權(quán)威水力學(xué)復(fù)習(xí)題及答案1

水力學(xué)復(fù)習(xí)題1一、單項(xiàng)選擇題〔填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào)〕〔本大題共10小題，每題2分，共20分〕以下物理量中，有量綱的數(shù)為〔C〕A．佛汝德數(shù)FrB.沿程阻力系數(shù)C．滲流系數(shù)km/dayD.堰流流量系數(shù)m緩坡明渠中的均勻流是〔A〕A．緩流B.急流C.臨界流D.可以是急流或緩流管流的負(fù)壓區(qū)是指測(cè)壓管水頭線(xiàn)〔C〕A．在基準(zhǔn)面以下的局部B.在下游自由水面以下的局部C．在管軸線(xiàn)以下的局部D.在基準(zhǔn)面以上的局部有兩條梯形斷面渠道1和2，其流量、邊坡系數(shù)、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2，那么其均勻流水深h1和h2的關(guān)系為〔B〕A．h1>h2B.h1<h2C.h1=h2D.無(wú)法確定對(duì)于并聯(lián)長(zhǎng)管道，每根管道的〔C〕相等。A．流量B.切應(yīng)力C.沿程水頭損失D.水力坡度平衡液體的等壓面必為〔D〕A．水平面B.斜平面C.旋轉(zhuǎn)拋物面D.與質(zhì)量力正交的面理想液體恒定有勢(shì)流動(dòng)，當(dāng)質(zhì)量力只有重力時(shí)，〔B〕A整個(gè)流場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的總水頭相等B只有位于同一流線(xiàn)上的點(diǎn)，總水頭相等C沿流線(xiàn)總水頭沿程減小D沿流線(xiàn)總水頭沿程增加有一溢流堰，堰頂厚度為2m，堰上水頭為2m，那么該堰流屬于〔c〕A．薄壁堰流B.寬頂堰流C.實(shí)用堰流D.明渠水流同一管道中，當(dāng)流速不變，溫度上升時(shí)，那么雷諾數(shù)〔A〕A．增大B.減小C.不變D.不一定一段直徑不變管道的流速?gòu)?m/s增加到4m/s時(shí)，在水流都處于紊流粗糙區(qū)時(shí)，沿程水損失是原來(lái)的〔d〕倍A．1B.C.2D.4二、填空題〔在空格中填寫(xiě)正確答案〕〔本大題共8小題，每空格2分，共16分〕1．有一明渠均勻流，通過(guò)流量，底坡，那么其流量模數(shù)K=2750.2．水泵進(jìn)口真空計(jì)的讀數(shù)為，那么該處的相對(duì)壓強(qiáng)水頭為m3．矩形斷面渠道，水深h=1m，單寬流量,那么該水流的佛汝德數(shù)Fr=。4．寬頂堰的總水頭H0=2m,下游水位超過(guò)堰頂?shù)母叨萮s=1.4m，此時(shí)堰流為出流。5．滲流杜比公式說(shuō)明，在漸變滲流中過(guò)水?dāng)嗝娴牧魉俜植紴椤?．謝才系數(shù)，那么沿程阻力系數(shù)=。7．當(dāng)液流為恒定流流時(shí)，流線(xiàn)與跡線(xiàn)重合。8．直徑為1m的管道中的水流，其水力半徑為。三、計(jì)算題 〔本大題分5小題，共54分〕1．〔本小題10分〕如下圖，一個(gè)封閉水箱，下面有一1/4園柱曲面AB，寬為1m〔垂直于紙面方向〕，半徑R=1m，，，計(jì)算曲面AB所受靜水總壓力的大小、方向和作用點(diǎn)。2．〔本小題10分〕有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的有壓管道，管徑，作用水頭H=3m，在L/2處裝一測(cè)壓管，測(cè)壓管水面高于管軸1m，不計(jì)行進(jìn)流速，求管道中通過(guò)的流量。3．〔本小題12分〕如圖示管路漸變段，管軸線(xiàn)與水平面夾角，漸變段長(zhǎng)L=10m，漸變段中水體重量G=2KN，進(jìn)水管直徑，流速，形心點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)水頭水柱高，出水管直徑，不計(jì)水頭損失，試求固定段管路所受的作用力和。水力學(xué)1答案：?jiǎn)雾?xiàng)選擇題〔20分〕1.C2.A3.C4.B5.C填空題〔16分〕2750m3/s0.32m自由出流5.矩形/或均勻分布6．0.007847.恒定流8.作圖題計(jì)算題1． 〔10分〕畫(huà)出水平方向壓強(qiáng)分布圖〔1分〕；畫(huà)出垂直方向壓力體圖〔1分〕；水平方向靜水總壓力：〔2分〕 垂直方向靜水總壓力：〔2分〕 總靜水總壓力：〔1分〕 與水平方向的夾角：〔1分〕 距底部B點(diǎn)的垂直距離：〔2分〕2．〔10分〕 以管道軸線(xiàn)為基準(zhǔn)面，列測(cè)壓管斷面和處口斷面的能量方程： 得〔4分〕 列水箱和出口斷面能量方程得，〔〕 所以V=〔5分〕 〔1分〕3．〔12分〕 ，〔1分〕 以過(guò)1-1斷面中心的水平面為基準(zhǔn)面，寫(xiě)出1-1和2-2斷面能量方程： 取〔3分〕 ，得水柱，即〔2分〕而，取1-1和2-2斷面間水體為脫離體，假設(shè)管壁對(duì)水體的作用力為和，〔水流方向?yàn)閤軸，與水流方向垂直為y軸〕x方向大的動(dòng)量方程：取 〔3分〕y方向的動(dòng)量方程：〔2分〕水流對(duì)管壁的作用力與和大小相等，方向相反。〔1分〕?水力學(xué)?