電大流體力學(xué)形成性考核冊(答案1234)

1、作業(yè)1答案（第1章、第2章）、選擇1、牛頓摩擦定律適用于A、任何流體B2、液體不具有的性質(zhì)是D、粘滯性D、原子間（D）（D ）C、正壓力、重力 D、正壓力、切向力、重力D 、表面力 E 、重力（B ）、牛頓流體C、非牛頓流體（C ）A、易流動(dòng)性B 、壓縮性 C 、抗拉性3、連續(xù)介質(zhì)假定認(rèn)為流體（ C ）連續(xù)。A、在宏觀上B 、在微觀上 C 、分子間4、在國際制單位制中流體力學(xué)基本量綱不包括A、時(shí)間 B、質(zhì)量 C、長度 D 、力5、在靜水中取一六面體，作用在該六面體上的力有A、切向力、正壓力B 、正壓力、重力6、下屬那些力屬于質(zhì)量力 （E）A、慣性力 B 、粘滯力 C 、彈性力、判斷題1、 壓強(qiáng)

2、和切應(yīng)力屬表面力。（正確）2、 流體慣性力與加速度方向相同。（錯(cuò)誤）3、 粘滯性可以制止流體流動(dòng)。（正確）（正確）4、理想流體與實(shí)際流體的區(qū)別僅在于理想流體具有不可壓縮性。三、簡答題（要點(diǎn)）1. 為什么要建立連續(xù)介質(zhì)模型?答：液體（氣體）是由分子組成的，分子間有空隙，不連續(xù)。工程上研究的流體，關(guān)心的是流體宏觀的物理性質(zhì)。把流體看成為由質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)體一一連續(xù)介質(zhì)模型，目的是建立描述流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)函數(shù)，便于應(yīng)用數(shù)學(xué)工具，解決工程實(shí)際問題。2. 什么是流體的粘滯性？它對流體流動(dòng)起什么作用？答：流體具有的阻滯變形運(yùn)動(dòng)的特性一一流體的粘滯性，它對流體流動(dòng)產(chǎn)生阻力，造成能量損失。3動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘滯

3、系數(shù)有什么區(qū)別？答：兩者都反映流體的粘滯性，為動(dòng)力量，為運(yùn)動(dòng)量，量綱不同。4. 容器盛有液體，求下述不同情況時(shí)該液體所受單位質(zhì)量力?（1）容器靜止時(shí)； 液體所受單位質(zhì)量力僅有重力。（2）容器以等加速度 g垂直向上運(yùn)動(dòng)：液體所受單位質(zhì)量力為 2g。（3） 容器以等加速度 g垂直向下運(yùn)動(dòng)。液體所受單位質(zhì)量力為0。5. 試分析圖中三種情況下水體 A受哪些表面力和質(zhì)量力？ （ 1）靜止水池；（2）順直渠道水流（均勻流）；（3）平面彎道水流。（1） ：水體A受哪些表面力為壓應(yīng)力（正壓力），質(zhì)量力為重力g。（2）：水體A受哪些表面力為壓應(yīng)力和切應(yīng)力，質(zhì)量力為重力 g （均勻流）。（3）:水體A受哪些表面力

4、為壓應(yīng)力和切應(yīng)力，質(zhì)量力為重力g和慣性力。作圖題（略）計(jì)算題（解題思路與答案） 一1/1o1. 已知某水流流速分布為 u 0.72 y , u的單位為m/s , y為距壁面的距離，單位為（1）求y=0.1、0.5、1.0m處的流速梯度；（2）若水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)0.1010cm2 /s，計(jì)算相應(yīng)的切應(yīng)力。解：（1）: 求出點(diǎn)流速，設(shè)y的增量dy =0.01my y dy處的點(diǎn)流速，求出求解流速梯du1110. 5477, 0.1332,0.07169-dysss610 Pa。321.002 10 N s/m，求(2):屯 5.5310 6 pa ; 1.34510 6 pa ; 0.724dy2

5、.已知溫度20C時(shí)水的密度998.2kg/m3，動(dòng)力粘滯系數(shù)其運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)？解：直接用公式解，注意單位制。321.003810 m /s第2章一、選擇題（略）1、某點(diǎn)存在真空時(shí)，（A）（ D）A、該點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為正值B、該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為正值C該點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為負(fù)值D、該點(diǎn)的相對壓強(qiáng)為負(fù)值2、流體靜壓強(qiáng)的（B）A、方向與受壓面有關(guān)B 、大小與受壓面積有關(guān)C 、大小與受壓面積方位無關(guān)3、流體靜壓強(qiáng)的全微分式為（C)A、dp=p(Xdx + Ydy + Zdz)B、p=p(x，y，z)C、 pPagh4、壓強(qiáng)單位為 N/mf時(shí)，采用了哪種表示法（A ）A應(yīng)力單位B、大氣壓倍數(shù)C、液柱高度5、密封容器液

