電大流體力學(xué)形成性考核冊(cè)(答案1.2.3.4)

第1章一、選擇題1、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于（B）A、任何流體2、液體不具有的性質(zhì)是（C）A、易流動(dòng)性B、壓縮性C、抗拉性B、牛頓流體C、非牛頓流體D、粘滯性D、原子間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(guó)際制單位制中流體力學(xué)基本量綱不包括（D）A、時(shí)間B、質(zhì)量C、長(zhǎng)度D、力5、在靜水中取一六面體，作用在該六面體上的力有(D)A、切向力、正壓力B、正壓力、重力C、正壓力、重力D、正壓力、切向力、重力6、下屬那些力屬于質(zhì)量力（E）A、慣性力B、粘滯力C、彈性力二、判斷題D、表面張力E、重力1、壓強(qiáng)和切應(yīng)力屬表面力。2、流體慣性力與加速度方向相同。3、粘滯性可以制止流體流動(dòng)。（正確）（錯(cuò)誤）（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(jiǎn)答題（要點(diǎn)）（正確）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——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(duì)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——流體的粘滯性，它對(duì)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.容器內(nèi)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受哪些表面力為壓應(yīng)力和切應(yīng)力，質(zhì)量力為重力g和慣性力。一、作圖題（略）二、計(jì)算題(解題思路與答案)1.已知某水流流速分布為，u的單位為m/s，y為距壁面的距離，單位為m。（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)，計(jì)算相應(yīng)的切應(yīng)力。解：（1）：①求出點(diǎn)流速,②設(shè)的增量=0.01m③處的點(diǎn)流速，④求出求解流速梯0.5477,0.1332,0.07169(2)：5.53;1.345;0.724。2.已知溫度20℃時(shí)水的密度，動(dòng)力粘滯系數(shù)，求其運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)？解：直接用公式解，注意單位制。：1.0038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(duì)壓強(qiáng)為正值C、該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值2、流體靜壓強(qiáng)的（B）B、該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為正值D、該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值A(chǔ)、方向與受壓面有關(guān)B、大小與受壓面積有關(guān)3、流體靜壓強(qiáng)的全微分式為（C）C、大小與受壓面積方位無(wú)關(guān)C、A、dp=p(Xdx+Ydy+Zdz)4、壓強(qiáng)單位為N/m2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、密封容器內(nèi)液面壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，其任一點(diǎn)的測(cè)壓管液面（A）B、p=p(x，y，z)A、高于容器內(nèi)液面B、低于容器內(nèi)液面C、等于容器內(nèi)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(duì)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(cè)壓管液面一定與容器內(nèi)液面高度相同。（正確）7、相對(duì)靜止的液體的等壓面一定是水平面。三、簡(jiǎn)答題（正確）1.等壓面是水平面的條件是什么？:①連續(xù)介質(zhì)同一介質(zhì)單一重力作用下.2.同一容器中裝兩種液體，且，在容器側(cè)壁裝了兩根測(cè)壓管。試問：圖中所標(biāo)明的測(cè)壓管中液面位置對(duì)嗎？為什么？：不對(duì)，（右測(cè)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(duì)壓強(qiáng)為80kN/m2，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa=98kN/m2。試將該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)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(duì)壓強(qiáng)：8.16mH2o（2）該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)：-1.84mH2o（3）該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：1.84mH2o用水銀柱高表示（1）該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)：599.1mmHg（2）該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)：-135.4mmHg（3）該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：135.4mmHg2.一封閉水箱自由表面上氣體壓強(qiáng)p0=25kN/m2，h1=5m，h2＝2m。求A、B兩點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。解：由壓強(qiáng)基本公式求解=7.551mH2o(74kN/m2)=4.551mH2o(44.6kN/m2)3如圖所示為一復(fù)式水銀測(cè)壓計(jì)，已知，，，，(改為3.5m)。試求水箱液面上的絕對(duì)壓強(qiáng)＝？解：找已知點(diǎn)壓強(qiáng)(復(fù)式水銀測(cè)壓計(jì)管右上端)找出等壓面計(jì)算點(diǎn)壓強(qiáng),逐步推求水箱液面上的壓強(qiáng).:=273.04kN/m24某壓差計(jì)如圖所示，已知HA=HB=1m，ΔH=0.5m。求：。解：①找出等壓面②求出相對(duì)的點(diǎn)壓強(qiáng)③列平衡方程式求AB點(diǎn)的壓強(qiáng)差.空氣的不計(jì).=47kN/m2(4.8mH2o)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：①畫出相對(duì)壓強(qiáng)分布圖,②計(jì)算各側(cè)靜水壓力,③求靜水總壓力的大?