【水力學(xué)】-水力學(xué)課堂測驗

一、判斷題1．在彎曲斷面上，由于離心慣性力的作用流體動壓強不按靜壓強特征分布。2．在均勻流中，任一過水?dāng)嗝嫔系牧黧w動壓強呈靜壓強分布特征。3．兩條棱柱形渠道的斷面形狀和尺寸、流量均相同，在糙率n相同，底坡02i1>i2條件下，肯定有兩渠道的正常水深h01<h 。024．在明渠流中，用底坡的類型就可以判別水流的流態(tài)，即在緩坡上水流為緩流，在陡坡上水流為急流，在臨界坡上水流為臨界流。5．地下水的流動與明渠流都是具有自由液面的流動。二、填空題1．露天水池水深5m處的相對壓強為 。2．某點的真空度為 65000Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?0.1MPa，該點的絕對壓強為 。3．如圖1所示的密閉容器中，液面壓強p0＝9.8kPa，A點壓強為49kPa，則B點壓強為 ，在液面下的深度為 。4．垂直放置的矩形平板擋水（如圖2所示，水深3m，靜水總壓力P的作用點到水面的距離yD為 。圖1 圖25．雷諾數(shù)的物理意義是 。6．設(shè)流速勢函數(shù)=xyz，則點B(1,2,1)處的速度uB為 。7．粘性流體總水頭線沿程的變化是 ，測壓管水頭線的沿程變化是 。8．圓管層流，實測管軸線上流速為4m/s，則斷面平均流速為 。9．水力最優(yōu)矩形斷面，寬深比是 。在流量一定渠道斷面的形狀尺寸和壁面粗糙一定時隨底坡的增大，正常水深將 （填增大、減小或不變）在流量一定渠道斷面的形狀尺寸和壁面粗糙一定時隨底坡的增大，臨界水深將 （填增大、減小或不變）12．矩形斷面明渠中，臨界流時的流速水頭是臨界水深的 。13．矩形斷面明渠中，臨界水深是最小斷面比能的 。14．運動粘度的量綱是 。15．進(jìn)行水力模型實驗，要實現(xiàn)有壓管流的動力相似，應(yīng)選的相似準(zhǔn)則是 。16．進(jìn)行水力模型實驗，要實現(xiàn)明渠水流的動力相似，應(yīng)選的相似準(zhǔn)則是。如模型比尺為考慮黏滯力占主要因素采用的模型中流體與原型中相同，模型中流速為50m/s，則原型中的流速為 m/s。18．設(shè)模型比尺為1:100，符合重力相似準(zhǔn)則，如果模型流量為100cm3/s，則原型流量為 cm3/s？19．壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的 。20．明渠水流模型實驗，長度比尺為4，模型流量應(yīng)為原型流量的 。三、選擇題1．按連續(xù)介質(zhì)的概念，流體質(zhì)點是指（ ）A、流體的分子 B、流體內(nèi)的固體顆粒 C、幾何的點D、幾何尺寸同流動空間相比是極小量,又含有大量分子的微元體2．下面關(guān)于流體粘性的說法中，不正確的是（ ）A、粘性是流體的固有屬性B、粘性是運動狀態(tài)下，流體有抵抗剪切變形速率能力的量度C、流體的粘性具有傳遞運動和阻滯運動的雙重性D、流體的粘度隨溫度的升高而增大3．與牛頓內(nèi)摩擦定律直接有關(guān)的因素是（ ）A、切應(yīng)力和壓強 、切應(yīng)力和剪切變形速率C、切應(yīng)力和剪切變形 D、切應(yīng)力和流速4．僅在重力作用下，靜止液體中任意一點對同一基準(zhǔn)面的單位勢能為（ ）A、隨深度增加而增加 、常數(shù)C、隨深度增加而減少 D、不確定5．絕對壓強pabs與相對壓強p、真空度pv、當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a之間的關(guān)系是（ ）A、pabs=p+pv 、p=pabs+pa C、pv=pa-pabs D、p=pabs6．在如圖3所示的密閉容器上裝有U形水銀測壓計，其中123點位于同一水平面上，其壓強關(guān)系為（ ）A、p1=p2=p3 、p1>p2>p3 C、p1<p2<p3 D、p2<p1<p37．如圖4所示，則（ ）A、p0=pa 、p0>pa C、p0<pa D、無法判斷如圖5所示的密封容器當(dāng)已知測壓管高出液面求液面相對壓強p0，用水柱高表示。容器盛的液體是汽油（g=7.35kN/m3（ ）A、1.5m B、1.125m C、2m D、11.5m圖3 圖4 圖5任意形狀平面壁上靜水壓力的大小等（ 處靜水壓強乘以受壓面的面積。A、受壓面的中心 、受壓面的重心C、受壓面的形心 D、受壓面的垂心10．恒定流是（ ）A、流動隨時間按一定規(guī)律變化B、流場中任意空間點的運動要素不隨時間變化C、各過流斷面的速度分布相同D、各過流斷面的壓強相同非恒定流是（ ）Au