6、面壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，其任一點(diǎn)的測壓管液面(A )A咼于容器液面B、低于容器液面C、等于容器液面二、判斷題1、 等壓面與質(zhì)量力垂直。（錯(cuò)誤）2、 某點(diǎn)存在真空，是指該點(diǎn)的壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)（錯(cuò)誤）3、 靜止流體中某點(diǎn)壓強(qiáng)的大小，不僅與其淹沒深度有關(guān)還與受壓面的方位有關(guān)。（正確）4、 相對壓強(qiáng)的數(shù)值可為正值，也可以是負(fù)值。（錯(cuò)誤）5、 靜止液面下的閘板的總壓力作用中心與閘板形心重合。（正確）6、 和大氣相通容器的測壓管液面一定與容器液面高度相同。（正確）7、 相對靜止的液體的等壓面一定是水平面。（正確）三、簡答題1. 等壓面是水平面的條件是什么？單一重力作用下2，在容器側(cè)壁裝了兩根測壓管。試問：圖中

7、所標(biāo)明的測:連續(xù)介質(zhì) 同一介質(zhì)2. 同一容器中裝兩種液體，且壓管中液面位置對嗎？為什么？解：由壓強(qiáng)基本公式 p p0gh求解不對，（右測壓管液面要低一些，從點(diǎn)壓強(qiáng)的大小分析）3. 圖中三種不同情況，試問： A-A、B-B、C-C、D-D中哪個(gè)是等壓面？哪個(gè)不是等壓面？為什么？:（a） A-A 是 （b） B-B 不是（c） C-C 不是，D-D 是。四、作圖題（略）五、計(jì)算題（解題思路與答案）1. 已知某點(diǎn)絕對壓強(qiáng)為 80kN/m2，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa=98kN/m2。試將該點(diǎn)絕對壓強(qiáng)、相對壓強(qiáng)和真空壓強(qiáng)用水柱及水銀柱表示。解：用水柱高表示（1） 該點(diǎn)絕對壓強(qiáng)：8.16mH2O（2） 該點(diǎn)相對壓

8、強(qiáng)：-1.84mH2。（3） 該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：1.84mH2O用水銀柱咼表示（1） 該點(diǎn)絕對壓強(qiáng)：599.1mm Hg（2） 該點(diǎn)相對壓強(qiáng)：-135.4 mm H g（3） 該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：135.4 mm Hg22. 一封閉水箱自由表面上氣體壓強(qiáng)po=25kN/m , h1=5m, h2= 2m。求A B兩點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。pA = 7.551 mH 20（74 kN/mpB = 4.551 mH 20（44.6 kN/m3如圖所示為一復(fù)式水銀測壓計(jì)，已知51.5m （改為3.5m）。試求水箱液面2）2）12.3m上的絕對壓強(qiáng)21.2m，32.5m，41.4m ,Po = ?水銀解： 找已知點(diǎn)壓強(qiáng)（

9、復(fù)式水銀測壓計(jì)管右上端） 找出等壓面推求水箱液面上的壓強(qiáng)Po.Po =273.04 kN/m2計(jì)算點(diǎn)壓強(qiáng)，逐步PaPb解：找出等壓面 求出相對的點(diǎn)壓強(qiáng) 列平衡方程式求 AB點(diǎn)的壓強(qiáng)差.空氣的 g不計(jì).Pa Pb =47 kN/m2 （4.8 mH2o）5. 水閘兩側(cè)都受水的作用，左側(cè)水深3m右側(cè)水深2m=試求作用在單位寬度閘門上靜水總壓力的大小及作用點(diǎn)位置（用圖解法和解析法分別求解）。解：畫出相對壓強(qiáng)分布圖， 計(jì)算各側(cè)靜水壓力， 求靜水總壓力的大小列力矩平衡方程求靜水總壓力的作用點(diǎn)位置。P=24.5 kN e 1.267m（作用點(diǎn)到底部的距離）6. 一弧形閘門 AB寬b=4m,圓心角45,半徑

10、r=2m，閘門轉(zhuǎn)軸恰與水面齊平。求作用于閘門的靜水壓力及作用點(diǎn)解：畫出壓力體圖，計(jì)算水平方向分力 FX、鉛垂方向分力pz,求出合力及作用力的方向F 92.59 kN25.040作業(yè)2答案（第3章、第4章）第3章一、選擇題1、流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程是根據(jù)（C）原理導(dǎo)出的。A、動(dòng)量守恒B、質(zhì)量守恒C 、能量守恒 D、力的平衡2、流線和跡線重合的條件為（ C）A、恒定流B、非恒定流C 、非恒定均勻流二、判斷題1、以每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究對象的方法稱為拉格朗日法。（正確）2、恒定流一定是均勻流。（錯(cuò)誤）3、渦流是指流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中不繞自身軸旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)。（正確）4、無旋流就是無渦流。（正確）5、非均勻

