長沙理工大學(xué)工程流體力學(xué)習(xí)題

1、工程流體力學(xué)第一章思考題1、為什么要引進連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)？為什么可以把液體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)？2、非均質(zhì)液體的密度應(yīng)該如何表示？3、流體粘度與哪些因素有關(guān)？它們隨溫度是如何變化的？對流體有何影響？4、為什么水通常被視為不可壓縮流體？什么情況下要考慮液體的可壓縮性和表面張力特性？5、液體內(nèi)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？牛頓內(nèi)摩擦定律的適用條件有哪些？6、圖為管道過水?dāng)嗝嫠髁魉俜植紙D，從其對應(yīng)部位取出水體A，試標(biāo)出水體A頂面和底面切應(yīng)力的方向。 思考題6圖7、為什么要引入理想液體的概念？它與實際液體有什么區(qū)別？8、單位質(zhì)量力怎樣定義的？靜止液體和作自由落體運動的液體所受的單位質(zhì)量力分別為多少？習(xí) 題1.1

2、容器中盛有靜止液體，此時液體所受到的單位質(zhì)量力為多少？1.2假設(shè)水的體積彈性系數(shù)，欲使其體積減小0.4%，問需要增加多大的壓強？1.3當(dāng)壓強的增量為，某種液體的密度增長0.02%，試求該液體的體積模量。1.4平板面積為,厚度為 1.0cm，質(zhì)量 m=5kg，沿著涂有厚度=1.0mm油的斜面向下作等速運動， 其速度u=1.0m/s,帶動油層的運動速度呈直線分布,油的密度950 kg/m3，求油的動力粘度和運動粘度。 1.5某種液體充滿兩平行邊界的縫隙內(nèi)，液體的動力粘度為為，有一面積為 A的極薄的平板以速度 u 平行于平板移動。x 為平板距上邊界的距離。求：平板所受的拖力T，（縫隙內(nèi)的流速按直線分

3、布）。 第1.4題圖 第1.5題圖 第1.6題圖1.6水流在平板上運動(如第6題圖)，流速分布曲線DE為拋物線形，E點為拋物線端點，E點處，水的運動粘度，試求處的切應(yīng)力（提示：先設(shè)流速分布，利用給出的條件確定待定常數(shù)A，B，C）。第二章思考題1、理想流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時受到哪幾種力的作用？2、等壓面應(yīng)具備什么條件？在什么條件下“靜止液體內(nèi)任何一個水平面都是等壓面”的說法是正確的？3、下列哪一些是正確的等壓面？思考題3圖4、水靜力學(xué)基本方程的形式和表示的物理意義是什么？5、壓力表和測壓計測得的壓強是絕對壓強還是相對壓強？6、靜止液體、流動液體中，各點的測壓管水頭是否相等？7、繪制靜水壓強分布圖的原

4、理和方法是什么？為什么在工程中通常只需要計算相對壓強和繪制相對壓強分布圖？8、如圖所示的容器中盛有兩種不同重度的靜止液體，試分析作用在容器 A B 壁面上的靜水壓強分布圖應(yīng)為哪一幅圖？ 思考題8圖9、壓力中心D和受壓平面形心C的位置之間有什么關(guān)系？什么情況下D點與C點重合？10、有四個不同的盛水容器，如圖所示，它們的底面積A和水深h都相等。試回答：1）各容器底面所受的靜水總壓力是否相等？2）容器底面所受到的靜水總壓力與地面對容器的反力N是否相等？（容器重量不計） 思考題10圖11、采用圖解法與解析法求解平面靜水總壓力時，對受壓面的形狀是如何規(guī)定的？為什么？12、如何確定壓力體的體積？如何判斷鉛

5、垂方向作用力Pz方向？13、如圖所示的容器 a 中盛有密度為的液體，容器 b中盛有密度為和的兩種液體，試分析兩個容器中曲面 AB 上壓力體及壓力是否相同？ 思考題13圖習(xí)題2-1 如習(xí)題圖2-1所示，已知z=1.5m，h=2.5m，。問水箱底部和水下1m處的測壓管水頭各為多少？相對壓強和絕對壓強各為多少？ 習(xí)題圖2-1 習(xí)題圖2-22-2 如習(xí)題圖2-2，已知h1=10mm，h2=200mm；h3=180mm，求淹沒深度H。2-3 用習(xí)題圖2-3的裝置測量油的密度，已知：h=75mm；h1=150mm；h2=10mm，求油的密度。 習(xí)題圖2-3 2-4 畫出習(xí)題圖2-4中各平面上的流體靜壓強分