0 u

0 Cu

0 Du0t t s s12．一元流動是（ ）A、均勻流 、速度分布按直線變化 D、限于直線流動D、運動參數(shù)是一個空間坐標(biāo)和時間變量的函數(shù)13．均勻流是（ ）A、當(dāng)?shù)丶铀俣葹榱?、遷移加速度為零C、向心加速度為零 D、合加速度為零14．流速勢函數(shù)存在的必要與充分條件是（ ）A、平面無旋流動 、理想流體平面流動C、不可壓縮流體平面流動 D、無旋流動15．如圖6所示管路系統(tǒng)中流體作實際運動，恒定，圓管等直徑，則下述判斷正確的是（ ）A、該管路系統(tǒng)上點3和5的測壓管水頭相等B、該管路系統(tǒng)上點3的測壓管水頭與點4的測壓管水頭相等C、該管路系統(tǒng)上點1的動水壓強p1=gh1aD、該管路系統(tǒng)上點1和8的動水壓強p1=p8=pa圖6 圖71．一等直徑水管（7所示，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1、2、3、4為面上各點，各點的運動物理量有以下關(guān)系（ ）p p p pA、pp B、p p

C、z1z 2 D、z3z 41 2 3 4

1 g 2 g

3 g 4 g17．如圖所示的變直徑管，直徑d1=320mm，d2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2為（ ）A、3m/s B、4m/s C、6m/s D、9m/s水平放置的漸擴管如圖8所示如忽略水頭損失斷面形心點的壓強有以下關(guān)系（ ）A、p1>p2 、p1=p2 C、p1<p2 、不確定在應(yīng)用恒定總流的能量方程可選用圖9中的那幾個斷面作為計算過水?dāng)嗝妫?）A、1，2，3，4，5 B、1，3，5 C、2，4 D、2，3，4圖9 圖1020．速度v，長度l，重力加速度g的無量綱集合是（ ）Alv

