流體力學(xué)形成性考核冊答案4

1、作業(yè)4 答案 (第7章、第8章、第9章、第10章)第7章一、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 ）（ C ）A所有a、c型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。B所有b型曲線都是壅水曲線，即，水深沿程增大。C所有a、c型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減小。D所有b型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減小。3. 跌水的形成條件是（ D ） A.從急流過渡到急流 B.從急流過渡到緩流 C.從緩流過

2、渡到急流 D.從緩流過渡到緩流4水躍的形成條件是（ C ）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（ >），其他參數(shù)相同（，則B.底坡不同（），其他參數(shù)相同（，則C.底寬不同（），其他參數(shù)相同（，則D.邊坡系數(shù)不同（），其他參數(shù)相同（，則6. 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, 則濕周、水力半徑R分別為（ D ）A. 3.414, 0.366 B. 3.5, 0.30 C. 3.414, 0.30 D. 3.5, 0.366二、判斷題 1

3、、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，（2）水深，過水?dāng)嗝婷娣eA，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，糙率不變。

4、底坡不變。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=，=C為臨界流，<c為緩流，>c為急流； 弗勞德數(shù)：弗勞德數(shù)Fr=，F(xiàn)r=1臨界流，F(xiàn)r 1 緩流，F(xiàn)r1 急流； 臨界水深： 緩流，臨界流， 急流， 臨界底坡：緩流，臨界流，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= ，物理意義是:反映動(dòng)能與勢能之比。4. 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

5、，沿程改變。即底坡線，水面線，總線頭線三線不再平行，即，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，沙質(zhì)土壤，岸邊有雜草，糙率系數(shù)n=0.025, 底坡I=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=0.8m3/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： 2 有兩段矩形斷面渠道相連，通過流量Q=2.8m3/s，底寬b=2m, 混凝土襯護(hù)，n=0.015, i1=0.0

6、12, i2=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，把視為躍前水深，求躍后水深與比較。 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 (

7、D ) (a) (b) (c) (d) 4下述堰的分類哪個(gè)正確（ A ）(a)/H >0.67 薄壁堰 (b) 0.67</H <10.0 寬頂堰(c) 0.67</H <2.5 實(shí)用斷面堰 (d) /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、 小橋過流的淹沒出流條件與寬頂堰的淹沒出流條件不同。（正確）3、 對于閘孔出流，當(dāng)閘門開度與上游水深之比時(shí)，閘孔出流轉(zhuǎn)化為堰流。（正確 ）4、對于薄壁堰，在堰寬b、堰高P和堰上水頭H相同的情況下，完全堰的過流能力比側(cè)收堰的過流能力大。（正確 ）三、 簡答題1. 簡述

8、堰的三種類型及其共同的水力特征。 答: 堰分為三種類型: (1) 薄壁堰-判別標(biāo)準(zhǔn) (2) 實(shí)用斷面堰-判別標(biāo)準(zhǔn) (3) 寬頂堰-判別標(biāo)準(zhǔn) 共同的水力特征為上游水位壅高過堰時(shí)水面跌落。2. 堰流基本公式中，等系數(shù)與哪些因素有關(guān)。 答: 流量系數(shù)與行近流速的大小、表面張力有關(guān)。 側(cè)收縮系數(shù)與堰寬與渠寬的比值（）有關(guān)。3. 寬頂堰淹沒出流形成的充分必要條件是什么？ 答: 必要條件,充要條件是0.8H0。四、 計(jì)算題1、 一圓角進(jìn)口無側(cè)收縮寬頂堰，堰高P1=2.5m，P2=2.0m，堰上水頭為0.40m，通過的流量為4m3/s，求寬頂堰的寬度。在不產(chǎn)生淹沒出流的情況下，下游水深最大為多少？解:（1）

