水力學復習題

1、 目錄 復習題一 參考答案 . 復習題 參考答案 . 12 2、作出下面的曲面上壓力體圖并標明垂直方向分力的方向（ 4 分) 復習題 一、填空題（每小題 2分，共10 分） 2 Otv 2、能量方程中2g項的能量含義為: 5、只有途泄流量管道的水頭損失是相同流量的管道的水頭損失的 二、判斷題（每小題 2分，共10 分） 15 C時水的動力粘度小于20 C時水的動力粘度。（ 工業(yè)管道的沿程摩阻系數(shù) 幾在紊流粗糙區(qū)隨Re增加而增加 三、名詞解釋（每小題 3分，共15 分） 1、粘滯性2、流線3、阻力平方區(qū)4、當量粗糙度5、斷面比能 四、簡答題（每小題 5分，共10 分） 1、水力學對液體做了哪些物

2、理模型化假設(shè)？請寫出相應內(nèi)容。 2、均勻流水力特性如何? 1、 般情況下，給水管道中的流速不大于 ，不小于 3、圓管半徑r =1m ,滿管流動時的水力半徑 R為 米；如果正常水深ho =2m ,則水力半徑R為 米。 4、從流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，流體的運動形態(tài)可以分成 流與 1、 2、 恒定流時的流線與跡線二者重合。 3、 有壓管道的測壓管水頭線只能沿程降低 4、 5、 均勻流的同一過水斷面上，各點流速相等。 2、作出下面的曲面上壓力體圖并標明垂直方向分力的方向（ 4 分) 五、作圖題（共15分） 1、作出標有字母的平面壓強分布圖并注明各點相對壓強的大?。? 分) 3、請作出明渠恒定流的水面曲線 （

3、4分） 4、請定性作出下圖總水頭線與測壓管水頭線（兩段均為緩坡） 六、計算與證明題（8分+ 8分+6分+10分+8分，共40分） 3 1、水平放置的壓力管，漸變段起點的相對壓強 p400 kpa進口管徑流量Q=18m/s，Dh.50 m,出口管 徑d =1m，不計水頭損失，求鎮(zhèn)墩所受的軸向推力為多少。 2、水自水池A沿水平放置的鑄鐵管流入水池C若水管d =02m li=30m, l2=50m,（4 分） 3、請作出明渠恒定流的水面曲線 （4分） H0=4mH2=1m設(shè) 沿程阻力系數(shù)k =003,求在水池B中的水深Hi3 的弗勞德數(shù)Fr及渠中流態(tài)。 Q =2.25L/S ，輸水管段的直徑和長度分

4、別為 若管路末端所需的自由水頭 H 2=8m,求水箱液面至管路出口的高差 H1 已知流場 UxF+Zy, Uy-t-y+z, uz=t+x-z，試求: (1)流場中點A (2, 2, 1)在t=2時的加速度 (2)是恒定流嗎？ ( 3)是均勻流嗎?3、如右圖所示的梯形斷面明渠，底寬 b=10m 邊坡系數(shù)mT.5，水深h=5m，流量Q=300m /s求流體 di=70mm,li=25m;d2=40mm,l2=15m.沿程阻力系數(shù) 入 1=0.0025,入2=0.02,閥門的局部阻力系數(shù) E =3.5 。試 (1) 管路系統(tǒng)的總水頭損失 4、由水箱向管路輸水，已知供水量 5、 只有途泄流量管道的水

5、頭損失是相同流量的管道的水頭損失的 二、判斷題（每小題 2分，共10 分） 15 C時水的動力粘度小于20 C時水的動力粘度。 工業(yè)管道的沿程摩阻系數(shù) k在紊流粗糙區(qū)隨Re增加而增加 三、名詞解釋（每小題 3分，共15 分） 1、粘滯性: 當流體處于運動狀態(tài)時，如果流體質(zhì)點之間存在相對運動，則質(zhì)點之間要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力抵抗其相對運 動，流體的這種性質(zhì)稱為粘性或者粘滯性。 2、流線: 流線是表示某一瞬時流動方向的曲線，該曲線上所有各點的流速矢量均與曲線相切。 3、阻力平方區(qū): 在土木、水利等實際工程中的水流一般處于紊流粗糙區(qū)，該區(qū) 4、當量粗糙度: 將工業(yè)管道和人工管道在同樣試驗條件下進行沿程水頭損