練習(xí)2及參考答案單項(xiàng)選擇題〔每題2分，共計(jì)10分〕1、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成〔b〕a、一次方關(guān)系；b、二次方關(guān)系；c、1.75～2.0次方關(guān)系；d、不能確定2、液體流動(dòng)的沿程水頭損失系數(shù)λ與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于〔c〕a、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)3、有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=〔b〕a、8b、4c、2d、14、突擴(kuò)前后有壓管道的直徑之比d1/d2=1：2，那么突擴(kuò)前后斷面的雷諾數(shù)之比為〔a〕a、2b、1c、0.5d、0.255、層流斷面流速分布規(guī)律符合〔c〕a、對(duì)數(shù)分布；b直線(xiàn)分布；c、拋物線(xiàn)分布；d、橢圓分布。填空題〔每題2分，共計(jì)8分〕1、恒定流時(shí)流線(xiàn)與跡線(xiàn)重合。2、實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是液體的粘滯性，外因是邊界條件的影響。3、雷諾試驗(yàn)揭示了液體存在_____層流___和____紊流_兩種流態(tài)，并可用臨界雷諾數(shù)來(lái)判別液流的流態(tài)。4、在等直徑長(zhǎng)直管道中，液體的溫度不變，當(dāng)流量逐漸增大，管道內(nèi)的雷諾數(shù)Re將逐漸增大。判斷題〔每題2分，共計(jì)16分〕1、根據(jù)連續(xù)性方程，流速與過(guò)流斷面面積成正比?！病痢?、水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)?！病痢?、只有過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)流速相等的流動(dòng)才是均勻流〔×〕4、均勻流與漸變流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流?！病痢?、判別圓管水流是層流或紊流流態(tài)的臨界雷諾數(shù)Re為2000?！病獭?、層流一定是均勻流，紊流一定是非均勻流?！病痢?、根據(jù)達(dá)西公式hf=λ，層流沿程水頭損失與流速平方成正比?！病痢?、紊流粗糙區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)?！病痢硢?wèn)答題〔每題5分，共計(jì)10分〕有人說(shuō)“均勻流一定是恒定流〞，這種說(shuō)法是否正確？為什么？答：這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。根據(jù)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單表達(dá)沿程水頭損失系數(shù)λ在不同流態(tài)的變化規(guī)律。答：通過(guò)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過(guò)渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)λ=f1〔Re〕；過(guò)渡區(qū)λ=f2〔Re，△/d〕；粗糙區(qū)λ=f3〔△/d〕，紊流粗糙區(qū)又稱(chēng)為阻力平方區(qū)。五、計(jì)算題〔共5題，計(jì)56分〕管道直徑d=10mm，通過(guò)流量Q=20cm3/s，運(yùn)動(dòng)粘度ν=0.0101cm2/s。問(wèn)管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？假設(shè)將直徑改為d=30mm，水溫、流量不變，問(wèn)管中水流屬何種流態(tài)？〔8分〕解：〔1〕∵運(yùn)動(dòng)粘度ν=0.0101cm2/s，而管道截面積A=πd2/4，=Q/A，那么管道流動(dòng)的雷諾數(shù)：∴管道水流為紊流?！?〕∵管道流動(dòng)的雷諾數(shù)，故可知水溫、流量不變，管徑擴(kuò)大3倍后的雷諾數(shù)∴將直徑改為d=30mm，水溫、流量不變，管中水流是層流。2、圖示水箱一側(cè)有一向上開(kāi)口的短管，箱內(nèi)水位恒定，水通過(guò)管嘴向上噴射。假設(shè)管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，管嘴局部水頭損失系數(shù)ζ，取動(dòng)能校正系數(shù)α=1。求管嘴的出流速度v及此射流到達(dá)的高度z?！?2分〕321解：〔1〕以管嘴出口為基準(zhǔn)面，對(duì)水面1和管嘴出口2列能量方程，得：321由h=5m，ζ，α=1得(2)以管嘴出口為基準(zhǔn)面，管嘴出口2和水面3列能量方程，得：由=9.04m/s，α=1得3、如下圖的文丘里管流量計(jì)，管的直徑d1=5cm，d2=2cm，1斷面與喉管斷面的測(cè)壓管水頭差為Δh=5cm，如果文丘里管流量計(jì)流量修正系數(shù)μ=0.98，求管路中通過(guò)流量Q為多少？〔不計(jì)水頭損失〕〔12分〕解：計(jì)算文丘里管常數(shù)：管路中通過(guò)的流量：4、某水平管路的直徑d1，管內(nèi)流速v1=0.70m/s，管路末端接一漸縮噴嘴通入大氣〔如圖〕。