v

C、l

Dv2g gl gv gl21．速度v，密度壓強p的無量綱集合是（ ）A、pv

Bvp

pv2C、

D、 pv222．速度v，長度l,時間t的無量綱集合是（ ）Avlt

B、tvl

C、lvt2

Dlvt23．圓管層流流動過流斷面上切應(yīng)力分布為（ ）A、在過流斷面上是常數(shù)、管軸處是零，且與半徑成正比C、管壁處是零，向管軸線性增大D、按拋物線分布24．在圓管流中，層流的斷面流速分布符合（ ）A、均勻規(guī)律 、直線變化規(guī)律 C、拋物線規(guī)律 D、對數(shù)曲線規(guī)律25．在圓管流中，紊流的斷面流速分布符合（ ）A、均勻規(guī)律 、直線變化規(guī)律 C、拋物線規(guī)律 D、對數(shù)曲線規(guī)律26．有兩根管道，一根輸油管，一根輸水管，當(dāng)直徑d，長度l，邊界粗糙度均相等時，運動粘度>，若兩管的雷諾數(shù)相等，則沿程水頭損失（ ）油 水A、hf油=hf水 、hf油>hf水 C、hf油<hf水 D、關(guān)系不定27．已知一水箱外接一長L的短管，自由出流時如圖A，其流量為Q1；淹沒出流時如圖B，其流量為Q2，則Q1與的關(guān)系為（ ）A、Q1=Q2 、Q1>Q2 C、<Q2 D、關(guān)系不定28．串聯(lián)管道各串聯(lián)管段的（ ）A、水頭損失相等 、總能量損失相等C、水力坡度相等 D、所通過的流量相等29．長管并聯(lián)管道各并聯(lián)管段的（ ）A、水頭損失相等 、總能量損失相等C、水力坡度相等 D、通過的水量相等30．如圖，并聯(lián)管段1、2、3在A、B之間之間的水頭損失是（ ）flfl f2 f3 fAB fl f2A、hfAB＝h+h +h 、h ＝h+hC、hfAB＝hf2+hf3 D、hfAB＝h=hf2=hf3flfl f2 f3 fAB fl f231．并聯(lián)長管1、2，兩管的直徑、沿程阻力系數(shù)均相同，長度L2=3L1，則通過的流量為（ ）A、Q1=Q2 、Q1=1.5Q2 C、=1.73Q2 D、Q1=3Q232．從作用力的角度分析，在下列渠道中能產(chǎn)生均勻流的是（ ）A、平坡渠道 、正坡渠道 C、逆坡渠道 D、非棱柱形平坡渠道33．水力最優(yōu)斷面是（ ）A、造價最低的渠道斷面B、壁面粗糙系數(shù)最小的斷面C、對一定流量具有最大斷面面積的斷面D、對一定的面積具有最小濕周的斷面34．各斷面的長直渠道，具有相同的粗糙系數(shù)n，斷面積A，底坡i，其通過流量最大的斷面形狀為（ ）A、正三角形 、半正方形 C、半正六邊形 D、半圓形35．有一矩形斷面渠道，坡底、糙率和過水?dāng)嗝婷娣e給定的條件下，下列哪個端面尺寸的過流能力最大（ ）A、b=4.5m，h=1.0m； 、b=2.25m，h=2.0m；C、b=3m，h=1.5m； D、b=1.0m，h=4.5m。36．明渠流動為急流時（ ）cA、Fr>1 B、h>hc37．明渠流動為緩流時（ ）cA、Fr<1 B、h<hc

C v<v、c、、C v>v、c

D、dE 0dhD、dE 0dh38．符合以下條件的堰流是寬頂堰溢流（ ）A、<0.67 B、0.67< <2.5 C、2.5< <10 D、>10H H H H39．當(dāng)用矩形薄壁堰來測量流量時，下列哪種情況下，水流最穩(wěn)定，測量精度最高？（ ）A、有側(cè)收縮 自由出流 、有側(cè)收縮 淹沒出流C、無側(cè)收縮 自由出流 D、無側(cè)收縮 淹沒出流40．為保證薄壁堰為自由出流，應(yīng)滿足（ ）A、堰上水頭盡量小，水舌下游空間應(yīng)與大氣相通B、下游水位不宜超過堰頂，水舌下游空間應(yīng)與大氣相通C、堰上水頭盡量小，水舌下游空間不應(yīng)與大氣相通D、堰上水頭不宜過小，水舌下游空間不應(yīng)與大氣相通1、流體的連續(xù)介質(zhì)模型2、描述流體宏觀屬性的物理量在空間上是3、牛頓內(nèi)摩擦定律：兩平板間的流動是平行流動的；固定平板附近的流體處于靜止?fàn)顟B(tài)；運動平板附近的流體隨平板運動；y方向上是呈線性分布的；4、黏性：流體在運動狀態(tài)下抵抗剪切變形速率能力的性質(zhì)，稱為粘滯性，簡稱黏性，5、作用在流體上的力，表面力：壓力、表面張力、摩阻力質(zhì)量力：重力、慣性力、離心力6(1)71、垂直性平衡流體2、等值性平衡流體中任一點的8、流體平衡的微分方程等。等。8、等壓面=0（2）特性：a-等壓面就是等勢面;b-等壓面與質(zhì)量力正交；c-等壓面不能相交；（3）等壓面為水平面的條件：同種液體；靜止或平衡；連續(xù)介質(zhì)（4）常見的等壓面液體與氣體的交界面

