【水力學(xué)】-水力學(xué)思考題

PAGEPAGE9Ⅰ 思考題：質(zhì)量、重量、密度、容重的定義，密度和容重間存在著什么關(guān)系？各物理量的量綱和量測單位是什么？什么叫做粘滯性？粘滯性對(duì)液體運(yùn)動(dòng)起什么作用？固體之間的磨擦力與液體之間的內(nèi)磨擦力有何原則上的區(qū)別？何謂牛頓內(nèi)磨擦定律，該定律是否適用于任何液體？什么是理想液體？理想液體與實(shí)際液體的根本區(qū)別何在？作6 作用于液體上的力可以分為哪兩類？二者有何區(qū)別？試舉例說明之。思考題：靜水壓強(qiáng)有哪些特性？靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律是什么？試分析圖中壓強(qiáng)分布圖錯(cuò)在哪里？圖1.2何謂絕對(duì)壓強(qiáng)，相對(duì)壓強(qiáng)和真空值？它們的表示方法有哪三種？它們之間有什么關(guān)系？圖示一密閉水箱，試分析水平面是否皆為等壓面？何謂等壓面？等壓面的條件有哪些？圖1.4一密閉水箱（如圖）CABABAB兩點(diǎn)壓強(qiáng)是否相等？p0比原來值增大還是減?。績蓽y壓管中水位變化如何？圖1.5什用6什么叫壓力體？如何確定壓力體的范圍和方向？思考題：圖（a）表示一水閘正在提升閘門放水，圖（b）表示一水管正在打開閥門A1V1＝AaVa的連續(xù)方程？為什么？圖2.2能量方程中各項(xiàng)的幾何意義和能量意義是什么？什么叫總水頭線和測壓管水頭線？水力坡度和測壓管坡度？均勻流的測壓管水頭線和總水頭線的關(guān)系怎樣？ 總流的動(dòng)量方程式為F＝Q（ 2（1）F中都包括哪些力？