噴嘴出口直徑d2，用壓力表測(cè)得管路與噴嘴接頭處壓強(qiáng)p=49kN/m2，求水流對(duì)噴嘴的水平作用力F〔取動(dòng)量校正系數(shù)為1〕〔12分〕x解：取管路1-1斷面和管嘴2-2斷面為計(jì)算斷面，根據(jù)連續(xù)方程得：x對(duì)噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程，β=1得：pA1–F′=βρQ(v2x–v1x)F′=pA1–βρQ(v2–v1)=49×(1/4)××0.0752-1×1××(2.625-0.7)水流對(duì)噴嘴的水平作用力F與F′大小相等，方向相反。5、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，寬b=6m，當(dāng)Q3/s時(shí)，渠中均勻水深h=2m，糙率n=0.025，試求500m長(zhǎng)渠道中的沿程水頭損失?！?2分〕解：計(jì)算渠道斷面水力要素：過(guò)流斷面面積A=bh=6×2=12m2濕周χ=b+2h=6+2×2=10m水力半徑根據(jù)舍齊公式，沿程水頭損失：四、綜合復(fù)習(xí)題1、選擇題：〔1〕在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指〔〕答案：ca、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力。〔2〕在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面〔〕答案：da、重合；b、平行c、斜交；d、正交?！?〕水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指〔〕答案：da、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)?！?〕有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=〔〕答案：ba、8；b、4；c、2；d、1?！?〕同種液體通過(guò)兩根相同長(zhǎng)度，但粗糙高度不同的等直徑長(zhǎng)直管道，當(dāng)雷諾數(shù)Re相同時(shí)，它們的水頭損失在〔〕內(nèi)是相同的。答案：a、b、ca、層流；b、層流至紊流過(guò)渡區(qū)；c、紊流光滑區(qū)；d、紊流過(guò)渡區(qū)；e、紊流粗糙區(qū)〔6〕在緩坡明渠中不可能發(fā)生的流動(dòng)是〔〕答案：a、c、da、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。2、判斷題：〔1〕任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)?！病炒鸢福哄e(cuò)誤〔2〕水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。〔〕答案：錯(cuò)誤〔3〕在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流。〔〕答案：錯(cuò)誤〔4〕矩形斷面水力最正確斷面的寬深比β=2?！病炒鸢福赫_〔5〕明槽水流的斷面比能沿流程總是減小的?！病炒鸢福哄e(cuò)誤3、問(wèn)答題：〔1〕什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒(méi)有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)中引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來(lái)很大困難。為了簡(jiǎn)化液體運(yùn)動(dòng)的討論，引入了理想液體的概念，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再考慮粘滯性加以修正，可以得到實(shí)際水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這是水力學(xué)中重要的研究方法。〔2〕簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。答案：通過(guò)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過(guò)渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)λ=f1〔Re〕，過(guò)渡區(qū)λ=f2〔Re，〕，粗糙區(qū)λ=f3〔〕，紊流粗糙區(qū)又稱(chēng)阻力平方區(qū)?！?〕從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量方程來(lái)分析，只能消耗位能克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中。〔4〕在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？答案：達(dá)西定律適用于任一點(diǎn)的滲流流速u(mài)=kJ，其適用于恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ。4、作圖題：定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)及流態(tài)。