、芰辛仄胶夥匠糖箪o水總壓力的作用點(diǎn)位置。P=24.51.267m(作用點(diǎn)到底部的距離)6.一弧形閘門AB，寬b=4m，圓心角θ＝45°，半徑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)（改為：作用力的方向）。解：①畫出壓力體圖,②計(jì)算水平方向分力、鉛垂方向分力,③求出合力及作用力的方向92.59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(duì)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(wú)旋流就是無(wú)渦流。（正確）5、非均勻流一定是非恒定流。三、簡(jiǎn)答題（錯(cuò)誤）1、述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。答：（略）2.流體微團(tuán)體運(yùn)動(dòng)分為哪幾種形式?答：①平移線變形角變形④旋轉(zhuǎn)變形。3.寫出恒定平面勢(shì)流中流函數(shù)、勢(shì)函數(shù)與流速的關(guān)系。（改為：寫出恒定平面勢(shì)流中流函數(shù)具有的性質(zhì)，流函數(shù)與流速勢(shì)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(shì)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(shì)的關(guān)系（1）流函數(shù)與勢(shì)函數(shù)為調(diào)和函數(shù)。（2）等勢(shì)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？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(jiǎn)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(zhǎng)有無(wú)關(guān)系？答：（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均勻流，Ⅱ是非均勻流。（2）管中為非恒定流。（3）有。管段相當(dāng)長(zhǎng)為漸變流，管段較短為急變流。四、計(jì)算題（解題思路）1．恒定二維流動(dòng)的速度場(chǎng)為，其中秒-1。（1）論證流線方程為；（2）繪出C＝0、1及4m2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：代入數(shù)值推導(dǎo)（2）（略）（3）由：代入數(shù)值求解。代入數(shù)值求解。答案:2試檢驗(yàn)下述不可壓縮流體的運(yùn)動(dòng)是否存在？（1）（2）解：由連續(xù)性微分方程，=0流體的運(yùn)動(dòng)存在,反之流體的運(yùn)動(dòng)不存在。答案:（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)管徑分別為的管道流出，出口流速，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：4.91(2)斷面平均流速,。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）（2）（3）不變。（4）流量不變則流速不變。5已知某流場(chǎng)的流速勢(shì)為，為常數(shù)，試求及。解：6.對(duì)于，的平面流動(dòng)，為常數(shù)。試分析判斷該流動(dòng)：(1)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(wú)旋流？解：應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)加速度數(shù)學(xué)表達(dá)式求解?？磿r(shí)間加速度與遷移加速度判別是恒定流還是非恒定流;是均勻流還是非均勻流。答案:（1）是恒定流。（2）是非均勻流（3）用無(wú)旋流數(shù)學(xué)表達(dá)式求解，是無(wú)旋流第4章一．選擇題1、總流伯努力方程適用于（A）A、恒定流B、非恒定流C、可壓縮流體2、總水頭線與測(cè)壓管水頭線的基本規(guī)律是：（A）（C）A、總水頭線總是沿程下降的B、總水頭線總是在測(cè)壓管水頭線的上方C、測(cè)壓管水頭線沿程可升可降二．判斷題D、測(cè)壓管水頭線總是沿程下降的1、N-S方程為理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程。2、畢托管是量測(cè)流體電流速的一種儀器。三．簡(jiǎn)答題（正確）（正確）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)，把作為常數(shù)提到積分號(hào)外面，只有漸變流斷面或均勻流斷面的。4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??？為什么？答：可以。因?yàn)闈u變流斷面或均勻流斷面的。5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(duì)），對(duì)明渠水流是對(duì)的，對(duì)有壓管流不一定?！八菑膲簭?qiáng)大向壓強(qiáng)小的地方流”（不對(duì)），在有壓管流中常常有從壓強(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，試問：（1）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(duì)，反向即可。四、計(jì)算題（解題思路）1．在一管路上測(cè)得過流斷面1-1的測(cè)壓管高度為1.5m，過流面積A1為0.05m2；過流斷面2-2的面積A2為0.02m2；兩斷面間水頭損失為；管中流量Q為20l/s；z1為2.5m，z2為2.6m。試求斷面2-2的測(cè)壓管高度。（提示：注意流動(dòng)方向）。（改為1.6m與圖相符）解:①能量方程可以求解位能、壓能、流速與能量損失。求測(cè)壓管高度即求壓強(qiáng)，自然要想到用能量方程。2向未知情況下，流動(dòng)方向可以假定。3先求出4列能量方程求解答案：=-2.289mH2o(1流向2);=-1.473mH2o(2流向1)2.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，A2=0.03m3，A3=0.04m2，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(cè)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)。1因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。2先解出第3條管中斷面平均流速，在求流量。答案：（2）繪出管路的測(cè)壓管水頭線及總水頭線步驟：1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。