11、流一定是非恒定流。（錯(cuò)誤）三、簡答題1. 述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡述其容。答：（略）2. 流體微團(tuán)體運(yùn)動(dòng)分為哪幾種形式 ？答：平移線變形角變形旋轉(zhuǎn)變形。3. 寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關(guān)系。（改為：寫出恒定平面勢流中流函數(shù)具有的性質(zhì)，流函數(shù)與流速勢的關(guān)系。）答：流函數(shù)具有的性質(zhì)（1）流函數(shù)相等的點(diǎn)組成的線即流線，或曰，同一流線上個(gè)點(diǎn)的流函數(shù)為常數(shù)。（2）兩流線間的函數(shù)值之差為為單寬流量。（3 ）平面勢流的流函數(shù)為一個(gè)調(diào)和函數(shù)。答：流函數(shù)與流速勢的關(guān)系(1 )流函數(shù)與勢函數(shù)為調(diào)和函數(shù)。(2) 等勢線與等流函數(shù)線正交。4. 什么是過流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面平均流速

12、？答：與流線正交的斷面叫過流斷面。過流斷面上點(diǎn)流速的平均值為斷面平均流速。引入斷面平均流速的概念是為了在工程應(yīng)用中簡化計(jì)算。5如圖所示，水流通過由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問：(1) 當(dāng)閥門開度一定，上游水位保持不變，各段管中，是恒定流還是非恒定流？是均勻流 還是非均勻流？(2) 當(dāng)閥門開度一定，上游水位隨時(shí)間下降，這時(shí)管中是恒定流還是非恒定流？(3) 恒定流情況下，當(dāng)判別第 II段管中是漸變流還是急變流時(shí)，與該段管長有無關(guān)系?答：(1)是恒定流。I、川是均勻流，n是非均勻流。(2)管中為非恒定流。(3 )有。管段相當(dāng)長為漸變流，管段較短為急變流。四、計(jì)算題(解題思路)1. 恒定二維

13、流動(dòng)的速度場為ux ax,uy ay ,其中a 1秒-1。( 1 )論證流線方程為xy C ； (2)繪出C= 0、1及4韋的流線；(3)求出質(zhì)點(diǎn)加速度的表達(dá)式。解：(1)流線方程為：dxUx業(yè)uy代入數(shù)值推導(dǎo)(2)(略)(3)由:axUxUxUxUy代入數(shù)值求解。txyUyUyUyayUxUy代入數(shù)值求解。txy答案：ax a2xay a2 y2試檢驗(yàn)下述不可壓縮流體的運(yùn)動(dòng)是否存在？2 2（1） Ux 2x y, Uy 2y z,uz4（x y）z xy（2） Ux yzt,Uy xzt,Uz xyt解：由連續(xù)性微分方程，巴 巴 出=0流體的運(yùn)動(dòng)存在，反之流體的運(yùn)動(dòng)不存在。x y z答案：（

14、1）代入數(shù)值求解，流體的運(yùn)動(dòng)不存在。（2）代入數(shù)值求解，流體的運(yùn)動(dòng)存在。3水流從水箱經(jīng)管徑分別為d1 10cm, d2 5cm,d32.5cm的管道流出，出口流速V3 1m/s，如圖所示。求流量及其它管道的斷面平均流速。解：應(yīng)用連續(xù)性方程（1）流量：Q v3A34.9110 3|/s（2）斷面平均流速 v1 0.0625m/s , v2 0.25m/s。4如圖鉛直放置的有壓管道，已知d1=200mm d2=100mm斷面1-1處的流速V1=1m/s。求（1）輸水流量Q（ 2）斷面2-2處的平均流速V2；（ 3）若此管水平放置，輸水流量Q及斷面2-2處的速度V2是否發(fā)生變化？（ 4）圖a中若水自

15、下而上流動(dòng)，Q及V2是否會(huì)發(fā)生變化？解：應(yīng)用連續(xù)性方程（1）Q 31.4 |/s（2）v2 4m /s（3）不變。（4 ）流量不變則流速不變。5已知某流場的流速勢為-（x2 y2） , a為常數(shù)，試求ux及uy。2 y解：ux axuy ay2 2 26.對于Ux 2xy， Uy a x y的平面流動(dòng)，a為常數(shù)。試分析判斷該流動(dòng)： 是恒定流還是非恒定流？ （2）是均勻流還是非均勻流？ （3）是有旋流還是無旋流？解：應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)加速度數(shù)學(xué)表達(dá)式UxtUxUxUxUy -xy求解?？磿r(shí)間加速度與遷移加速度判別是恒定流UyUyUyayUxUy-txy（3）用無旋流數(shù)學(xué)表達(dá)式1（匹 且）求解，是無旋流2