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同)。解：5、計(jì)算題：圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積A=0.64m2，長(zhǎng)l=50m，兩個(gè)30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1，ζ2，ζ3，沿程水頭損失系數(shù)λ，上下游水位差H=3m。求通過(guò)的流量Q。解：2．從水箱接一橡膠管道及噴嘴(如圖)。橡膠管直徑D，噴嘴出口直徑d。水頭H。由水箱至噴嘴的水頭損失hw。用壓力表測(cè)得橡膠管與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)pcm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取動(dòng)能校正系數(shù)均為1。解：列水箱漸變流斷面11和噴嘴出口斷面22能量方程 列X向動(dòng)量方程水流對(duì)噴嘴沖擊力即為手握噴嘴所需之力。)3．有一梯形渠道，底寬b=10m，水深h=3m，邊坡為1:1，糙率n，底坡i=0.001。如流動(dòng)在紊流粗糙區(qū)，求流量Q。解：m2mQ=A.C.(RJ)=145.1m3/s練習(xí)31.恒定總流能量方程：z1+p1/ρg+α1v12/2ρg=z2+p2/ρg+α2v22/2ρg+hw各項(xiàng)的物理含義：z1、z2為1、2過(guò)流斷面上選定點(diǎn)相對(duì)于選定基準(zhǔn)面的高程。p1、p2為1、2過(guò)流斷面上的相對(duì)壓強(qiáng)或絕對(duì)壓強(qiáng)v1、v2為1、2過(guò)流斷面上的平均流速α1、α2為1、2過(guò)流斷面上的動(dòng)能修正系數(shù)hw為1、2兩斷面間的單位重量流體的能量損失。2.沿程損失和局部損失沿程損失是由于流體流動(dòng)過(guò)程中，沿程存在著剪切阻力。克服沿程阻力引起的能量損失稱(chēng)為沿程損失。局部損失是在邊壁尺寸急劇變化的流動(dòng)區(qū)域，由于尾流區(qū)、旋渦區(qū)的出現(xiàn)，使局部流動(dòng)區(qū)出現(xiàn)較集中的局部阻力，克服這種局部阻力引起的能量損失稱(chēng)為局部損失。五、作圖題〔共10分〕測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)v0=0H=5m49kpaAA2m2m閘門(mén)B39.2kpa水力學(xué)模擬試題4及答案〔一〕1、選擇題：〔每題2分〕〔1〕在水力學(xué)中，單位質(zhì)量力是指〔〕答案：ca、單位面積液體受到的質(zhì)量力；b、單位體積液體受到的質(zhì)量力；c、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力；d、單位重量液體受到的質(zhì)量力?！?〕在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面〔〕答案：da、重合；b、平行c、相交；d、正交。〔3〕液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為答案：ba、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m〔4〕水力學(xué)中的一維流動(dòng)是指〔〕答案：da、恒定流動(dòng)；b、均勻流動(dòng)；c、層流運(yùn)動(dòng)；d、運(yùn)動(dòng)要素只與一個(gè)坐標(biāo)有關(guān)的流動(dòng)。〔5〕有壓管道的管徑d與管流水力半徑的比值d/R=〔〕答案：ba、8；b、4；c、2；d、1?！?〕液體流動(dòng)的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)Re都有關(guān)，即可以判斷該液體流動(dòng)屬于答案：ca、層流區(qū)；b、紊流光滑區(qū)；c、紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；d、紊流粗糙區(qū)〔7〕在明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是〔〕答案：ca、恒定均勻流；b、恒定非均勻流；c、非恒定均勻流；d、非恒定非均勻流?！?〕在緩坡明渠中不可以發(fā)生的流動(dòng)是〔〕。答案：ba、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。〔9〕底寬b=的矩形明渠，通過(guò)的流量Q=1.5m3/s，渠中某處水深h=，那么該處水流的流態(tài)為答案：b緩流；b、急流；c、臨界流；〔10〕測(cè)量水槽中某點(diǎn)水流流速的儀器有a、文丘里計(jì)b、畢托管c、測(cè)壓管d、薄壁堰答案：b2、判斷題：〔每題2分〕〔1〕任意受壓面上的平均壓強(qiáng)等于該受壓面形心處的壓強(qiáng)?！病炒鸢福哄e(cuò)誤〔2〕水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)?！病炒鸢福哄e(cuò)誤〔3〕水力粗糙管道是表示管道的邊壁比擬粗糙。