6、布圖。 習(xí)題圖2-4 習(xí)題圖2-5(本圖數(shù)字需修改，見文字)2-5 有一水箱裝置如習(xí)題圖2-7所示，箱底高出地面3.5m，箱中水深2.5m，水箱的自由面絕對壓強為65kN/m2（0.65工程大氣壓）。1）若以地面為基準(zhǔn)面，A、B兩點的位能、壓能及測壓管水頭各為多少？2）若以水箱為基準(zhǔn)面，A、B兩點的位能、壓能及測壓管水頭又各為多少？2-6 如習(xí)題圖2-6所示為一船閘閘室的閘門，巳知閘室的寬度b=10m，上游水深h1=10m，閘室中水深h2=5m，求每扇閘門上的靜水總壓力P及其作用點。習(xí)題圖2-6 習(xí)題圖2-72-7 矩形平板閘門AB一側(cè)擋水（習(xí)題圖2-7），己知閘門長L=3m，寬b=1m，形心

7、點水深hc=2.5m；傾角，閘門上緣A處設(shè)有轉(zhuǎn)鈾，閘門自重G=30kN，若不計門軸摩擦力，試求開啟閘門所需拉力T。2-8 如習(xí)題圖2-8所示為一混凝土重力壩，為了較核壩的穩(wěn)定性，試分別計算當(dāng)下游有水和無水時兩種情況下，每單位寬度上的靜水總壓力。 習(xí)題圖2-8 習(xí)題圖2-92-9 如習(xí)題圖2-9所示為一長方形平面閘門，高3m，寬2m，上游水位高出門頂3m，下游水位高出門頂2m，求：1）閘門所受總壓力和作用點；2）若上下游水位同時上漲1m時，總壓力作用點是否會有變化?試作簡要論證。2-10如習(xí)題圖2-10所示，一個直徑為D的球（球的重量可忽略）處于平衡狀態(tài)，導(dǎo)出D與的關(guān)系式。 習(xí)題圖2-10 2-

8、11、試畫出以下圖中各曲面上的壓力體剖面圖，并指出垂直壓力的方向。 （a） (b) (c) (d) (e) (f) 習(xí)題2-11圖2-12如習(xí)題圖2-12所示的密閉盛水容器，已知h1=50cm,h2=120cm，水銀測壓計讀數(shù)h=25cm。試求半徑R=0.5m的半球形蓋AB所受鉛直方向和水平方向的靜水總壓力。習(xí)題圖2-12 2-13、圖示為一弧形閘門，半徑，擋水深度，旋轉(zhuǎn)軸距渠底，閘門寬度。試求作用于閘門上的靜水總壓力的大小及作用點。 習(xí)題圖2-13第三章思考題1、拉格朗日法和歐拉法有何不同？2、流線有哪些性質(zhì)？流線和跡線的區(qū)別和聯(lián)系是什么？3、流動有哪些分類方法？4、什么是恒定流與非恒定流？

9、什么是均勻流與非均勻流？什么是漸變流和急變流？有人說“均勻流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流”，這種說法是否正確？為什么？5、總流連續(xù)方程的物理意義是什么？6、動水壓強與靜水壓強有什么不同？在推導(dǎo)恒定總流能量方程時，為什么過流斷面必須位于漸變流段？7、什么是總水頭線和測壓管水頭線，兩者的關(guān)系是怎樣的？8、什么是水力坡度？9、恒定總流能量方程的限制條件有哪些？如何選取計算斷面、基準(zhǔn)面和計算點？10、應(yīng)用能量方程判斷下列說法是否正確：（1）水一定從高處向低處流動；（2）水一定從壓強大的地方向壓強小的地方流動；（3）水總是從流速大的地方向流速小的地方流動？11、如圖斷面突然縮小管道通過粘性恒定流，

10、管路裝有U形管水銀差計，判定壓差計中水銀液面A、B哪個高？ 思考題11圖12、拿兩張薄紙，平行提在手中，當(dāng)用嘴順紙間縫隙吹氣時，問薄紙是不動、相互靠攏還是向外張開？為什么？13、應(yīng)用動量方程時要注意哪些問題？由動量方程求得的力若為負(fù)值，說明什么問題？待求未知力的大小與隔離體的大小有無關(guān)系？應(yīng)用動量方程時如何選擇隔離體。習(xí) 題3-1 如習(xí)題3-1圖所示的管流，已知斷面A-A處的流速分布為，圓管半徑，且A-A斷面中心點處的，求小管段的斷面平均流速。習(xí)題3-1圖 3-2 某矩形斷面渠道，底寬b=20m，當(dāng)通過流量為Q=100m3/s時，某斷面處的平均流速，求該斷面的水深。3-3 某分汊河段如習(xí)題3-