9（壓強形式）P=P0+RHRHh為高的流體重量，即由液柱重量所產(chǎn)生的壓強；流體靜力學(xué)基本方程（能量形式）R重度9、靜止流體中，各點的測壓管水頭相等，測壓管水1011pa為基準(zhǔn)計p表示。1213、物理學(xué)的真空絕對沒有大氣存在的狀態(tài)；流體力學(xué)的真空相對壓強為負(fù)值的狀態(tài)故真空也稱為負(fù)壓 注意：只有真空存在時，才有真空值，真空值恒為正；真空與相對壓強p之間的關(guān)系pv=|p|1415、作用在任意平面上的靜水壓力P的大小等于受壓面面積與其形心點所受壓強的乘積，16、拉格朗日法：研究每一質(zhì)點的運動參數(shù)（坐標(biāo)、速度、加速度、壓強）隨時間的變、通過空間固定點的運動參數(shù)隨時間的變化規(guī)律。綜合流場1819、時變加速度（當(dāng)?shù)丶铀俣?0、恒定流：流場中流體的運動參數(shù)不隨時間而變的流動。21、 非恒定流流場中流體的運動參數(shù)隨時間而變。22、跡線：流場中某一流體質(zhì)點在一段時間內(nèi)運動的軌跡線。23、10、流管：在流場中作一條本身不是流線又不11（即管內(nèi)液體的總體。斷面無限小的元流稱之為微小元流。12、總流：無數(shù)微小元流的總和稱為總流13。1）元流過流斷面面積無限小，可認(rèn)為各點的運動要素相同，總流則不然；2526v。27、漸變流：雖然流線不是相互平行的直線，但接近于平行直線時稱為漸變流；漸變流特性基本與均勻流相同。2829、若流線上各質(zhì)點的位變加速度為0，這種流動稱為均勻流，反之則為非均勻流。均勻流的特性：1)流線為相互平行的直線，過水?dāng)嗝鏋槠矫?，且形狀、大小沿流程不變?）同一流線上不同點的流速應(yīng)相等，從而各過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植枷嗤瑪嗝嫫骄魉傧嗟取?0、理想流體恒定元流能量方程1）理想流體、2）元流、3）恒定流、4）質(zhì)量力只有重力、5）不可壓縮流1、應(yīng)用條件： ①液體流動為恒定流； ②液體為不可壓縮液體； ③質(zhì)量力僅為重力；④過水?dāng)嗝姹仨毷窃诰鶆蛄骰驖u變流區(qū)段上，兩過水端面之間可以是急變流。2、截面的選?。孩龠x在已知量多的截面處；②其中一個面含有所求量；③截面（過水?dāng)嗝?；④基?zhǔn)面必須是水平面，可以與計算截面相重合第五章1、水頭損失的成因：（內(nèi)因、

2、沿程水頭損失hf: 在固體邊界平直的水道中單位重量的流體從一斷面流至另一斷面所損失的機械能稱之為兩斷面間的水頭損失這種水頭損失是沿程都有的并隨著流程長度的增加而增加，所以叫做沿程水頭損失hf3、局部水頭損失hj:在固體邊界的情況（形狀、大?。┘眲∽兓?，流速的大小或方向顯著改變并往往伴隨著產(chǎn)生一定的漩渦區(qū)這種發(fā)生在局部地段的水頭損失稱為局部水 頭損失hj4、同一流體在同一管道中流動，當(dāng)流速不同時，有兩種不同的運動形態(tài)：層流和紊流層流：呈線狀的，有條不紊地流動，流體質(zhì)點互不混雜；紊流：當(dāng)流速較大時，各流層流體質(zhì)點形成渦體，在流動過程中相互混摻5、雷諾數(shù)6、當(dāng)采用水力半徑作為特征長度來判斷流態(tài)時，臨界雷諾數(shù)應(yīng)為57530、管道的類型：簡單管路和復(fù)雜管路；長管與短管；第六章孔口直徑d作用水頭H：孔口中心以上的水頭可認(rèn)為孔口斷面上各點的水頭都相等31、小孔口的淹沒出流與自由出流公式相同，不同之處是水頭H0是上下游水位差。32、各種形狀的水力最優(yōu)斷面：（1）梯形渠道水力最優(yōu)斷面的水力半徑等于水深的一半，與邊坡系數(shù)m無關(guān)；（2）矩形渠道水力最優(yōu)斷面的底寬慰水深h的兩倍。33、明渠水流的三種流態(tài)及判別1、緩流、臨界流、急流；緩坡渠道：i<ik，則h0>hk，ik；h0=hk，v0=vk，渠中水流為臨界流；陡坡i>ikh0<hk，v0>vk，渠中水流為這種判別只適用于均勻流的情況明渠均勻流的形成條件：3、明渠均勻流的基本公式：、明渠的水力最優(yōu)斷面：水流應(yīng)為恒定流；（（3）渠道必須是長而直的棱柱形順坡渠邊；4）粗糙率n沿程不變；（5）渠道中無建筑物的局部干擾，如閘、壩等。5、弗勞德數(shù)：6、以斷面最低點所在的水平面為基準(zhǔn)面計算的單位重量流體所具有的機械能。答案1當(dāng)渠道的底坡、粗糙系數(shù)流場中流體的運動要素不隨時間而變的流動。絕對壓強總是正值，而相對壓強在水力學(xué)上，把任一點的相對壓強高度與該點在基準(zhǔn)面以上的位置之和稱為測壓管水頭。實際液體由于具有粘性，在流