16、y x第4章選擇題1、 總流伯努力方程適用于（A）A、恒定流B 、非恒定流 C2、總水頭線與測壓管水頭線的基本規(guī)律是：A總水頭線總是沿程下降的BC測壓管水頭線沿程可升可降D判斷題1、N-S方程為理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程。、可壓縮流體（A ）（ C）、總水頭線總是在測壓管水頭線的上方、測壓管水頭線總是沿程下降的（正確）2、畢托管是量測流體電流速的一種儀器。（正確）還是非恒定流；是均勻流還是非均勻流。答案：（1）是恒定流。（2）是非均勻流三. 簡答題1. 說明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。:（略）2. 寫出實(shí)際流體恒定元流的伯努利方程和實(shí)際流體恒定總流的伯努利方程，并指出他們的區(qū)別？3應(yīng)用恒定總統(tǒng)能

17、量方程時(shí)，為什么把過流斷面選在漸變流段或均勻流段？答：因?yàn)榻⒑愣偭鞯牟匠虝r(shí)，把（z 上）作為常數(shù)提到積分號(hào)外面，只有g(shù)漸變流斷面或均勻流斷面的z Pc。g4在寫總流能量方程時(shí)，過流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選?。繛槭裁?答：可以。因?yàn)闈u變流斷面或均勻流斷面的zc 。g5關(guān)于水流流向問題有如下一些說法：“水一定由高處向低處流”；“水是從壓強(qiáng)大向壓強(qiáng)小的地方流”；“水是從流速大的地方向流速小的地方流”。這些說法是否正確？為什么？如何正確描述？答：（1）“水一定由高處向低處流”，（不對），對明渠水流是對的，對有壓管流不一定?！八菑膲簭?qiáng)大向壓強(qiáng)小的地方流”（不對），在有壓管流中常常

18、有從壓強(qiáng)小向壓強(qiáng)大的地方流的現(xiàn)象。（2）正確描述時(shí)，流體的運(yùn)動(dòng)方向總是由單位重量流體能量大的位置流向單位重量流 體能量小的位置。（不能單從位能或壓能一個(gè)角度比較）6總流的動(dòng)量方程為F Q（ 2v2m ），試問：（1）F中包括哪些力？（ 2）如果由動(dòng)量方程求得的力為負(fù)值說明什么問題?答：（1）一般為表面力、重力，（慣性力、摩擦力、彈性力含在待求的力中了）（2）求得的力為負(fù)值說明原假設(shè)的力的方向不對，反向即可。四、計(jì)算題（解題思路）1.在一管路上測得過流斷面1-1的測壓管高度旦為1.5m,過流面積 A為0.05m2;過流斷面22-2的面積A為0.02m2;兩斷面間水頭損失 h為0.5，L ;管中流

19、量 Q為201/s ; zi為2.5m, 2gZ2為2.6m。試求斷面2-2的測壓管高度匕。（提示：注意流動(dòng)方向）。（z2改為1.6m與圖相g符）解： 能量方程可以求解位能、壓能、流速與能量損失。求測壓管高度即求壓強(qiáng)，自 然要想到用能量方程。 向未知情況下，流動(dòng)方向可以假定。 先求出v1, v2 列能量方程求解P2 = -1.473 mH 2O （2 流向 1） g答案： 匹=-2.289mH2O （1 流向 2）;g2. 如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是A1=0.05m2, A=0.03m3, A=0.04

20、m2,若水池容積很大，行近流速可以忽略（V0 0 ）,當(dāng)不計(jì)管路的水頭損失時(shí)，試求： （1 ）出口流速V3及流量 Q （2）繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。解：（1）因?yàn)椴挥?jì)管路的水頭損失，此題為理想流體的流動(dòng)。因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。先解出第3條管中斷面平均流速，在求流量。答案：v39.90m/s q 0.396m3/s(2)繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線步驟：因?yàn)槭抢硐肓黧w，不計(jì)水頭損失，故總水頭線為水平。2計(jì)算各段流速水頭。2g總水頭線下方減去1個(gè)流速水頭得測壓管水頭線。(測壓管水頭線及總水頭線圖,略) 一一 23. 如圖一管路，A、B兩點(diǎn)的高差 z= 1m點(diǎn)A處直徑

21、dA=0.25m,壓強(qiáng)pA=7.84N/cm，點(diǎn)B處 直徑dB=0.5m，壓強(qiáng)Pb= 4.9N/cm2,斷面平均流速 Vb= 1.2m/s。判斷管中水流方向。解：判斷管中水流方向,要從單位重量流體總的機(jī)械能考慮，總是單位重量流體總的機(jī)械能大的位址向單位重量流體總的機(jī)械能曉得的地方。(1) 計(jì)算A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能。(2) 比較A點(diǎn)與B點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能的大小。答案：從A流向B。4在水平安裝的文丘里流量計(jì)上，直接用水銀壓差計(jì)測出水管與喉部壓差h為20cm,已知水管直徑d!為10cm,喉部直徑d2為5 cm,當(dāng)不計(jì)水頭損失時(shí)，求通過流量Q解：可以直接用公式 Q K .12.6 h