11、3圖所示，已知在斷面A-A處左汊河道過水?dāng)嗝婷娣e為2500，斷面平均流速為0.97m/s；右汊河道過水?dāng)嗝婷娣e為3400 ，斷面平均流速為0.62m/s。求：左、右汊道的分流量及總流量；各汊道的分流量占總流量的百分比（稱為分流比）。3-4 如習(xí)題3-4圖所示的壓力水管，小管直徑=20cm，A斷面形心點處的壓強為75KPa；大管直徑=40cm，B斷面形心點處的壓強為45KPa，大管斷面平均流速=1m/s。求A、B兩斷面間的總水頭差；水流流向。習(xí)題3-3圖 習(xí)題3-4圖3-5 某變管徑壓力管流如習(xí)題3-5圖所示，已知，忽略水頭損失，試求：通過管道的流量及A、B和C各點的壓強；繪制測壓管水頭線。習(xí)題

12、3-5圖3-6 有一密閉盛水容器如習(xí)題3-6圖所示，容器內(nèi)氣壓由水銀壓差計測量，側(cè)壁與直徑為5cm的圓管相接，管長，壓差計讀數(shù)為h=0.4m，出流時總水頭損失為3.4m，求通過管道的流量。 習(xí)題3-6圖 習(xí)題3-7圖3-7有一安裝在壓力管道上的壓差式畢托管，如習(xí)題3-7圖所示，已知管徑，求A處的點流速。3-8 鉛直放置的90°輸水彎管，裝有一水銀壓差計如習(xí)題3-8圖所示，直徑，彎管段的水頭損失，流量，求水銀壓差計中的水銀面高差h。習(xí)題3-8圖3-9 某管道過渡段（習(xí)題3-9圖），流量為，不計1-1、2-2兩斷面間的水頭損失。問：若流水自上向下流，且斷面1處壓力計的讀數(shù)為57N/cm2

13、，水銀面高差h及斷面2處的壓力計讀數(shù)為若干？若水流自下向上流，且斷面2處壓力計的讀數(shù)為57N/cm2，其水銀面高差h及斷面1處的壓力計讀數(shù)又為若干？ 習(xí)題3-9圖 習(xí)題3-10圖3-10 一豎直放置的文丘德里流量計如習(xí)題3-10圖所示，水銀壓差計的讀數(shù)h=6cm，忽略兩斷面間的水頭損失，求通過的流量。3-11 在石油管道中安裝文丘里流量計，管道直徑，流量計喉管直徑，石油密度，流量計的流量系數(shù)為，現(xiàn)測得水銀壓差計讀數(shù)，問此時管中流量Q為多少？3-12 貯水容器內(nèi)水面保持恒定，底部接一鉛直輸水管，如習(xí)題3-12圖所示，輸水管直徑，末端收縮管嘴出口直徑，若不計水頭損失，試求管中流量A、B、C、D各點

14、的壓強。 習(xí)題3-11圖 習(xí)題3-12圖 3-13某管道中安裝文丘里流量計，當(dāng)通過流量時水管與喉管之間的測壓管高差為11cm，當(dāng)通過流量時為14cm，已知水管直徑D為10.4cm，喉管直徑為6.4cm，試求該文丘里流量計的流量系數(shù)。3-14某抽水系統(tǒng)如習(xí)題3-14圖所示，已知管徑，當(dāng)抽水流量時，吸水管（包括進口）水頭損失。如限制吸水管末端斷面A中心點的真空值不超過，求水泵的最大安裝高度為多少？習(xí)題3-14圖 習(xí)題3-15圖3-15有一大水箱，下接一管道，水箱面積很大，如習(xí)題3-15圖所示。已知大管和收縮段管徑分別為和，水箱水面與管道出口中心點的高差為，如不計水頭損失，問容器A中的水是否會沿管B

15、上升？如上升，上升高度h為多少？3-16有一輸油管路的漸變管，與水平面的傾角為45º，其裝置如習(xí)題3-16圖所示。若油的密度為，1-1斷面的管徑，2-2斷面的管徑，兩斷面的間距，在1-1斷面處的流速，水銀壓差計中的液位差。試求：（1）1-1斷面2-2斷面之間的水頭損失。（2）判斷液流流向。（3）1-1斷面2-2斷面的壓強差。習(xí)題3-16圖 習(xí)題3-17圖3-17圖示為一水電站壓力水管的漸變段，直徑，當(dāng)漸變段起點壓強（相對壓強），流量，不計水頭損失，求漸變段鎮(zhèn)墩上所收的軸向推力為多少？3-18一近似為矩形的河床上建有一溢流壩如習(xí)題3-18圖所示。已知河寬B=16m，且溢流壩與河床等寬，

