水體力學思考題

1、I 思考題:0.1質(zhì)量、重量、密度、容重的定義，密度和容重間存在著什么關系？各物理 量的量綱和量測單位是什么？0.2什么叫做粘滯性？粘滯性對液體運動起什么作用？0.3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？0.4什么是理想液體？理想液體與實際液體的根本區(qū)別何在？0.5為什么可以把液體當作“連續(xù)介質(zhì)”？運用這個假設對研究液體運動規(guī)律有 何意義？0.6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:1.1靜水壓強有哪些特性？靜水壓強的分布規(guī)律是什么？ 1.2試分析圖中壓強分布圖錯在哪里?圖1.21.3何謂絕對壓強，

2、相對壓強和真空值？它們的表示方法有哪三種？它們之間 有什么關系？1.4圖示一密閉水箱，試分析水平面AA, BB, C-C是否皆為等壓面？何 謂等壓面？等壓面的條件有哪些？圖1.41.5 一密閉水箱（如圖）系用橡皮管從C點連通容器II,并在A、B兩點各接一 測壓管問。（1）AB兩測壓管中水位是否相同？如相同時，問AB兩點壓強是否相等？（2）把容器II提高一些后，p0比原來值增大還是減?。績蓽y壓管中水位變化如 何？圖1.51.6什用6什么叫壓力體？如何確定壓力體的范圍和方向？ 思考題：2.1“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”等三個概念是如何定義的？它們之間有么聯(lián)系？漸變

3、流具有什么重要的性質(zhì)？2.2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 放水，若它們的上游水位均保持不變，問此時的水流是否符合AV=AaVa 的連續(xù)方程？為什么？圖2.22.3能量方程中各項的幾何意義和能量意義是什么？2.4關于水流去向問題，曾有以下一些說法如“水一定是從高處向低處”，“水 是由壓力大的地方向壓力小的地方流”,“水是由流速大的地方向流速小的地 方流”這些說法對嗎？試用基本方程式論證說明。2.5什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系怎樣？2.6總流的動量方程式為 F = p Q （ P2匕-p 1叩，試問

4、：（1） F中都包括哪些力？（2）如果由動量方程式求得的力為負值說明什么問題。思考題：3.1雷諾數(shù)Re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 作用？試說明由層流向紊流過渡的物理過程。3.2層流及紊流各有什么特點？如何判別其流態(tài)？3.3何謂“層流底層”？它與雷諾數(shù)有何關系？它的厚度對沿程水頭損失有何 影響？3.4紊流中存在脈動現(xiàn)象，具有非恒定流性質(zhì)，但又是恒定流，其中有無矛盾？ 為什么？3.5試根據(jù)尼古拉茲試驗說明影響沿程阻力系數(shù)人的因素及人與謝才系數(shù)C之 間有什么關系？試寫出你所知道的計算C的經(jīng)驗公式。3.6有一圓管如3.1圖所示，長度L，水頭H，沿程水頭損失系數(shù)人，流動處于

5、 阻力平方區(qū)（不計局部損失），現(xiàn)擬將管道延長（d不變） L，試問水平伸 長A L和轉(zhuǎn)彎延長A L，哪一種布置流量較大？圖3.1思考題：4.1何謂有壓管流？其水力特征是什么？4.2長管、短管是怎樣定義的？判別標準是什么？如果某管道是短管，但想按 長管公式計算，怎么辦？4.3如圖所示，兩簡單管道：（a）圖自由出流，（b）圖淹沒出流，若兩管道的 作用水頭H，管長L，管徑d及沿程阻力系數(shù)人均相同，試問：（1）兩管中通過的流量是否相同？為什么？（2）兩管中各相應點的壓強是否相同？為什么？s0）圖4.34.4圖示A、B、C為三條高程不同的壩身泄水管，其管徑d、 力系數(shù)人均相同，試問它們的泄流量是否相同？為