22、求解，也可以流能量方程推導(dǎo)公式求解。答案：Q 0.01425m3/s5為將水庫中水引至堤外灌溉，安裝了一根直徑d為15cm的虹吸管（如圖），當(dāng)不計(jì)水頭損失時(shí)，問通過虹吸管的流量 Q為多少？在虹吸管頂部 s點(diǎn)處的壓強(qiáng)為多少？解：s 點(diǎn)處的壓強(qiáng)進(jìn)考慮位能、動(dòng)能壓能之間的轉(zhuǎn)化。（1 ）列上游水面到管出口間的能量方程求流量，Q 0.1355m3/s（2）列上游水面到s點(diǎn)處的能量方程求 s點(diǎn)處的壓強(qiáng)， 邑5mH2og6. 平板閘門寬 b為2m當(dāng)通過流量 Q為8ni/s時(shí)閘前水深h為4m,閘孔后收縮斷面水深 he 為0.5m，求作用于平板閘門上的動(dòng)水總壓力（不計(jì)摩擦力）。解：此題為用動(dòng)量方程求解作用力。因

23、為流量未知，涉及到連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng) 量方程這三大方程的聯(lián)合應(yīng)用。（1） 取控制面（脫離體）（上游過流斷面與 e-e斷面之間）（2） 畫出相對壓強(qiáng)分布圖，全面并分析、計(jì)算外力（上游過流斷面壓力P1 , e-e斷面壓力P2,重力沿水流方向的分力為0，設(shè)平板閘門對水的動(dòng)水總壓力為r，方向向左。（3）因?yàn)榱髁课粗攘心芰糠匠糖罅魉佟＃?） 列出的能量方程由 V1,V2兩個(gè)未知量，用連續(xù)性方程消掉1個(gè)未知量。求出流量、 流速。（5）列動(dòng)量方程求解作用力。答案：作用于平板閘門上的動(dòng)水總壓力R= 93.5 kN , 方向向右。7. 如圖溢流壩，上游斷面水深h1=1.5m,下游斷面水深 h2=0.6m

24、，略去水頭損失；求水流對2m壩寬（垂直紙面）的水平作用力。注：上、下游河床為平底，河床摩擦力不計(jì)，為方便計(jì)算取32p =1000kg/m , g=10m/s 。解：此題與上題解完全相同。答案：R= 3.46 kN , 方向向右。作業(yè)3答案（第5章、第6章）第5章一、選擇題1. 管道中液體的雷諾數(shù)與（D ）無關(guān)。A. 溫度 B. 管徑 C. 流速 D. 管長2. 某圓管直徑d=30mn，其中液體平均流速為20cm/s。液體粘滯系數(shù)為 0.0114cm3/s，則此管中液體流態(tài)為（B ）。A.層流 B.層流向紊流過渡C. 紊流3. 等直徑圓管中紊流的過流斷面流速分布是（D ）A呈拋物線分布B. 呈對

25、數(shù)線分布C.呈橢圓曲線分布D. 呈雙曲線分布4. 等直徑圓管中的層流，其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的（C）A 1.0 倍 B.1/3 倍 C. 1/4 倍 D. 1/2 倍5. 圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的（B ）成正比.A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方D. 四次方6. 圓管的水力半徑是（A ）A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.）C. m2 s D.m2.s（C）下臨界雷諾數(shù)D. 上下臨界雷諾數(shù)幾何平均7. 才公式中才系數(shù)的單位是（CA.無量綱 B. m 2 s8. 判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是A.上臨界雷諾數(shù)B.C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均、判斷題

26、1.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。（正確）2.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。（錯(cuò)誤）3.在過流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。（正確）4. 等直徑圓管中的層流，其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的1/2倍（正確）5. 流體切應(yīng)力方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相同。（錯(cuò)誤 ）6阻力平方區(qū)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)。（正確 ）三、簡答題1. 圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？答：層流為拋物線分布，紊流為對數(shù)曲線分布.（也可以畫圖）2. 簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律。答：尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律，文字表述或數(shù)學(xué)公式表述層流： f（Re）;水力光滑區(qū)：f（Re）;過渡粗糙

27、區(qū)： f（Re,K）d粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）：f（K）.d3. 寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達(dá)式，并說明其層流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？答：管流：Re Re 2000（層流）Re 2000 （紊流）VR明渠水流：ReRe 500（層流）Re 500 （紊流）4. 雷諾數(shù)Re的物理意義？它為什么能用來判別流態(tài)？答：雷諾數(shù)實(shí)質(zhì)是反映粘性力與慣性力之比。層流時(shí)慣性力不大，而粘性力占主導(dǎo)，受粘性力的約束，流體質(zhì)點(diǎn)做規(guī)則運(yùn)動(dòng)。紊流時(shí)慣性力占主導(dǎo)，受到干擾形成渦體，當(dāng)粘性力約束不 了渦體時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以來判別流態(tài)。5. 當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是變小？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，