16、壩高P=2.5m，壩前水頭H=1.5m，過壩流量Q=64m3/s，不計水頭損失及壩面阻力，求下游收縮斷面(視為漸變流斷面)水深hc=0.8m時水流對壩體的水平總作用力。 習(xí)題3-18圖3-19 某鉛直安裝的管道（習(xí)題3-19圖），末端由六枚螺栓連接一噴嘴。已知管徑，噴嘴出口直徑，噴嘴長為0.5m，噴射流量為，不計水頭損失，求每枚螺栓所受的拉力。3-20某水平放置的漸變彎管，轉(zhuǎn)彎角，如習(xí)題3-20圖所示。直徑，1-1斷面形心處的相對壓強為，流量，不計彎管段的水頭損失，求固定此彎管所需要的水平力及其方向。 習(xí)題3-19圖 習(xí)題3-20圖3-21 射流以速度噴射至固定平面壁上，分成兩股水流流出沖擊區(qū)

17、（習(xí)題3-21圖），射流方向與固定平面壁成角，若流動在一個水平面上，并忽略水流沿平面壁流動時的摩阻力，試求Q1與Q2，并證明沿著射流方向施加于平面壁上的壓力為。 習(xí)題3-21圖 習(xí)題3-22圖3-22水平方向射流，流量，流速，受垂直于射流軸線方向的平板的阻擋，截去流量，并引起射流其余部分偏轉(zhuǎn)，不計射流在平板上的阻力，試求射流的偏轉(zhuǎn)角及對平板的作用力。3-23射流以相同的速度和流量Q分別射在三塊不同的擋水板上（習(xí)題3-23圖，圖中取不同值），然后分成兩股沿板的兩側(cè)水平射出。如不計板面對射流的阻力，試比較三塊板上作用力的大小。習(xí)題3-23圖3-24如習(xí)題3-24圖所示的閘下出流，平板閘門寬，閘前水

18、深，閘后收縮段面水深，出流量，不計摩擦阻力。試求水流對閘門的作用力。 習(xí)題3-24圖第四章思考題1、因次分析有何作用？2、瑞利法和定理各適用于何種情況？3、基本物理量的選擇有哪些依據(jù)？4、兩液流相似應(yīng)滿足哪些條件？5、有哪些常用的相似準(zhǔn)則？習(xí) 題4.1根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定理，推導(dǎo)動力粘度、運動粘度的量綱和單位。4.3實驗表明，流動有層流和紊流兩種狀態(tài)，流態(tài)相互轉(zhuǎn)化時的流速稱為臨界流速。已知恒定有壓管流的下臨界流速與管徑、流體密度、流體動力粘度有關(guān)。 試用量綱分析法求出它們的函數(shù)關(guān)系。4.4已知總流邊界單位面積上的切應(yīng)力與流體密度、動力粘度、斷面平均流速、管徑及表面粗糙突出高度有關(guān)。試分別用瑞利法和

19、定理求的表達(dá)式。4.5文丘里管喉管處的流速與文丘里管進口斷面直徑、喉管直徑、流體密度、動力粘度及兩斷面間壓差有關(guān)，試用定理求文丘里管通過的流量Q的表達(dá)式。4.6實驗觀測得知，矩形薄壁堰的流量Q與堰上水頭H、堰寬b、重力加速度g等有關(guān)。試用定理分析堰流流量公式的結(jié)構(gòu)形式。4.7 溢水堰模型設(shè)計長度比尺，當(dāng)在模型上測得流量為時，水流對堰體的推力，求實際流量和推力。4.8在某泄洪閘模型試驗中，已知，模型流量，測得模型躍前斷面水深8cm，流速為1.45m/s，試求：原型流量；原型躍前斷面流速；原型水躍高度。4.9設(shè)有一輸油管，管徑，管長，管中油的流量。現(xiàn)用20的水作模型中的流體，模型管徑。已知20水的

20、運動粘度，20油的運動粘度。試求模型中管長和模型流量。4.10某橋墩長度，橋墩寬度，兩橋墩距離，水深，平均流速。設(shè)制作模型的長度比尺，試求模型尺寸及模型平均流速和流量。4.11某=20cm的水平輸油管道，輸送原油，運動粘度，流量。若用10的水在管徑為5cm的管道上按粘滯力相似準(zhǔn)則進行試驗。并測得3m長試驗管道上測壓管水面下降2.5cm，試求模型流速和24m長原型管道上的水頭損失。4.12某水平輸油管道，管徑，長度=80m，流量=0.49m3/s，運動粘滯系數(shù)，在的模型上用20的水做試驗，并測得2m實驗管段上測壓管水面下降1.6cm。試求模型長度、流速以及原型管壁上的切應(yīng)力。4.13 有一長50