V－ V2 1 1

，試問：（2）如果由動(dòng)量方程式求得的力為負(fù)值說明什么問題。思考題：R

具有什么物理意義？為什么可以起到判別流態(tài)（層流、紊流）的e作用？試說明由層流向紊流過渡的物理過程。層流及紊流各有什么特點(diǎn)？如何判別其流態(tài)？何謂“層流底層”？它與雷諾數(shù)有何關(guān)系？它的厚度對(duì)沿程水頭損失有何影響？試根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)說明影響沿程阻力系數(shù)的因素及C之間有什么關(guān)系？試寫出你所知道的計(jì)算C的經(jīng)驗(yàn)公式。3.1LH，沿程水頭損失系數(shù)，流動(dòng)處于阻力平方區(qū)（不計(jì)局部損失，現(xiàn)擬將管道延長d不變），試問水平伸長L和轉(zhuǎn)彎延長L，哪一種布置流量較大？圖3.1思考題：何謂有壓管流？其水力特征是什么？長管、短管是怎樣定義的？判別標(biāo)準(zhǔn)是什么？如果某管道是短管，但想按長管公式計(jì)算，怎么辦？（a）（b）圖淹沒出流，若兩管道的Hd及沿程阻力系數(shù)均相同，試問：兩管中通過的流量是否相同？為什么？兩管中各相應(yīng)點(diǎn)的壓強(qiáng)是否相同？為什么？圖4.3A、、CdL，沿程阻力系數(shù)均相同，試問它們的泄流量是否相同？為什么？圖4.4思考題：與有壓管流相比，明渠水流的主要特征是什么？明渠均勻流的特點(diǎn)是什么？產(chǎn)生條件又是什么？如下圖示的各種長渠中，糙率沿程不變，試從力學(xué)的觀點(diǎn)分析是否可能產(chǎn)生均勻流動(dòng)。圖5.3什么叫正常水深？它與渠道底坡、糙率、流量之間有何關(guān)系？今欲將產(chǎn)生均勻流的渠道中的流速減小，以減小沖刷，但流量仍然保持不變，試問有幾種方法可以達(dá)到此目的。思考題：明渠水流有哪三種流態(tài)，是如何定義的，判別標(biāo)準(zhǔn)是什么？急流、緩流、臨界流各有哪些特點(diǎn)？佛汝德數(shù)的物理意義是什么？為什么可以用它來判別明渠水流的流態(tài)？E有何區(qū)別？何謂斷面比能曲線？比能曲線有哪些特征？圖6.5Q1Q2（即2＞1，試在同一圖上繪出比能曲線，比較那一個(gè)的臨界水深大；如果只增大底坡，hK又怎樣變化？圖6.6陡坡、緩坡、臨界坡是怎樣定義的？如何判別渠道坡度的陡緩？緩坡渠道只能產(chǎn)生緩流，陡坡渠道只能產(chǎn)生急流，對(duì)嗎？緩流或急流為均勻流時(shí)，只能分別在緩坡或陡坡上發(fā)生，對(duì)嗎？思考題：什么叫水躍、波狀水躍和完全水躍？實(shí)驗(yàn)槽中水流現(xiàn)象如圖示，流量不變，如提高或降低一些尾門（尾門之前的水流始終為緩流，試分析水躍位置是否移動(dòng)？向前移動(dòng)還是向后移動(dòng)？為什么？圖7.2為什么可以利用水躍來消除能量？什么形式的水躍消能效率最高？思考題：何謂堰流，堰流的類型有哪些？它們有哪些特點(diǎn)？如何判別？堰流計(jì)算的基本公式及適用條件？影響流量系數(shù)的主要因素有哪些？下圖中的溢流壩只是作用水頭不同，其它條件完全相同，試問：流量系數(shù)哪個(gè)大？哪個(gè)小？為什么？圖8.2淹沒溢流對(duì)堰流有何重要影響？薄壁堰、實(shí)用堰及寬頂堰的淹沒條件是什么？影響各種淹沒系數(shù)的因素有哪些？試分析在同樣水頭作用下，為什么實(shí)用剖面堰的過水能力比寬頂堰的過水能力大？思考題：泄水建筑物下游常采用的水面銜接及消能措施有哪幾種？它們各自的水流特征是什么？怎樣判別堰、閘下游水流銜接形式（即確定水躍位置，可能有哪三種形式的水躍產(chǎn)生？在什么情況下，堰、閘下游需要修建消力池？如何確定消力池的深度及長度。思考題：什么叫水擊？有壓管道中的水擊現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的？什么叫水擊相，周期，水擊相在水擊計(jì)算中的作用是什么？什么是直接水擊？什么是間接水擊？各有什么特點(diǎn)？思考題：明渠非恒定流的主要特征有哪些？明渠非恒定流波動(dòng)的物理本質(zhì)是什么？寫出明渠非恒定漸變流的能量方程，試說明其各項(xiàng)的物理意義。思考題：用解析法分析液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本方法有哪兩種？為什么我們常采用歐拉法？什么叫時(shí)變加速度，什么叫位變加速度？液體運(yùn)動(dòng)的基本形式有哪幾種？寫出它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式？什么叫無渦流？什么叫有渦流？它們的基本特征是什么？判別條件是什么？Ux

0，對(duì)可壓縮液體或非恒定流動(dòng)是否成立，為什么？

x y z寫出納維?！就锌怂狗匠滩⒄f明它的物理意義是什么？適用條件是什么？思考題：什么叫邊界層？邊界層液流有哪些特點(diǎn)？何謂邊界層分離？產(chǎn)生邊界層分離的原因是什么？圖13.2液體對(duì)所繞物體的阻力是由哪兩部分組成？與哪些因素有關(guān)？思考題：何謂有勢流？有勢流與有渦流本質(zhì)區(qū)別是什么？有勢流的特點(diǎn)是什么？研究平面勢流有何實(shí)際意義？勢函數(shù)和流函數(shù)存在的充分必要條件是什么？什么叫流網(wǎng)，流網(wǎng)的特征是什么？繪制流網(wǎng)的原理是什么？利用流網(wǎng)圖可以進(jìn)行哪些基本計(jì)算？思考題：什么叫滲流？什么叫孔隙介質(zhì)？水在土壤中的存在形式有哪幾種？其運(yùn)動(dòng)特征是什么？參與地下水運(yùn)動(dòng)，主要是什么形態(tài)的水流？滲流的基本定律是什么？寫出數(shù)學(xué)表達(dá)式并說明其物理意義？何謂滲透系數(shù)？它的物理意義是什么？怎樣確定滲透系數(shù)值？什么叫浸潤線，浸潤線的基本微分方程的形式是什么？什么叫普通完全井，什么叫不完全井？寫出普通井浸潤曲線方程。思考題：進(jìn)行水工模型實(shí)驗(yàn)的目的是什么？理論基礎(chǔ)是什么？什么叫相似原理？兩種水流力學(xué)相似必須滿足的條件是什么？重力相似準(zhǔn)則的相似條件是什么？比尺換算關(guān)系是什么？第五章有壓管道中的恒定流5.2已知：預(yù)制混凝土引水管 查表（P118）n=0.01~0.013D=1m,l=40m, =0.4 D =70m,D =60.5m,D =62.0m Q上 下 管底c解：自由出流流量公式Q=μ A 2g H n取0.013co作用水頭H=70-62.5=7.5m(管道形心點(diǎn)與上有水面的距離)oA=4D2= 4 ㎡π πcμ = 1c21 d2