〔〕答案：錯(cuò)誤〔4〕粘滯性是液體產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因。〔〕答案：正確〔5〕在正坡非棱柱渠道內(nèi)可以形成均勻流?！病炒鸢福哄e(cuò)誤〔6〕矩形斷面水力最正確斷面的寬深比β=2?！病炒鸢福赫_〔7〕斷面比能沿流程總是減小的?！病炒鸢福哄e(cuò)誤3、填空題：〔每題2～4分〕牛頓內(nèi)摩擦定律適用的條件是和。答案：層流運(yùn)動(dòng)，牛頓液體液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為kN/m2，真空度為。答案：2，不存在. 只受重力作用，靜止液體中的等壓面是。答案：水平面。實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的兩個(gè)主要原因是，。答案：液體存在粘滯性和邊界的影響。水流在明渠中的流態(tài)為緩流時(shí)，其水深hhk，弗汝德數(shù)Fr1?！蔡顚?xiě)、、符號(hào)〕答案：，。在流量不變的條件下，水躍的躍前水深越小，那么水躍的躍后水深越。答案：大。根據(jù)管道水頭損失計(jì)算方法的不同，管道可以分為和。答案：短管，長(zhǎng)管。a2型水面曲線(xiàn)是發(fā)生在坡上的流〔指急流或緩流〕的水面線(xiàn)，這時(shí)弗汝德數(shù)Fr沿程〔指增大、減小或不變〕答案：陡坡，緩流，減小?！?〕什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒(méi)有粘滯性的液體。實(shí)際液體都具有粘滯性，在液體流動(dòng)時(shí)會(huì)引起能量損失，給分析液體運(yùn)動(dòng)帶來(lái)很大困難。為了簡(jiǎn)化液體運(yùn)動(dòng)的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進(jìn)行修正，可以得到實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用以解決實(shí)際工程問(wèn)題。這是水力學(xué)重要的研究方法。〔2〕“均勻流一定是恒定流〞，這種說(shuō)法是否正確？為什么？答案：這種說(shuō)法錯(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言，恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過(guò)一變直徑管道時(shí)，雖然是恒定流，但它不是均勻流。〔3〕簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。答案：通過(guò)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)：在層流中λ僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過(guò)渡區(qū)，λ僅是Re的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)λ=f1〔Re〕；過(guò)渡區(qū)λ=f2〔Re，〕；粗糙區(qū)λ=f3〔〕，紊流粗糙區(qū)又稱(chēng)為阻力平方區(qū)?！?〕為什么舍齊公式只適用于阻力平方區(qū)？答案：舍齊公式是根據(jù)明渠均勻流的大量觀(guān)察資料總結(jié)的公式，自然界中明渠水流幾乎都處于紊流阻力平方區(qū)，因此該公式只適用于紊流阻力平方區(qū)?！?〕從力學(xué)意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答案：均勻流的斷面平均流速水頭和壓強(qiáng)水頭沿程不變，但水流運(yùn)動(dòng)總要消耗能量，因此從能量方程來(lái)分析，只能消耗位能來(lái)克服水流阻力。所以均勻流只能產(chǎn)生在正坡渠道中?！?〕分析水面曲線(xiàn)時(shí)，如何尋找急流和緩流的控制斷面？答案：急流的控制斷面在上游，因?yàn)橥饨鐚?duì)急流的干擾不能向上游傳播；緩流的控制斷面在下游，其原因與急流正好相反。5、作圖題：〔1〕定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)。(5分)vv0=0測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)v0=0〔2〕定性繪出圖示棱柱形明渠內(nèi)的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)及流態(tài)。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同)(5分)水力學(xué)練習(xí)題5及參考答案一、是非題(正確的劃“√〞，錯(cuò)誤的劃“×)1、理想液體就是不考慮粘滯性的實(shí)際不存在的理想化的液體?！病獭?、圖中矩形面板所受靜水總壓力的作用點(diǎn)與受壓面的形心點(diǎn)O重合。(×) 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于3000?！?、明槽水流的急流和緩流是用Fr判別的，當(dāng)Fr＞1為急流。(√)5、水流總是從壓強(qiáng)大的地方向壓強(qiáng)小的地方流動(dòng)。