21、0m，直徑5m的泄洪隧洞，洞中水流屬紊流粗糙區(qū)，現(xiàn)需進行模型試驗。要求： (1)說明按何種相似準(zhǔn)則設(shè)計模型，并寫出其相似準(zhǔn)則表達(dá)式；(2)按相似準(zhǔn)則導(dǎo)出流速、流量、力及糙率比尺的表達(dá)式。第五章思考題1、水頭損失由哪幾部分組成？產(chǎn)生水頭損失的原因是什么？2、雷諾數(shù)與哪些因素有關(guān)？當(dāng)管道流量一定時，隨管徑的加大，雷諾數(shù)是增大還是減?。慨?dāng)管徑一定時，隨著流量的逐漸增大，雷諾數(shù)是如何變化的？3、雷諾數(shù)的物理意義是什么？為什么能起到判別流態(tài)的作用？4、為什么不直接采用臨界流速作為判別層流、湍流的標(biāo)準(zhǔn)？5、圓管層流沿程水頭損失與速度的一次方成正比，而管流的達(dá)西公式，兩者是否相矛盾？為什么？ 6、管道斷面面

22、積均為 A (相等)，斷面形狀分別為圓形、正方形和矩形，若水流為恒定均勻流，水力坡度 J 相同，試分析三者的邊壁切應(yīng)力的相互關(guān)系。如果沿程阻力系數(shù)l也相等，試分析三管道通過流量的相互關(guān)系。思考題6圖7、湍流的主要特征是什么？紊流中運動要素的脈動是如何處理的？湍流研究中為什么要引入時均的概念？8、層流和紊流過流斷面上的流速分布規(guī)律有何差異？造成差異的原因是什么？9、什么是粘性底層？其厚度0與哪些因素有關(guān)？它對實際流動有何意義？10、沿程水頭損失系數(shù)與哪些因素有關(guān)？其變化規(guī)律是怎樣的？11、有一圓管如圖所示，長度L，水頭H，沿程水頭損失系數(shù)，流動處于阻力平方區(qū)（不計局部損失），現(xiàn)擬將管道延長（d不

23、變）L，試問水平伸長L和轉(zhuǎn)彎延長L，哪一種布置流量較大？思考題11圖12、什么是當(dāng)量粗糙度？13、局部水頭損失系數(shù)與哪些因素有關(guān)？選用時應(yīng)注意什么？習(xí) 題5.1某輸水管道直徑d100mm，已知水的運動粘度，沿程水頭損失系數(shù)，流程L10m的水頭損失，求管壁處切應(yīng)力，并判別流動是層流還是紊流。5.2有一管路系統(tǒng)如習(xí)題5.2圖所示，已知：，。求：（1）流量Q=？（2）第一根管道周界上的內(nèi)摩擦力。 習(xí)題5.2圖5.3有一輸油管，管長,管徑，已知油的密度，動力粘滯系數(shù)。當(dāng)通過輸油管的流量時，判斷液流的型態(tài)，計算輸油管的沿程水頭損失。5.4水管直徑，管中水流流速，水溫，（1）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水

24、溫不變，管徑改變?yōu)?，管中液流型態(tài)又如何？（3）若流速與水溫不變，管流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，水管直徑為多大？ 5.5一圓管，在管內(nèi)通過運動粘度的水，測得通過的流量為，如在管長15m的管段上測得水頭損失為2cm，試求該圓管內(nèi)徑d。5.6水管直徑，管中水流流速，水溫，試判別其流動型態(tài)。5.7某管道直徑d =50 mm，通過溫度為10 燃料油，燃油的運動粘滯系數(shù)=5.16×10-6m2/s，試求保持層流狀態(tài)的最大流量Qmax。5.8有三根直徑相同的輸水管，管道的直徑d =10cm，通過的流量Q =15L/s,管長L =1000m,各管的當(dāng)量粗糙度分別為1=0.1mm, 2=0.4mm, 3=3

25、mm，水溫為20，試求各管中的沿程水頭損失。5.9有兩根管徑d、管長l和管材相同的管道，一根輸送運動粘滯系數(shù)較小的水，另一根輸送運動粘滯系數(shù)較大的油，試問（1）如果兩個管中液體流速相等，它們的沿程水頭損失是否相等？（2）如果兩個管中液體的雷諾數(shù)相等，它們的沿程水頭損失是否相等？5.10已知某有壓輸水管道，管長為30m，管徑為200mm，管壁當(dāng)量粗糙度0.2mm，水溫6，問當(dāng)流量為24L/s時，沿程水頭損失為多少？第六章思考題1、如何區(qū)別小孔口和大孔口？它們各有什么特征？2、當(dāng)作用水頭H、直徑d相等時，管嘴出流和孔口出流的流量是否相同？為什么？3、什么是有壓管流？其水力特征是什么？4、短管和長管