3總水頭線下方減去1個(gè)流速水頭得測(cè)壓管水頭線。（測(cè)壓管水頭線及總水頭線圖，略）3．如圖一管路，A、B兩點(diǎn)的高差Δz＝1m，點(diǎn)A處直徑dA=0.25m，壓強(qiáng)pA=7.84N/cm2，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(cè)出水管與喉部壓差Δh為20cm，已知水管直徑為10cm，喉部直徑為5cm，當(dāng)不計(jì)水頭損失時(shí)，求通過流量Q。解:可以直接用公式求解，也可以流能量方程推導(dǎo)公式求解。答案：5．為將水庫(kù)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:此題屬理想流體的水力計(jì)算，作用水頭轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。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，（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)，6．一平板閘門寬b為2m，當(dāng)通過流量Q為8m3/s時(shí)閘前水深h為4m，閘孔后收縮斷面水深hC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?yàn)榱髁课粗婕暗竭B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C-C斷面之間）（2）畫出相對(duì)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，C-C斷面壓力P2，重力沿水流方向的分力為0，設(shè)平板閘門對(duì)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,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，略去水頭損失；求水流對(duì)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ρ=1000kg/m3，g=10m/s2。解:此題與上題解完全相同。答案：R=3.46,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(wú)關(guān)。A.溫度B.管徑C.流速D.管長(zhǎng)2.某圓管直徑d=30mm，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(duì)數(shù)線分布B.層流向紊流過渡C.紊流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）A1.0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/2B.d/3C.d/4D.d/5.7、謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（C）A.無(wú)量綱B.C.D.8.判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是（C）A.上臨界雷諾數(shù)B.下臨界雷諾數(shù)C.上下臨界雷諾數(shù)代數(shù)平均D.上下臨界雷諾數(shù)幾何平均二、判斷題1.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。(正確)(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。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．流體內(nèi)切應(yīng)力方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相同。6．阻力平方區(qū)內(nèi)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)。三、簡(jiǎn)答題（錯(cuò)誤）（正確）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(duì)數(shù)曲線分布.(也可以畫圖)2.簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)λ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)λ的變化規(guī)律,文字表述或數(shù)學(xué)公式表述.層流:;水力光滑區(qū):;過渡粗糙區(qū):粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)):.3.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:(層流)(紊流)明渠水流:(層流)(紊流)4.雷諾數(shù)的物理意義？它為什么能用來(lái)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(lái)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?。慨?dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是變小？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(zhǎng),管徑，已知油的密度，動(dòng)力粘滯系數(shù)。當(dāng)通過輸油管的流量時(shí)，判斷液流的流態(tài)，計(jì)算輸油管的沿程水頭損失。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)λ。(3)計(jì)算沿程水頭損失。答案：層流沿程水頭損失=25.74m(油柱)2.水管直徑，管中水流流速，水溫，（1）試判別其流態(tài)；（2）若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)椋苤辛鲬B(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：3.有一圓管，在管內(nèi)通過的水，測(cè)得通過的流量為，在管長(zhǎng)15m的管段上測(cè)得水頭損失為2cm，試求該圓管內(nèi)徑d。解：（1）設(shè)管中水流為層流，推導(dǎo)出沿程阻力系數(shù)λ表達(dá)式并代入數(shù)據(jù)；（2）將上式再代入達(dá)西公式并化簡(jiǎn)，代入數(shù)據(jù)求管徑。答案：4.水管直徑，管中水流流速，水溫，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，明渠底寬為，水深，粗糙系數(shù)，計(jì)算明渠中通過的流量（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)算謝齊系數(shù)C，謝齊公式計(jì)算流速；計(jì)算量答案：（用曼寧公式計(jì)算）（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，，，管道的當(dāng)量粗糙度，水溫為。