〔×〕6、水流總是從流速大的地方向流速小的地方流動(dòng)?！病痢?、漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相同。(√)8、粘滯性是引起液流運(yùn)動(dòng)能量損失的根本原因。(√)9、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)就是平板的形心?！病痢?0、層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)?！?1、陡坡上出現(xiàn)均勻流必為急流，緩坡上出現(xiàn)均勻流必為緩流。(√)12、在作用水頭相同的條件下，孔口的流量系數(shù)比等直徑的管嘴流量系數(shù)大。(×)13、兩條明渠的斷面形狀、尺寸、糙率和通過(guò)的流量完全相等，但底坡不同，因此它們的正常水深不等。(√)14、直立平板靜水總壓力的作用點(diǎn)與平板的形心不重合。〔√〕15、水力粗糙管道是表示管道的邊壁比擬粗糙?！?6、水頭損失可以區(qū)分為沿程水頭損失和局部水頭損失。(√)17、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。 (×)18、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的靜水壓強(qiáng)數(shù)值相等。〔√〕19、明渠過(guò)流斷面上各點(diǎn)的流速都是相等的?！?0、緩坡上可以出現(xiàn)均勻的急流。(√)21、靜止水體中,某點(diǎn)的真空壓強(qiáng)為50kPa，那么該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)為-50kPa。(√)22、滿(mǎn)寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。(√)23、水深相同的靜止水面一定是等壓面。 (√)24、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流?！病痢?5、紊流光滑區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)?！?6、陡坡上可以出現(xiàn)均勻的緩流。(×)27、滿(mǎn)寧公式只能適用于紊流阻力平方區(qū)。(√)28、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。(×)29、緩坡上只能出現(xiàn)非均勻流緩流。〔×〕30、靜水壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無(wú)關(guān)。 (√)31、水泵的揚(yáng)程就是指水泵的提水高度。(×)32、恒定總流能量方程只適用于整個(gè)水流都是漸變流的情況?！病痢?3、平坡渠道中不可能發(fā)生均勻流。(√)34、當(dāng)明渠均勻流水深大于臨界水深，該水流一定是急流。 〔x〕二、單項(xiàng)選擇題(填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào))作用水頭相同時(shí)，孔口的過(guò)流量要比相同直徑的管咀過(guò)流量〔2〕(1)大;(2)小；(3)相同；(4)無(wú)法確定。2、根據(jù)靜水壓強(qiáng)的特性，靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng) 〔1〕(1)數(shù)值相等;(2)數(shù)值不等;(3)僅水平方向數(shù)值相等;(4)鉛直方向數(shù)值最大。3、水流的沿程水力摩擦系數(shù)只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于〔4〕1層流區(qū)；2紊流光滑區(qū)；3紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；4紊流粗糙區(qū)。4、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為〔2〕〔1〕1kN/m2〔2〕2kN/m2〔3〕5kN/m2〔4〕10kN/m25、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合〔1〕1對(duì)數(shù)分布；2直線(xiàn)分布；3拋物線(xiàn)分布；4橢圓分布。6、長(zhǎng)管的總水頭線(xiàn)與測(cè)壓管水頭線(xiàn)〔1〕〔1〕相重合；〔2〕相平行，呈直線(xiàn)；〔3〕相平行，呈階梯狀；〔4〕以上答案都不對(duì)。7、滲流的達(dá)西公式只能適用于〔1〕(1)恒定均勻?qū)恿?2)恒定均勻紊流(3)恒定均勻流；(4)非恒定流。8、液流的沿程水力摩擦系數(shù)與邊壁粗糙度和雷諾數(shù)都有關(guān)，即可判斷該液流屬〔3〕1層流區(qū)；2紊流光滑區(qū)；3紊流過(guò)渡粗糙區(qū)；4紊流粗糙區(qū)。9、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為108kN/m2，那么該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為〔4〕〔1〕1kN/m2〔2〕2kN/m2〔3〕8kN/m2〔4〕10kN/m210、靜止液體中同一點(diǎn)沿各方向上的壓強(qiáng)〔1〕 (1)數(shù)值相等;(2)數(shù)值不等; (3)僅水平方向數(shù)值相等。