28、隨管徑 加大，雷諾數(shù)是增大還是變??？答：當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)增大；當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)變小。6. 兩個(gè)不同管徑的管道，通過不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？答:不一定。7. 能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？答：有沿程能量損失和局部能量損失兩種。一是因?yàn)榱黧w具有粘滯性，二是因?yàn)楣腆w邊界 條件的影響。四、計(jì)算題（解體思路與答案）1.有已輸油管，管長I 100m,管徑d 5cm，已知油的密度930kg. m3，動(dòng)力粘滯系數(shù) 0.072N s m2。當(dāng)通過輸油管的流量 Q 0.005ms時(shí)，判斷液流的流態(tài)，計(jì)算輸油管的沿程水頭損失 hf。

29、解：（1）計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。（2）計(jì)算沿程阻力系數(shù)入。（3）計(jì)算沿程水頭損失 hf。答案：層流沿程水頭損失hf=25.74m（油柱）2. 水管直徑d 10mm，管中水流流速v 0.2m/s，水溫T 100C ,（ 1）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)?0mm，管中流態(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(shí)，水管直徑為多大？解：（1）查表，求運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，計(jì)算雷諾數(shù)判別流態(tài)。答案：層流（2）同上答案：紊流（3）設(shè)雷諾數(shù)等于2000 ,求管徑。答案：d 13.06mm3. 有一圓管，在管通過0.013cm2/s的水，測得通過的流量為 Q 35cm2 /s，在管

30、長15m的管段上測得水頭損失為2cm,試求該圓管徑do解：（1）設(shè)管中水流為層流，推導(dǎo)出沿程阻力系數(shù)入表達(dá)式并代入數(shù)據(jù)；（2）將上式再代入達(dá)西公式 h fd 2g并化簡，代入數(shù)據(jù)求管徑。答案：d 14.2mm4.水管直徑d 100mm，管中水流流速v 100cm/s，水溫 T100C，試判別其流態(tài)。解：答案：紊流5凝土明渠中水流為均勻流，水力坡度J 0.0009，明渠底寬為b 2m，水深h 1m，粗糙系數(shù)n 0.014，計(jì)算明渠過的流量（分別用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算） 解：此渠道為矩形渠道， 計(jì)算出水力要素：面積 A,濕周，水力半徑R, 用曼寧公式和巴氏公式計(jì)算齊系數(shù)C, 齊公式計(jì)算流速; 計(jì)

31、算量答案：Q 2.7m3 /s （用曼寧公式計(jì)算）Q 3.03m3/s （用巴氏公式計(jì)算）6.水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同管徑所組成的管路。已知d1 150mm , d2 75mm ,l 50m，管道的當(dāng)量粗糙度 K 0.6 mm，水溫為20 C。若管道的出口流速 v 2m/s， 求（1）水位H; （2）繪出總水頭線和測壓管水頭線。解：（1）計(jì)算管中的雷諾數(shù)判斷流態(tài).。（第1條管道在水力光滑區(qū)，第 2條管道在紊流 粗糙區(qū)）。（2）用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算沿程阻力系數(shù)（3） 兩管聯(lián)接處為突然放大的局部阻力系數(shù)，進(jìn)口局部阻力系數(shù)0.5（4） 沿程阻力系數(shù)選取公式有別，結(jié)果可不同。答案：H 12.93m7.某一

32、水池，水位恒定，通過一根管徑d 100mm、管長I 800m的管道，已知水池水面和管道出口高差 H 20m，管道上有兩個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù)0.3，管道進(jìn)口是直角進(jìn)口（0.5 ）管道全長的沿程阻力系數(shù)0.025，試求通過管道的流量。 1HpfAix解：管道作用水頭等于沿程水頭損失與局部水頭損失之和。沿程阻力系數(shù)、局部阻力系數(shù)已知，可用公式直接求解。答案：q 10.941/s、選擇題1. 虹吸管正常工作，其頂部的真空值一般不大于（B ）水柱高。A. 6.0m B. 7.5m C. 9m D.10m2. 短管淹沒出流的計(jì)算時(shí)，作用水頭為（ B ）。A.短管出口中心至上游水面高差；B短管出口