6、失試驗，把具有同一沿程阻力系數(shù) 工砂粒粗糙度作為工業(yè)管道的當量粗糙度。 5、斷面比能 參考答案 、填空題（每小題 2分，共10 分） 2、 般情況下，給水管道中的流速不大于 2.53.0m/s ，不小于0.25m/s 。 2、 2 otv 能量方程中2g項的能量含義為：單位重量液體所具有的流速動能。 3、 圓管半徑r =1m,滿管流動時的水力半徑 R為0.5米；如果正常水深h2m 則水力半徑R為0.5米 4、 從流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，流體的運動形態(tài)可以分成 層流與紊流。 5、 1、 2、 恒定流時的流線與跡線二者重合。 3、 有壓管道的測壓管水頭線只能沿程降低 4、 5、 均勻流的同一過水斷面上，

7、各點流速相等。 2 hf X v ,所以又名阻力平方區(qū)。 幾值的人 將每一個過流斷面的參考基準面選在渠底最低點所在的水平面這一特殊位置，此時斷面上單位重量液 體所具有的總能量就是斷面比能。4、請定性作出下圖總水頭線與測壓管水頭線（ 4 分） 四、簡答題（每小題 5分，共10 分） 1、水力學對液體做了哪些物理模型化假設(shè)？請寫出相應內(nèi)容。 要點: （1）流體的連續(xù)介質(zhì)模型假設(shè) 流體力學把流體質(zhì)點作為最基本的研究單位，從而擺脫了由于分子間隙與分子的隨機運動所導致的物 理量不連續(xù)的問題（分子之間有間隙，但質(zhì)點團之間沒有間隙） 動的復雜性，也可以滿足工程的實際要求。這樣，我們在研究流體的宏觀運動時，可

8、以將之視為均勻的連 續(xù)介質(zhì)，其物理量是空間和時間的連續(xù)函數(shù)，可以應用連續(xù)函數(shù)的方法分析流體的平衡與運動規(guī)律。 （2）理想流體假設(shè) 絕對不可以壓縮， 不能膨脹， 沒有粘性的連續(xù)介質(zhì)。 這樣先拋開粘性分析理想液體， 應用到實際液體 時再進行修正。它是一種對流體物理性質(zhì)的簡化的力學模型。 2、均勻流水力特性如何? 要點: （1 ）過流斷面為平面，且斷面形狀、尺寸沿流程不變; （2 ） 流線為平行直線， 同一流線上各點流速相等， 從而各斷面流速分布相同， 各斷面平均流速相等, 動能修正系數(shù)及動量修正系數(shù)對應相等; （3）動水壓強規(guī)律與靜壓強分布規(guī)律相同。 五、作圖題（共15分） 1、作出標有字母的平面

9、壓強分布圖 、作出下面的曲面上壓力體圖并 并注明各點相對壓強的大小 （3 分） 標明垂直方向分力的方向（4分） 3、請作出明渠恒定流的水面曲線（兩段均為緩坡） （4 分） 。采用連續(xù)介質(zhì)模型，既可以擺脫分子運 v = 六、計算題（共40分） 1、 解： 漸變進口段: f 2 TD 2 Ai=1.77m 4 2 即1 ecu =0.05m 2g 漸變出口段： V1 由能量方程: 由動量方程: 解 （2分） 2、解: 解得 分） （2 分） 3、 解: 4、解: =Q =1.02m/s A 1 =30.65m PiA =53KN （2 分） 兀d A 2= 4 2 otiVi 2 =0.785m