假設(shè)在阻力平方區(qū) =8g c2C=Rn

6= 110.0131

11×( )614

=61.05(m 1/s)故 =8gc2

=0.021 μ =c

11 d

=0.668Q=0.668×4×2g . 7.5=6.36（m3/s)πV=Q6.36=8.10m/s>1.2m/s 原假設(shè)成立A π45.4Z

=4.5m,l=20m,d=150mm,l

=12m,d

=150mm,=0.03sξ =2.0，ξ自網(wǎng)

=9.0，ξ水泵閥

1=0.3，h900

16m（）Qv 泵（2)Z122（1）解：水泵安裝高度為：1Z≤h-（α+γl1

+）v2 故 =(h-Z)2g/(α+l1v21

+)s v d1

2g max v s d1=(6-4.5)×19.6/(1+0.03×0.15=2.15

+9.0+0.3)故v =1.52（m/s) Q =v

.A=1.52×πd

2=0.0269(m

/s)max

max

max

41 32gz(2)對(duì)于自流管：Q=μ 2gzc

作用水頭Z=2/

2A22gcd4

2=0.018μ = 1 = 1 =0.378c d

0.03

200.15

21故Z= 0.02692

=0.83（m)0.372

0.012 19.65.6已知：d=0.4m,H=4m,Z=1.8m,l1

=8m,l2

=4m,l3

=12m求（1）Q（2）p 的斷面位置及hmin vmax解1）淹沒出流QμcA 2gzμ = 1

(n的取值及ξ的取值都要明確)c d

1 (0.4)1n0.013，c=1

R1= ×

6=52.41(m

1/s)6n 0.013 4 263PAGEPAGE6=8gc2

=0.029c故μ= 1 =0.414c0.029 8412 2.520.31.00.4π2Aπd = ×2=0.1256㎡)π24 4Q=0.414×0.1256×

2g2g43

/s)(2)最小壓強(qiáng)發(fā)生在第二轉(zhuǎn)折處（距出口最遠(yuǎn)且管道最高）n=0.012 1-1,2-2為上游水面p0+ a

+0=(Z－d

P +)+2 2+)+

v +(

l＋) 22v2 2 2g d 2g2v2V=Q=2 A

0.473=3.766(m/s)0.1256h= P P =Z－d+( l

)+v2v a 2

1 22 d 2g21=(1.8-0.2)+(1+0.024×l 21

l + +

)×762=4.871(m)5.9P14551C=130h采用哈威廉森S=1.1319× 1

d=137421.72

網(wǎng) 彎 19.6d4.871S=1.38× 10(d=1200mm)1 1S=3.35× 10(d=1000mm)2 2S=9.93× 10(d=800mm)3 3

C1.852h

d4.871假設(shè)J節(jié)點(diǎn)壓力水頭為h=25(m)(5m<h<30m)A,B,CD=30m,D=15m,D=0A B C利用h=Sl1.852

h =30－25=5m=S

852l

=1.38×10

10×750852f f1 11 1 1Q=3.92(m3/s)15.12并聯(lián)：

=h =hf1 f2 f3Q2 l Q2 l Q2 l1即 1=1k2

2 2= 33k2 k23

l=l=l1 2 31 2 3所以Q=k Q/k2 2 1 1Q= k3 3

Q/k1 1Rk= 故kR

d2×

18gd4×( 1)8gd4AC 11 42k d2×22 4

18gd×( 2)28gd4= ×πd= ×k 3

18gd×( 3)8gd4相同故k =( k2

d2)2=325d32