33、中心至下游水面高差；C.上下游水面高差3 外延管嘴正常工作的條件是（D ）A.管長大于3-4倍的管徑B.作用水頭小于0.75 H 0C.作用水頭大于0.75 H D.管長I =（3-4）d，作用水頭H 0.75 H。4 按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是（C ） （ D ）A.虹吸管 B.環(huán)狀管網(wǎng) C.支狀管網(wǎng) D.倒虹吸管二、判斷題1. 計(jì)算阻力損失時(shí)，短管既要考慮局部阻力損失，也要考慮沿程阻力損失，長管計(jì)算同樣也要考慮這兩項(xiàng)損失。（錯(cuò)誤 ）2 長管是指幾何長度很長的管道。（正確 ）3. 孔口淹沒出流時(shí)，孔口淹沒越深，其出流的流速和流量就越大。（正確 ）4管嘴收縮斷面的真空度與作用水頭成正比，作用水

34、頭越大，收縮斷面的真空度越大，泄流量也越大。（正確）的數(shù)值均5同一短管，在自由出流和淹沒出流條件下，流量計(jì)算公式的形式及流量系數(shù)相同。（正確 ）6、兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個(gè)為自由出流，一個(gè)為淹沒出流，二者的流量是相同的。（錯(cuò)誤 ）三、簡答題1為什么管嘴出流時(shí)，阻力增加了，泄流量反而增大？答：因?yàn)樵诠茏爝M(jìn)口收縮斷面處形成了負(fù)壓，相當(dāng)增加了作用水頭，在相同條件下管嘴出流比孔口出流的流量大。2. 寫出薄壁小孔口出流的收縮系數(shù)，流速系數(shù) 和流量系數(shù)的表達(dá)式。答:（略）3. 外延管嘴的正常工作條件是什么？答：管嘴長：丨（34）d，作用水頭：H 9.0mH204. 為什么外延管嘴出流比

35、同等條件下孔口出流的流量大？答：（與1重復(fù)）四、計(jì)算題（解體思路與答案）1 有一虹吸管，作用水頭出 1.5m, H2 2.0m，管長l1 l2 5.0m，管徑did20.1m，沿程損失系數(shù)0.02，進(jìn)口設(shè)攔污柵，進(jìn)口局部損失系數(shù)1 10.0，彎管局部損失系數(shù)2 0-15。求該虹吸管的過流量、管中最大真空值，并定性繪出其測壓管水頭線。解：此題屬短管的水力計(jì)算，可以用能量方程求解，也可直接用公式。要點(diǎn)有2。 局部損失系數(shù)要考慮周全（共 3個(gè)）。 此題，管中最大真空值發(fā)生在最高處。答案：Q 0.0117m3/sP)v 3.369mH20g2. 一水塔供水系統(tǒng)如圖所示，已知管道末端要求的自由水頭HL=

36、10m,管徑d1=450mmd2=350mmd3=250mm 管長 L1=100m, L2=100m, L3=100m, q1=0.10 m3 / s , q2=0.08 m3 / s , q3=0.05 m3 /s , 管道的粗糙系數(shù)n=0.02。試確定水塔高度 Ho解：此題屬短管的水力計(jì)算，也可直接用公式求解。要點(diǎn)有 3。 長管公式要記住，應(yīng)注意修正。 管中（節(jié)點(diǎn)）流量要算對。 題目中給出了管道的粗糙系數(shù)，意指管流在粗糙區(qū)，不必修正，但要記住以下公式,8g2c8g 2d5sIQ2答案：H=15.1m3.圓形有壓涵管穿過路基,管長50m，管徑1.0m，上下游水位差 H 3m，管路沿程阻力系數(shù)

37、0.03,局部阻力系數(shù):進(jìn)口0.5，彎管b 0.65，水下出口se 1.0，求通過流量?解：此題屬短管的水力計(jì)算,，也可直接用公式求解。要點(diǎn)是局部損失系數(shù)要考慮周全（共 4 個(gè)）答案：Q 2.9m3/s作業(yè)4答案（第7章、第8章、第9章、第10章）、選擇題1. 對于管道無壓流，當(dāng)充滿度分別為（B ）時(shí)，其流量和速度分別達(dá)到最大。A. 0.5, 0.5 B. 0.95, 0.81 C. 0.81,081 D. 1.0, 1.02.對于a, b, c三種水面線，下列哪些說法是錯(cuò)誤（A ） （ CA.所有B.所有C.所有D.所有a、c型曲線都是壅水曲線，即 dhdsb型曲線都是壅水曲線，即竺 0,

38、dsa、c型曲線都是降水曲線，即 dhds即 dh 0,dsb型曲線都是降水曲線,3.跌水的形成條件是（A.從急流過渡到急流B.C.從緩流過渡到急流D.0,水深沿程增大。水深沿程增大。0,水深沿程減小。水深沿程減小。從急流過渡到緩流從緩流過渡到緩流4. 水躍的形成條件是（A.從急流過渡到急流B. 從急流過渡到緩流C. 從緩流過渡到急流D. 從緩流過渡到緩流5兩段長直的棱柱形渠道，通過的流量相同，（B ）A.粗糙系數(shù)不同（n1 n2）,其他參數(shù)相同（n,b,m,Q），則h01h02B.底坡不同（hi2）,其他參數(shù)相同（i,b,m,Q），則h1ho2C.底寬不同（b1b2）,其他參數(shù)相同（i,n,