26、是如何定義的？有壓管流計算中為什么要引進短管和長管的概念？5、圖示兩個容器由兩根直管相連，兩管的管徑、管長及糙率均相同，通過的流量是否相等，為什么？思考題5圖6、簡單管道自由出流與淹沒出流的流量系數(shù)有何差異？在管道布置、管徑、管長和管材一定的管路中，能否通過增大流量系數(shù)來增加通過管道的流量？7、為什么要考慮水泵和虹吸管的安裝高度？8、什么是水泵的揚程？如何計算水泵的揚程？9、何謂水擊，產(chǎn)生水擊的原因是什么？水擊在傳播過程中有什么特征？10、什么是直接水擊和間接水擊？直接水擊壓強如何計算？習(xí) 題6.1水箱側(cè)壁開一圓形薄壁孔口，直徑d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4.0m。已知孔口的

27、流速系數(shù)=0.98，收縮系數(shù)=0.62，求孔口出流收縮斷面的流速vc、流量Q和水頭損失hj。6.2 水從A水箱通過直徑為10cm的薄壁小孔流入B水箱，流量系數(shù)為0.62，設(shè)上游水箱的水面距孔口中心的距離為H1=3.0m，保持不變。試分別求：(1)B水箱中無水時；(2)B水箱中水面距孔口中心的距離為H2=1.0m時，通過孔口的流量。 習(xí)題6.1圖 習(xí)題6.2圖 6.3 有一直徑為的圓形銳緣薄壁小孔口，其中心在上游水面下的深度H=3.0m,行進流速流速，孔口出流為全部完善收縮的自由出流，求孔口出流量Q。6.4 在水池中設(shè)置一根泄水管如習(xí)題6.4圖所示，管長，管口處的水頭H=6.0m，現(xiàn)需要通過流量

28、Q=2m3/s,若流量系數(shù)，試求所需管徑d,并求管中水流收縮斷面處的真空度。 習(xí)題6.4圖 6.5 如習(xí)題6.5圖所示，兩水箱用直徑為d1=50mm，的薄壁孔口連通，右側(cè)水箱的底部接一個直徑d2=30mm的圓柱形管，長l=0.1m，孔口左側(cè)水箱水深H1=4.0m，水流保持恒定，求管嘴流量和右側(cè)水箱水深H2。 習(xí)題6.5圖 習(xí)題6.6圖6.6如習(xí)題6.6圖所示，矩形平底船寬B=2.0m，長L=4.0m,深H=0.50m,船重1800kg，船的底部有一個直徑為d=8mm的小孔，流量系數(shù)為0.62，問需要多長時間船將沉沒？6.7 如習(xí)題6.7圖所示，水從封閉水箱上部經(jīng)直徑的孔口流至下部，然后經(jīng)的圓柱

29、形管嘴排向大氣，管嘴長，流動恒定后，水深,水深，上水箱的壓力表讀數(shù),求流量Q和下水箱水面上的空氣壓強。 習(xí)題6.7圖 習(xí)題6.8圖6.8有一等直徑的虹吸管如習(xí)題6.8圖所示，（1）試定性繪出總水頭線和測管水頭線；（2）在圖上標(biāo)出可能產(chǎn)生的負(fù)壓區(qū)；(3)在圖上標(biāo)出真空值最大的斷面位置。6.9利用虹吸管將渠道中的水輸送到集水池，如習(xí)題6.9圖所示。已知管徑 d =300mm，管長，管長，沿程阻力系數(shù) 1=2= 0.025。濾水網(wǎng)、折管、閥門、出口的局部損失系數(shù)分別為1=3.0 、 2=4=0.55 、 3 =0.17 、 5 =1.0 。渠道與集水池的恒定水位差z=0.54m。虹吸管允許的真空高度

30、hv =7.0 m水柱。 試求虹吸管的輸水流量Q和允許安裝高度hs。6.10 水泵抽水系統(tǒng)如習(xí)題6.10圖所示，流量Q=0.062m3/s，管徑為d=200mm，h1=3.0m,h2=17m,h3=15m,管長l=12m,局部阻力系數(shù)濾水網(wǎng)，90º彎頭，30º折角，出口，沿程阻力系數(shù)，求水泵的揚程Hm。 習(xí)題6.9圖 習(xí)題6.10圖6.11如習(xí)題6.11圖所示離心泵實際抽水量Q=8.10 L/s,吸水管長度，直徑，沿程阻力系數(shù)，局部阻力系數(shù)為：底閥，彎管，如果允許吸水真空高度=5.7m，求水泵的允許安裝高度hs 。 習(xí)題6.11圖 習(xí)題6.12圖6.12如習(xí)題6.12圖所示