9、 通過計(jì)算（）的值，選取流量系數(shù)公式，計(jì)算流量系數(shù)。 （2）求寬頂堰的寬度： （3）不產(chǎn)生淹沒出流，下游水深。2、 有一河道，用碎石單層鋪砌加固河床，通過的流量m3/s，允許流速m/s，橋下游水深m， 若，允許橋前壅水深度m。 設(shè)計(jì)小橋孔徑。解: （1）求橋下臨界水深，判別是自由出流，還是淹沒出流。（自由出流） （2）計(jì)算橋孔初始值: 取 (B =6.0m ) （3）復(fù)算求橋下臨界水深，判別是自由出流，還是淹沒出流。（仍為自由出流） （4）計(jì)算橋前壅水深度 H =1.81m < （4）確定橋孔徑為6.0 m。第9章一、 選擇題1. 滲流雷諾數(shù)可定義為（ A ）A. B. C. 2. 土壤

10、的滲透系數(shù)與以下（ B ）無關(guān)。A 流體的種類 B. 流體的溫度 C. 土壤的性質(zhì) D. 大氣壓強(qiáng)3. 當(dāng)不透水層底坡，為（ A ）滲流。A. 順坡 B. 逆坡 C. 平坡4. 完全井為（ D ）。A. 井深直達(dá)不透水層的潛水井； B.井深未達(dá)到不透水層的潛水井；C. 井深直達(dá)不透水層的承壓井 ； D.井深未達(dá)到不透水層的承壓井。二、 判斷題1 在漸變滲流中水力坡度線和浸潤線重合。（ 正確 ）2 滲流模型中滲流流速與實(shí)際空隙中的平均流速是相等的。（ 錯(cuò)誤 ）3 在無壓滲流中，重力水的自由表面稱為浸潤線。（ 錯(cuò)誤 ）4 達(dá)西定律是滲流中最基本的定律，它適用于所有的滲流。（ 正確 ）三、 簡答題1

11、 滲流模型是如何建立的，為什么可以如此建立？答: 把包括土顆粒組成的骨架在內(nèi)的整個(gè)空間看做滲流流場,認(rèn)為流體在該流場作連續(xù)流動(dòng), 用虛擬的流速代替實(shí)際流速，稱為滲流模型。因?yàn)橥寥李w粒組成的通道相當(dāng)復(fù)雜，滲流運(yùn)動(dòng)要素不便于統(tǒng)計(jì)、量測，引入滲流模型概念，即把整個(gè)滲流流場看成流體的連續(xù)流動(dòng)，可借用管流、明渠流建立的的概念。2 達(dá)西定律與裘皮幼公式的區(qū)別和聯(lián)系。答: 滲流達(dá)西定律表示為:,而裘皮幼公式可表示為: ,裘皮幼公式表明漸變滲流中平均流速與點(diǎn)流速是相等的，即滲流的過流斷面流速分布為矩形。滲流達(dá)西定律與裘皮幼公式都適用于滲流層流。四、 計(jì)算題1 一渠道位于河道的上方（參考圖9-6），渠道和河道之

12、間有透水層，相距=200m，渠道右岸水深3.0m，河道左岸水深為4.0m，土層滲透系數(shù)=0.001cm/s，不透水層底坡=0.003，按平面滲流處理，求單寬渠長的滲流量并繪制浸潤線。 解:參考例題9.1 答案：單寬滲流量0.33. 繪制浸潤線（略）2 如圖所示為基坑排水，設(shè)4個(gè)普通完全井，圓形分布，圓的半徑為30m，井徑相同為0.2m，含水層厚H=10m，滲透系數(shù)=0.02cm/s，椐工程需要，基坑內(nèi)中心水位降深S>3m，假設(shè)各井抽水量相同，求總的抽水量。 解: 此題為井群的水力計(jì)算，可直接用公式求解。 答案:0.0984 m3/s。第10章一、選擇題 1.重力相似模型中, 流速比尺等于

13、幾何比尺的( C )次方 。 A. 2 B. 1.5 C. 1 D.  0.52. 重力相似模型中, 流量比尺等于幾何比尺的( A )次方 。A. 2.5 B. 2 C. 1.5 D.  13. 重力相似模型中, 時(shí)間比尺等于幾何比尺的( D )次方 。A. 2 B. 1.5 C. 1 D.  0.5二、判斷題1. 凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程式，必然是一個(gè)齊次量綱式。（正確 ）2. 力學(xué)相似的必要條件是幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似。（ 正確 ）三、簡答題1. 為什么在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足？答: 從理論上講，如同沿程損失一樣，在阻力平方區(qū)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)充分大時(shí)，粘性可忽略不計(jì)，所以，在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足。2.