11、矩形斷面明渠水力最正確斷面的寬深比β等于〔2〕11；22；33；44。12、水泵的揚(yáng)程是指 〔2〕(1)水泵提水高度；(2)水泵提水高度+吸水管的水頭損失； (3)水泵提水高度+吸水管與壓水管的水頭損失。13、紊流粗糙區(qū)的水頭損失與流速成〔2〕1一次方關(guān)系；2二次方關(guān)系；3。14、在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面〔3〕〔1〕重合；〔2〕平行；〔3〕正交。15、雷諾數(shù)是判別以下哪種流態(tài)的重要的無(wú)量綱數(shù)31急流和緩流；2均勻流和非均勻流；3層流和紊流；4恒定流和非恒定流。16、圖示容器中有兩種液體，密度2>1，那么A、B兩測(cè)壓管中的液面必為(2)(1)B管高于A(yíng)管；(2)A管高于B管；(3)AB兩管同高。17、紊流的斷面流速分布規(guī)律符合〔1〕1對(duì)數(shù)分布；2橢圓分布；3拋物線(xiàn)分布；4直線(xiàn)分布。18、盛水容器a和b的測(cè)壓管水面位置如圖(a)、(b)所示，其底部壓強(qiáng)分別為pa和pb。假設(shè)兩容器內(nèi)水深相等，那么pa和pb的關(guān)系為〔1〕(1)pa>pb(2)pa<pb(3)pa=pb(4)無(wú)法確定19、層流斷面流速分布規(guī)律符合〔3〕1對(duì)數(shù)分布；2直線(xiàn)分布；3拋物線(xiàn)分布；4橢圓分布。20、佛汝德數(shù)Fr是判別以下哪種流態(tài)的重要的無(wú)量綱數(shù)〔1〕1急流和緩流；2均勻流和非均勻流；3層流和紊流；4恒定流和非恒定流。21、紊流中粘滯底層厚度比絕對(duì)粗糙高度大得多的壁面稱(chēng)為〔1〕〔1〕光滑面2過(guò)渡粗糙面〔3〕粗糙面〔4〕以上答案均不對(duì)三、填空題(在空格中填寫(xiě)正確答案)1、明渠的斷面和流量不變時(shí)，水躍的躍前水深越大，那么躍后水深越小。2、根據(jù)管道計(jì)算方法的不同，管道可分類(lèi)為長(zhǎng)管和短管。3、測(cè)量管道流量的主要儀器有文丘里流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。4、計(jì)算明渠均勻流的公式是。5、牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是牛頓流體，層流運(yùn)動(dòng)6、理想液體與實(shí)際液體的主要區(qū)別是___是否存在液體的拈滯性____________7、實(shí)際液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水頭損失的內(nèi)因是液體的粘滯性，外因是邊界條件的影響。8、三種液體盛有容器中，如下圖的四條水平面，其中為等壓面的是B—B四、問(wèn)答題1．．什么是液體的可壓縮性？什么情況下需要考慮液體的可壓縮性？解：可壓縮性是：當(dāng)外界的壓強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)液體的體積也隨之發(fā)生改變的特性。液體可壓縮性一般情況下可以不必考慮，但是當(dāng)外界壓強(qiáng)變化較大，如發(fā)生水擊現(xiàn)象時(shí)必須予以考慮。2．有人說(shuō)“均勻流一定是恒定流〞，這種說(shuō)法是否正確？為什么？解：這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對(duì)于空間而言，即運(yùn)動(dòng)要素沿流程不變，而恒定流是相對(duì)于時(shí)間而言，即運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。兩者判別標(biāo)準(zhǔn)不同。3．什么是相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)？4。寫(xiě)出水力半徑R的表達(dá)式。5、請(qǐng)分別敘說(shuō)明渠均勻流水深和臨界水深的含義和區(qū)別。6、明渠的底坡可以分為哪些類(lèi)型？7、如何用臨界水深hk與渠道內(nèi)的水深h來(lái)判別明渠水流的流態(tài)？8、根據(jù)邊界條件的不同，水頭損失可以分為哪兩類(lèi)？9、試表達(dá)判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。10明渠均勻流產(chǎn)生的條件是什么？五、作圖題(在題圖上繪出正確答案)i.1>iki2i.1>iki2<ik2、定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)。v0=0v0=0測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)測(cè)壓管水頭線(xiàn)總水頭線(xiàn)v0=03、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同,末端有一跌坎)(5分)ii.1>iki2<ik4、定性繪出圖示曲面AＢＣ上水平方向的分力和鉛垂方向壓力體。(5分)5、定性繪出圖示管道〔短管〕的總水頭線(xiàn)和測(cè)壓管水頭線(xiàn)向。