31、，水箱中的水通過垂直管道向大氣出流，設(shè)水箱水深為h,管道直徑為d，長度為l，沿程阻力系數(shù)為，總局部阻力系數(shù)為，求：(1)在什么條件下流量Q不隨管度l的變化而變化？(2)什么條件下流量Q隨管長l的增大而增加？(3)什么條件下流量Q隨管長l的加大而減??？6.13設(shè)水流由水箱經(jīng)水平串聯(lián)管路流入大氣，如習(xí)題6.13圖所示。已知AB管段直徑d1=0.25m，沿程損失系數(shù)，BC管段直徑d2=0.15m，沿程水頭損失系數(shù)，進口局部損失系數(shù)，突然收縮局部損失系數(shù)（以計算），試求管內(nèi)流量Q。 習(xí)題6.13圖6.14水池A和B的水位不變，用兩根管徑不同的管道相連接，如習(xí)題6.14圖所示，管徑，管長，兩水池水面高差

32、為H=8m，兩管道沿程阻力系數(shù)，求通過管道的流量，并繪制測壓管水頭線及總水頭線。6.15一水泵向習(xí)題6.15圖示水平串聯(lián)管路的B、C、D三處供水，D點要求的自由水頭hZ=10m，已知：流量，管徑，管長，求水泵出口所需的水頭值。 習(xí)題6.14圖 習(xí)題6.15圖6.16 水塔供水管路布置如習(xí)題6.16圖所示，采用鑄鐵管輸水，nM=0.0125, C點所需的自由水頭HZ=14m，已知出流量為qB=25L/s，qC=15L/s，管長，管徑， ，計算并聯(lián)管路中各流量及所需的水頭。 習(xí)題6.16圖 習(xí)題6.17圖6.17 如習(xí)題6.17圖所示枝狀管網(wǎng)，已知1、2、3、4、點地面和水塔地面標(biāo)高相同，點5較各

33、點高7m，各點所需的自由水頭HZ均為14m，管度L1=L2=300m，L3=250m,L4=350m，L5=400m,采用普通鑄鐵管輸水，各節(jié)點出流見圖，求各管段管徑及水塔高度。(管段流速采用經(jīng)濟流速，時，時，)。第七章思考題1、明渠均勻流的基本特性和產(chǎn)生條件是什么？從能量觀點分析明渠均勻流為什么只能發(fā)生在正坡長渠道中？2、兩條明渠（均為均勻流），通過的流量、底坡和糙率均相同，但底寬不同，試分析正常水深的大小。3、什么是水力最佳斷面？它是否渠道設(shè)計中的最佳斷面？為什么？4、什么是允許流速？為什么在明渠均勻流水力計算中要進行允許流速的校核？5、從明渠均勻流公式導(dǎo)出糙率的表達(dá)式，并說明如何測定渠道

34、的糙率。6、明渠水流的三種流態(tài)有什么特征？如何判別緩流、急流和臨界流？7、什么是斷面比能？它與單位重量液體的總機械能有何異同？在明渠均勻流中，斷面比能Es和單位重量液體的總機械能E沿流程是怎樣變化的？比能曲線有何特征？8、什么是臨界水深和臨界底坡，如何計算？9、佛汝德數(shù)的物理意義是什么？為什么可用它判別明渠水流的流態(tài)？10、對于棱柱體渠道，當(dāng)流量一定時，臨界水深是否唯一？為什么？11、“緩坡渠道只能產(chǎn)生緩流。陡坡渠道只能產(chǎn)生急流”，這句話是否正確？為什么？12、在緩坡渠道上，下列哪些流動可能發(fā)生，哪些流動不可能發(fā)生？ 均勻緩流； 均勻急流； 非均勻緩流； 非均勻急流。13、在陡坡渠道上，下列哪

35、些流動可能發(fā)生，哪些流動不可能發(fā)生？ 均勻緩流； 均勻急流； 非均勻緩流； 非均勻急流。14、試敘述水躍的特征和產(chǎn)生的條件。如何計算矩形斷面明渠水躍的共軛水深？在其它條件相同的情況下，當(dāng)躍前水深發(fā)生變化時，躍后水深如何變化？15、試說明12種水面曲線的一般規(guī)律。在定性繪制水面曲線時，常見的控制斷面有哪些？習(xí) 題7.1 一梯形混凝土渠道，按均勻流設(shè)計。已知 Q 為 35m3/ s , b 為 8 .2m , m 為1.5，n為 0.012及 i 為 0.00012 ，求 h 。7.2 一梯形灌溉土質(zhì)渠道，按均勻流設(shè)計。根據(jù)渠道等級、土質(zhì)情況，選定底坡 i= 0.001，m= 1.5，n= 0.0

