前的压强 0.41=p 个大气压时（相对压强），流量为1.8s m /3，管轴线为水平，不计水头损失，求渐变段的支座所受的轴向力？
动量方程应用：
（1）涉及到的概念：动量方程应用注意事项，
① 选控制面（脱离体） ② 全面分析外力 ③ 动量方程为失量方程式
F v v Q ∑=-)(1122ββρ
（2）列动量方程求解。
一般写为分量形式：x x x
F v v Q ∑=-)(1122ββρ
六、三大方程应用
1.一平板闸门，门宽b=2m,闸前水深=H 4.0米，闸孔后收缩水深=c h 0.5米，
局部损失为0.5g
v c 22
，不计摩擦力，求作用在闸门上的动水总压力？
涉及到的概念：连续方程、能量方程、动量方程应用及注意事项， 解题思路：
① 分析：求力，要用动量方程，选取控制面，画出压强分布图，全面分析外力。
② 应用能量方程，水力要素有：
P v v Q ,,,,21ρ从已知条件中可知，
21,,v v Q 未知。
③ 用能量方程求出21,v v
④ 一个能量方程，有两个未知数，要用到连续方程。
七、明渠水流
1．矩形断面明渠，渠宽m b 2=，水深m h 7.0=，通过流量s m Q /6.13=，判断该水流是急流还是缓流？
涉及到的概念：急流、缓流、临界流概念及其判别标准 ① 用干扰波波速 m
gh C
=
c v =临界流 ,c v < 缓流 ,c v > 急流
② 用弗劳德数 m
gh v Fr =
1=Fr 临界流 1<Fr 缓流 1>Fr 急流
③ 用临界水深 3
2
g
q h K =（矩形渠道）
0h h K =临界流、0h h K <缓流、0h h K
>急流
④ 用临界底坡 K
K K K R C A Q i 2
22
=
K i i = 临界流、K i i <缓流、K i i >急流
七、
π
定理
1.绕流阻力计算公式建立
已知条件：）、、、（μρL u f F =
2
2
2
u L C F d ρ=
2.沿程水头损失计算公式的建立
已知条件：)(∆=∆、、、、、μρυd l f p
3.孔口出流（闸孔出流）计算公式的建立：
)d g (σμρυ、、、、、H f =。