6、什么？圖4.4長度L，沿程阻思考題：5.1與有壓管流相比，明渠水流的主要特征是什么？5.2明渠均勻流的特點是什么？產(chǎn)生條件又是什么？5.3如下圖示的各種長渠中，糙率沿程不變，試從力學的觀點分析是否可能產(chǎn) 生均勻流動。（，）正破蚣俐|境們平底好柱體渠道0）遂底坡樓柱體渠道0）正底坡斷面改變的渠道圖5.35.4什么叫正常水深？它與渠道底坡、糙率、流量之間有何關系？5.5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到此目的。思考題：6.1明渠水流有哪三種流態(tài)，是如何定義的，判別標準是什么？6.2急流、緩流、臨界流各有哪些特點？6.3佛汝德數(shù)的物理意義是什

7、么？為什么可以用它來判別明渠水流的流態(tài)？6.4什么叫斷面比能？它與斷面單位重量液體的總能量E有何區(qū)別？6.5何謂斷面比能曲線？比能曲線有哪些特征？圖6.56.6若渠道斷面形狀，尺寸一定，只使得流量比原來的流量Q1增大為Q2 （即Q2Q1）,試在同一圖上繪出比能曲線，比較那一個的臨界水深大；如果只 增大底坡，hK又怎樣變化？圖6.66.7陡坡、緩坡、臨界坡是怎樣定義的？如何判別渠道坡度的陡緩？6.8緩坡渠道只能產(chǎn)生緩流，陡坡渠道只能產(chǎn)生急流，對嗎？緩流或急流為均 勻流時，只能分別在緩坡或陡坡上發(fā)生，對嗎？思考題：7.1什么叫水躍、波狀水躍和完全水躍？7.2實驗槽中水流現(xiàn)象如圖示，流量不變，如提高

8、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？向前移動還是向后移動？ 為什么？圖7.27.3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：8.1何謂堰流，堰流的類型有哪些？它們有哪些特點？如何判別？8.2堰流計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？8.3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)哪個大？哪個?。繛槭裁?？圖8.28.4淹沒溢流對堰流有何重要影響？薄壁堰、實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？8.5試分析在同樣水頭作用下，為什么實用剖面堰的過水能力比寬頂堰的過水 能力大？思考

9、題：9.1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？9.2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？9.3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：10.1什么叫水擊？有壓管道中的水擊現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的？10.2什么叫水擊相，周期，水擊相在水擊計算中的作用是什么？10.3什么是直接水擊？什么是間接水擊？各有什么特點？思考題：11.1明渠非恒定流的主要特征有哪些？11.2明渠非恒定流波動的物理本質(zhì)是什么？11.3寫出明渠非恒定漸變流的能量方程，試說明其各項的物理意義。思考題：12.1用解析

10、法分析液體質(zhì)點運動的基本方法有哪兩種？為什么我們常采用歐 拉法？12.2什么叫時變加速度，什么叫位變加速度？12.3液體運動的基本形式有哪幾種？寫出它們的數(shù)學表達式？12.4什么叫無渦流？什么叫有渦流？它們的基本特征是什么？判別條件是什么？12.5連續(xù)性方程業(yè) +竺 +竺=0,對可壓縮液體或非恒定流動是否成立， dxdydz為什么？12.6寫出納維埃一一司托克斯方程并說明它的物理意義是什么？適用條件是什么？思考題：13.1什么叫邊界層？邊界層液流有哪些特點？13.2何謂邊界層分離？產(chǎn)生邊界層分離的原因是什么？圖 13.213.3液體對所繞物體的阻力是由哪兩部分組成？與哪些因素有關？思考題：14.1何謂有勢流？有勢流與有渦流本質(zhì)區(qū)別是什么？14.2有勢流的特點是什么？研究平面勢流有何實際意義？14.3勢函數(shù)和流函數(shù)存在的充分必要條件是什么？14.4什么叫流網(wǎng)，流網(wǎng)的特征是什么？繪制流網(wǎng)的原理是什么？14.5利用流網(wǎng)圖可以進行哪些基本計算？思考題：15.1什么叫滲流？什么叫孔隙介質(zhì)？15.2水在土壤中的存在形式有哪幾種？其運動特征是什么？參與地下水運動，主要是什么形態(tài)的水流？15.3滲流的基本定律是什么？寫出數(shù)學表達式并說明其物理意義？15.4何謂滲透系數(shù)？它的