0.5個工程大氣壓。若在容器底4m30°，d50mmH5m2.6mQ解：取密閉容器水面為1-1斷面，取管子出流斷面為2-2斷面，對兩個斷面列能量方程：Z1+P1/γ+v12/2g=Z2+P2/γ+v22/2g+hw(5+4×1/2) +(0.5×98/9.8)+0=0+0+v22/2g+2.6v2=13.57m/sQ=v2×1/4πd22 =13.57×3.14×0.25×0.052=26.63L/s33所示的輸水管路中，過水?dāng)嗝嫔系膗umax[1-(r/r0)2]徑0為mx為s。求Qv。解：dA=d(πr2)=2πrdr空間，在水力學(xué)中稱為“能量損失”，或者說是單位重量液體克服水流阻力所消耗的液體

QudAru

r0 1(0

)22rdr0機械能，也稱“水頭損失”(定義)。0

max rA 0 =水力坡度表示單位重量液體在單位長度流程上水頭損失。160°

0r0 maxr

rdr02 maxr0 r2r0

r3的光滑平板上（不計摩擦阻力。若噴嘴出口d30mmQ36L/s。試求Q1Q2以及F。假定水頭損失可忽略不計。解 ： 由 連 續(xù) 性 方 程 ：v=4Q/πd2=4×0.036/(3.14×0.032)=50.955m/s（2分）設(shè)出流管方向為yx軸與之垂直，列動量方程：x方向列動量方程：-F’=ρQ(0-βvsin60°)則F’=ρQβvsin60°=1000×0.036×1×50.955×0.866=1588.57NF與F’大小相等，方向相反。y方向動量方程：ρQ1β1v1-ρQ2β2v2-ρQβvcos60°=0由能量方程得 v=v1=v2得出Q1-Q2=1/2Q，再由連續(xù)性方程：Q1+Q2=Q 得Q1=3/4Q=27L/s，Q2=1/4Q=9L/s2、如圖2所示，一盛水密閉容器，液面上氣

=π/2×umax×r02=2.12×10-4m3/s=umax/2=0.075m/s測定一蝶閥的局部阻力系數(shù)裝置如圖4所示。在蝶閥的上、下游裝設(shè)三個測壓管，其間距L1=1m，L2=2md50mm，實測▽1=150cm，▽2=125cm，▽3=40cm，流速v=3m/sξ值。對1斷面和2斷面列能量方程Z1+P1/γ+v2/2g=Z2+P2/γ+v2/2g+λ·l1/d·v2/2g0+1.5+9/19.6=0+1.25+9/19.6+λ·l/0.05·9/19.6 λ=0.027對2斷面和3斷面列能量方程Z2+P2/γ+v2/2g=Z3+P3/γ+v2/2g+(λ·l2/d+ξ)·v2/2g解 ： 過 水 斷 面 面 積0+1.25+9/19.6=0+0.4+9/19.6+(0.027·2/0.05+ξ)·9/19.6 ξ=0.77

Abh0.150.0650.00975m2濕 周4、壓力管道中，由于管中流速突然變化，引起管中壓強急劇增高（或降低6、5、圖示一跨河倒虹吸管，管道直徑

b2h0R水力半徑

0.1520.0650.28mA0.009750.0348m 0.28d1.0m，管道總長l50m，折角、進(jìn)口

nAR2i132

0.009750.034820.021323

0.0085ζ

=0.2，1

Q 0.0173ζ =0.5ζ2

=1.0λ=0.024，3上下游水位差H5m，求通過的流量Q?繪制管道的總水頭線和測壓管水頭線解：按短管計算

8、一矩形斷面渠道，如圖所示。已知閘前水H14me，渠道L