vv0=0v0=0v0=0測(cè)壓管水頭測(cè)壓管水頭總水頭線(xiàn)v0=0v0=06、繪出圖中的受壓曲面AB上水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。7、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線(xiàn)，并注明曲線(xiàn)名稱(chēng)。(各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同)六、根據(jù)題目要求解答以下各題HROABR1、圖示圓弧形閘門(mén)AB(1/4圓),A點(diǎn)以上的水深H＝，閘門(mén)寬B=4m，圓弧形閘門(mén)半徑HROABR解：水平分力Px=pc×Ax=74.48kN鉛垂分力Py=γ×V=85.65kN,靜水總壓力P2=Px2+Py2,kN,tan=Py/Px=1.15∴=49°合力作用線(xiàn)通過(guò)圓弧形閘門(mén)的圓心。2、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b＝，槽長(zhǎng)L＝120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=，出口槽底高程Z2＝m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=時(shí)，試求渡槽底坡i和通過(guò)的流量Q。解：i=〔Z1-Z2〕/L=1m2mmv=C(Ri)＝/sQ=vA=m3/s3、有一矩形斷面混凝土渡槽(n=0.014)，底寬b＝,槽長(zhǎng)L＝。進(jìn)口處槽底高程Z1=，當(dāng)通過(guò)設(shè)計(jì)流量Q＝3/s時(shí)，槽中均勻流水深h0=，試求渡槽底坡和出口槽底高程Z2？4、圖示水箱一側(cè)有一向上開(kāi)口的短管，箱內(nèi)水位恒定，水通過(guò)管嘴向上噴射。假設(shè)管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，短管的總水頭損失是短管流速水頭的倍，取動(dòng)能校正系數(shù)α=1。求管嘴的出流速度v及此射流到達(dá)的高度z。5、求圖中矩形面板所受靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置，水深H=2m，板寬B＝3m。6、圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面，邊長(zhǎng)b=0.8m，長(zhǎng)l=50m，兩個(gè)30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為ζ1，ζ2，ζ3，沿程水頭損失系數(shù)λ，通過(guò)流量 Q=m3/s。假設(shè)上下游的行進(jìn)流速水頭忽略不計(jì)，求上下游水位差H7、測(cè)定90°彎管的局部水頭損失系數(shù)的試驗(yàn)裝置如題圖所示。試驗(yàn)段AB長(zhǎng)10m，管徑d＝m管曲率半徑R＝d，管段沿程水力摩擦系數(shù)λ＝0.0264，實(shí)測(cè)AB兩端測(cè)壓管水頭差△h＝cm，100秒鐘流入量水箱的水體體積為m3，試求彎管局部水頭損失系數(shù)8、矩形斷面渠道中有一平板閘門(mén)，渠寬b＝3m閘前水深H＝4m，閘下收縮斷面水深hc=，渠道流量Q=18m3/s均為1。求水流作用于閘門(mén)上的作用力。9、如下圖水平安裝的文丘里流量計(jì)，已測(cè)得壓強(qiáng)=，=-，水管的橫斷面積A1=2，A2=2,不計(jì)水頭損失，求通過(guò)文丘里流量計(jì)的流量Q為多少？10、管道直徑d=10mm，通過(guò)流量Q=20cm3/s，運(yùn)動(dòng)粘度=0.0101cm2/s。問(wèn)管中水流流態(tài)屬層流還是紊流？假設(shè)將直徑改為d=30mm，水溫、流量不變，問(wèn)管中水流屬何種流態(tài)？11、有一矩形斷面渠道底寬b＝，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，當(dāng)槽中均勻流水深h0=時(shí)，試求通過(guò)的流量Q。12、圖示一水平放置的彎管，直徑D=0.2m，轉(zhuǎn)角α=90°，1－1斷面管軸處的動(dòng)水壓強(qiáng)為p1=40kN/m2，2－2斷面與大氣連通，管中流量為Q＝3/s，求水流通過(guò)彎管時(shí)對(duì)管壁的作用力?！踩?dòng)能校正系數(shù)和動(dòng)量修正系數(shù)均為11122D13、A求圖中圓弧形閘門(mén)AB所受靜水總壓力的大小及方向。水深H=4m，板寬B＝2mAHHBB14、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n=0.025，寬b=6m，當(dāng)Q=3/s時(shí)，渠中均勻水深h=2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。19、如下圖矩形平板閘門(mén)AB寬b=3m，門(mén)重G=9800N，α=60°，h1=1m，h2=。試求：下游有水時(shí)啟門(mén)力T，15、有一水平放置的管道(如圖)。管徑d1=10cm，d2=5cm。管中流量Qv=10L/s。斷面1處測(cè)管高度H=2m。不計(jì)管道收縮段的水頭損失