10、V2 = =2.30m/s AO. 2 = 0.27m 2g （2 分） 2 +P1 02/ +22 2g 刁二石習 pA -P2A2+ R = fQ（%V2-p1V1） 得 由方程 V2 =0.223m 2g 由方程 解得 p =297.7KPA （2 分） R=295KN VL 2 Ho -H2 +亍 d 2g 式中 2 =3, SL =8Cm L 2 H0Hi=（y+羽）斗 d 2g，式中無匚曰.5, L=30m， Hi =2.8m 2 （b+mh h = （10 + 1.5 X 5） x 5 = 87.5 m Q A = 3.43 m/s V2 gh = 0.24 0)明渠中，作恒定流

11、的水流，一定是均勻流。 、靜水壓力的方向 (1)與受力面平行 (3) 與受力面外法線方向一致 、 層流斷面流速分布規(guī)律符合 (1)對數(shù)分布 (3)拋物線分布 4、平底棱柱形明渠的水躍函數(shù) (1) 0 (h)=0 (h) (3) 0 (h)v 0 (h) 、緩坡上發(fā)生均勻流必定是 (1)緩流 (2) (3)急流 與受力面斜交 與受力面內(nèi)法線方向一致 ) 0 (h )的關(guān)系是 () (h) 0 (h) 15 、小流量時三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些。 、不可壓縮液體連續(xù)方程既適用于恒定流，也適用于非恒定流。 、沿任意封閉曲線的速度環(huán)量為零的流速場為無渦流(無旋流) 16 17 二、單項選擇

12、題(填寫唯一正確答案的編號) (本大題分8小題，每小題2分，共16分) 1 、盛水容器a和b的測壓管水面位置如圖( 水深相等，則pa和Pb的關(guān)系為 a)、 (1) Pa P b (3) Pa = P b ( ) (2) Pa 1。 參考答案 1、( X ) 2 、(V ) 3 、( X ) 4 、(X ) 5 、（V ） 6、( X ) 7 、 (X ) 8 、( X ) 9 、(X ) 10 、( (X ) ) 13、 (X ) 14 、(X ) 15 、(V ) 16 、( V ) 17 、( _ 、 單項選擇題 1、(1) ) 2 、(4) ) 3 、（3） )4 、( (1) )5 6

13、、( (4) ) 7 、(2) ) 8 、（3） ) .、 填空題 1、 體積 判斷題 （1） 2 2 2、 m/s L/T 變形運動 3、 4、 11 、( X) 12 、( X ) V ) 作用在單位質(zhì)量液體上的質(zhì)量力 平移、變形、轉(zhuǎn)動 L/T 液體及土壤的物理性質(zhì) 四、作圖題 1、 rr h- 2、 霄- _ _ 陽P 水平3分 垂直3分 irl!irl! a V2 h1+h2+h3= 2g （3分） vc= J2g X8 =125 m/s 3 qv=A=Vc=0.0246 m /s VE=q； =3.13m/s 叱E2 2 2 + PE + UE _ cVc Pg 2g 2g （3分）

14、3、 4、 IEIES S . . .二網(wǎng)二網(wǎng)* *a 五、根據(jù)題目要求解答下列各題 解 1、 不透水邊界：NE.必定是一條流線，e =常數(shù) ch 透水邊界NA為等勢線 0 =常數(shù)二一=0 cn 浸潤線邊界AC為一條流線 e =常數(shù) =0 Ch 逸出邊界CD既不是流線，也不是等勢線 2 2. 解：對1-1及C-C斷面寫能量方程 h| rE （3分） 對E-E及C-C斷面列能量方程 PE 1 （v2 -vE ）-3 =5.5m 2 PE =53.9KN /m2 （1 分） 3.解: 1.由 q =mj2gHO2得 Ho （3 分） 15 、mj2g 丿 l0.49xJ19.6 丿 uq2 2.臨界水深he =3| g 9.8 =2.84m （3 分） （4分） 4. 解: P1 Pg （2 分） 其中 P1 Pg 因為 hco vhc cht 下游發(fā)生水躍 3. hc02 hc0 -1 hc02ht故發(fā)生遠驅(qū)式水躍， 列1-1及2-2斷面能量方