39、m,Q），則h01h02D.邊坡系數(shù)不同（mhm2）,其他參數(shù)相同（i,n,b,Q），則h1h26. 一梯形斷面渠道，底寬b=2m邊坡系數(shù) m=1.0,明渠中的水深h=0.5m,貝U濕周徑R分別為（D ）、水力半A. 3.414, 0.366 B. 3.5, 0.30 C. 3.414, 0.30 D. 3.5, 0.366、判斷題1、 緩流一定是均勻流，急流一定不是均勻流。（錯(cuò)誤）2、 斷面單位能量沿程可大、可小，或者不變。（錯(cuò)誤）3、 明渠中均勻流一定是恒定流。（正確）4、 明渠水流，從緩流到急流發(fā)生水躍。（正確）5、 談到某水流是臨界流、急流、緩流，這是以明渠斷面尺寸、流量一定為前題而講

40、的。（錯(cuò)誤）6、 明渠水流的測壓管水頭線不可能沿程上升。（正確）三、簡答題1、簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。答：明渠均勻流的水力特征：（1）底坡線，水面線，總線頭線 三線平行，即i J Jp,（2）水深h，過水?dāng)嗝婷娣e A,斷面平均流速及斷面流速分布沿程不變。明渠均勻流形成條件： 流量恒定。 必須是長直棱柱形渠道，糙率 n不變。 底坡i不變。1、簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個(gè)判別方法及標(biāo)準(zhǔn)。答：明渠水流分為緩流、急流、臨界流。個(gè)判別方法有： 干擾波：波速C= .ghm , v=c為臨界流，vc為急流; 弗勞德數(shù)：弗勞德數(shù) Fr=V , Fr = 1臨界流，F(xiàn)r 1急流; vghm 臨界

41、水深hk: h hk緩流，h hk臨界流，h hk急流，臨界底坡ik: i ik緩流，i ik臨界流，i ik急流。3. 寫出佛勞德數(shù)的表達(dá)式，并說明其物理意義。答：弗勞德數(shù)Fr=V，物理意義是：反映動(dòng)能與勢能之比。Jghm4.為什么要引入斷面單位能量的概念?答：引入斷面單位能量，目的是分析水面曲線的變化規(guī)律和建立臨界流方程。5. 簡述明渠恒定非均勻流的水力特征。答：過水?dāng)嗝婷娣eA,水深h，沿程改變。即h f（s）, A f（s）底坡線，水面線，總線頭線三線不再平行，即i J Jp,一、作圖題（略）1. 下面為長直棱柱形渠道，n不變，試定性繪出可能出現(xiàn)的水面曲線型式。二、計(jì)算題1. 某輸水渠道

42、，沙質(zhì)土壤，岸邊有雜草，糙率系數(shù)n=0.025,底坡1=0.002,斷面為梯形，邊坡系數(shù)m=1.0。按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)，通過流量Q=0.8m?/s,試確定其斷面尺寸。解：（1）按水力最優(yōu)斷面條件計(jì)算寬深比。（2）計(jì)算相關(guān)水力要素：過流斷面積、水力半徑。代入流量基本公式解出水深。（3）求出底寬。答案：b 0.79m h 0.65m2. 有兩段矩形斷面渠道相連，通過流量Q=2.8m/s，底寬b=2m,混凝土襯護(hù)，n=0.015,i 1=0.012, i 2=0.0008。這兩段渠道是否為水躍銜接？若是水躍銜接，是何種形式水躍？并定性 繪圖表示。解：（1）（計(jì)算臨屆水深、臨界底坡）判斷兩矩形斷面渠道

43、是急流還是緩流，確定是否為水躍銜接。（答案：是）（2）計(jì)算（或查附錄C）求正常水深h1,h2 ,把h01視為躍前水深，求躍后水深h與h02比較。答案：遠(yuǎn)驅(qū)式水躍第8章一、選擇題1 實(shí)用斷面堰常常設(shè)計(jì)成真空堰，其目的是（B ）（a）減小水流對壩面的沖刷（b）提高過流能力（c）減小空化空蝕（d）節(jié)省建筑材料2. 小橋過流與（C ）具有相同的水力特征。（a）薄壁堰流（b ）寬頂堰流（c）實(shí)用斷面堰流（d ）閘孔出流3. 寬頂堰形成淹沒出流的充分條件是（D ）（a） hs 0 （b）hs 0 （c） hs 0.8H 0 （d） hs 1.0H 04. 下述堰的分類哪個(gè)正確（ A ）（a） /H 0.67 薄壁堰（b） 0.67S /H 10.0 寬頂堰（c） 0.67 S /H 2.5 薄壁堰二、判斷題1、 只要寬頂堰下游水深超過堰頂，就為淹沒出流。（正確）2、