36、25 ，渠道設(shè)計流量 Q =4.2 m3s，并選定水深 h 為 0.95 m，試設(shè)計渠道的底寬 b 。7.3紅旗渠某段長而順直，渠道用漿砌條石筑成（n=0.028) ，斷面為矩形，渠道按水力最佳斷面設(shè)計，底寬b= 8 m ，底坡i=，試求通過流量。 7.4 有一矩形斷面混凝土渡槽()，底寬,槽長。進口處槽底高程，當(dāng)通過設(shè)計流量時，槽中均勻流水深，試求渡槽底坡和出口槽底高程？7.5有一環(huán)山渠道的斷面如圖所示，水流近似為均勻流，靠山一邊按 1 : 0.5 的邊坡開挖（巖石較好， n1為 0 .0275 ) ，另一邊為直立的漿砌塊石邊墻n2為 0.025 ，底寬 b 為 2 m ，底坡i為 0.00

37、2 ，求水深為 l.5 m 時的過流能力。 7.6有一矩形斷面渠道均勻流，底寬 b =10 m，水深 h = 3 m，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001 。如流動在紊流粗糙區(qū)，求謝才系數(shù)C和流量Q，并判別是急流還是緩流。7.7有一矩形斷面渠道，底寬b1.5m，底坡i0.0004，糙率n0.014，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求通過的流量Q , 并判別是急流還是緩流。7.8有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n = 0.022，寬b = 6m，當(dāng)Q = 14.0m3/s時，渠中均勻水深h = 2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。 7.9某有機玻璃矩形斷面明渠，底寬，水深，渠底坡，均勻

38、流時測得流量，試求渠道的粗糙系數(shù)值。7.10為收集某土質(zhì)渠道的糙率資料，今在開挖好的渠道中進行實測：流量Q=9.45m3/s,正常水深, 在長的流段內(nèi)水面降落 z=0.16m, 已知梯形斷面尺寸b=7.0m,邊坡系數(shù)m=1.5m,試求糙率n值?7.11某矩形斷面渠道，通過的流量為Q=30m3/s，底寬為b=5m，水深為h=1m，判斷渠內(nèi)水流是急流還是緩流？如果是急流，試計算發(fā)生水躍的躍后水深是多少。7.12證明：當(dāng)斷面比能 以及渠道斷面形式、尺寸（,）一定時，最大流量相應(yīng)的水深是臨界水深。 7.13定性繪出習(xí)題7.13圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。(各渠段均充分長，各段糙率相同)

39、習(xí)題13圖 習(xí)題7.14圖7.14 一矩形斷面渠道，如習(xí)題14圖所示。已知閘前水深，閘門開啟高度，渠道底寬，閘孔垂直收縮系數(shù)，閘門局部水頭損失系數(shù)，兩段渠道的底坡分別為：，渠道糙率，不計閘前行進流速，試判別第二段渠道中的水流為緩流或急流？并定性繪出兩段渠道中的水面曲線（兩段渠道均充分長）。（提示：能量方程求出流量，在求出臨界水深以及臨界底坡）7.15連接水庫與水電站的引水渠道長l=15km,Q=50m3/s,渠道斷面為梯形，底寬b=10m,邊坡m=1.5,n=0.025,I=0.0002,已知渠道末端水深hn=5.5m,試?yán)L制渠道水面曲線。第八章思考題1、堰流和閘孔出流的水力特點是什么？2、堰

40、流有哪些類型？如何判別？在工程中各有什么應(yīng)用？3、堰流的計算公式中，各系數(shù)項表示什么相關(guān)情況？4、為什么不能采用恒定總流的動量方程式來推導(dǎo)堰流基本計算公式？5、設(shè)計和使用無側(cè)收縮矩形薄壁堰需要注意哪些問題？為什么？6、影響堰流過流能力的因素有哪些？7、寬頂堰的淹沒條件是什么？8、試在下圖中繪出寬頂堰淹沒出流時的水面曲線示意圖。思考題6圖9、為什么無坎寬頂堰水力計算，不計算側(cè)收縮系數(shù)？習(xí) 題8.1一無側(cè)收縮的矩形薄壁堰自由出流，堰寬，上游堰高，如果通過堰的流量，求堰頂水頭。8.2有一無側(cè)收縮的直角三角形薄壁堰，堰底高程為，下游水位為，如果薄壁溢流時測得上游水位為，求流量。8.3 某模型實驗采用西伯利第（Cippoletti）堰測量流量，如果通過堰的流量，堰口寬度，求堰頂水頭。 8.4 模型實驗采用矩形薄壁堰測量流量，薄壁堰高，寬。如果實驗室水槽寬,通過堰的流量時，堰均為自由出流，請確定堰頂作用水頭的范圍。8.5 某砌石攔河溢流壩采用折線