若管道的出口流速，求（1）水位H；（2）繪出總水頭線和測(cè)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)（4）沿程阻力系數(shù)選取公式有別，結(jié)果可不同。答案：7.某一水池，水位恒定，通過一根管徑、管長(zhǎng)的管道，已知水池水面和管道出口高差，管道上有兩個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù)，管道進(jìn)口是直角進(jìn)口（）管道全長(zhǎng)的沿程阻力系數(shù)，試求通過管道的流量。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：第6章一、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.6.0mB.7.5mC.9mD.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(zhǎng)大于3-4倍的管徑B.作用水頭小于0.75C.作用水頭大于0.75D.管長(zhǎng)=(3-4)d，作用水頭0.754．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(zhǎng)管計(jì)算同樣也要考慮這兩項(xiàng)損失。（錯(cuò)誤）2．長(zhǎng)管是指幾何長(zhǎng)度很長(zhǎng)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，作用水頭越大，收縮斷面的真空度越大，泄流量也越大。（正確）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)的數(shù)值均相同。（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(jiǎn)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(zhǎng)：，作用水頭：4.為什么外延管嘴出流比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，管長(zhǎng)，管徑，沿程損失系數(shù)，進(jìn)口設(shè)攔污柵，進(jìn)口局部損失系數(shù)，彎管局部損失系數(shù)。求該虹吸管的過流量、管中最大真空值，并定性繪出其測(cè)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)）。2此題，管中最大真空值發(fā)生在最高處。答案：2.一水塔供水系統(tǒng)如圖所示，已知管道末端要求的自由水頭Hz=10m，管徑d1=450mm，d2=350mm，d3=250mm，管長(zhǎng)L1=100m，L2=100m，L3=100m，q1=0.10，q2=0.08，q3=0.05，管道的粗糙系數(shù)n=0.02。試確定水塔高度H。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(zhǎng)管公式要記住，應(yīng)注意修正。2管中（節(jié)點(diǎn)）流量要算對(duì)。3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，答案：H=15.1m3.圓形有壓涵管穿過路基，管長(zhǎng)，管徑，上下游水位差，管路沿程阻力系數(shù)，局部阻力系數(shù)：進(jìn)口，彎管，水下出口，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: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(duì)于管道無(wú)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.0.5,0.5B.0.95,0.81C.0.81,081D.1.0,1.02.對(duì)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(zhǎng)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.3.414,0.366B.3.5,0.30C.3.414,0.30D.3.5,0.366二、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的。（錯(cuò)誤）6．明渠水流的測(cè)壓管水頭線不可能沿程上升。（正確）三、簡(jiǎn)答題1、簡(jiǎn)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(zhǎng)直棱柱形渠道，糙率不變。底坡不變。1、簡(jiǎn)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)r〉1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(shì)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(jiǎn)述明渠恒定非均勻流的水力特征。答:①過水?dāng)嗝婷娣eA，水深，沿程改變。即②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(zhǎng)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=0.012,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(duì)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)(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<δ/H<10.0寬頂堰(c)0.67<δ/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(duì)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(duì)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(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述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(wú)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）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6.0m。第9章一、選擇題1.滲流雷諾數(shù)可定義為（A）A.B.C.2.土壤的滲透系數(shù)與以下（B）無(wú)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