電大-流體力學(xué)(保過)-選擇、判斷、問答-、計(jì)算

一、選擇

1、在明渠均勻流中取一六面體，其所受的外力：作用在該六面體上有（正壓力、切向力、重力）

2、在水箱上接出一條等直徑長細(xì)圓管，末端設(shè)有閥門以控制流量，假設(shè)水箱內(nèi)水面不隨時間變化，當(dāng)

閥門開度一定時，管中水流為（恒定均勻流）

3、對實(shí)際流體，總水頭總是［沿程下降）

4、按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是（虹吸管）

5、跌水的形成條件是1從緩流過渡到急流）

1.在明渠均勻流中取一六面體，其所受的外力：作用在該六面體上有（正壓力、切向力、重力）

2.在水箱上接出?條等直徑長細(xì)圓管，末端設(shè)有閥門以控制流量，假設(shè)水箱內(nèi)水面不隨時間變化，當(dāng)

閥門開度一定時，管中水流為（恒定均勻流）

3.對實(shí)際流體，總水頭總是（沿程下降）

4.按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是1虹吸管）

5.跌水的形成條件是（從緩流過渡到急流）

1.在靜水中取一六面體，分析其所受的外力：作用在該六面體上的力有.（正壓力、重力）。

2.在水箱上接出一條逐漸收縮錐形管道，末端設(shè)有閥門已控制流量，當(dāng)水箱內(nèi)水面不變、閥門開度一

定時，管中水流為（非恒定非均勻流）。

3.按短管進(jìn)行水力計(jì)算的管路是（虹吸管）

4.外延管嘴的正常工作條件是（管長1=（3-4）5作用水頭小于9米水柱）。

5.兩段長直的樓柱形渠道，通過的流審相同，（粗糙系數(shù)不同其他參數(shù)相同（i,b,m,Q）,那

么h(H>h()2)o

1.在靜水中取一六面體，分析其所受的外力：作用在該六面體上的外表力有（正壓力）

2.在水箱上接出一條逐漸收縮錐形管道，末端設(shè)有閥門以控制流量，當(dāng)水箱內(nèi)水面不變、斶門開度一

定時，管中水流為（恒定非均勻流）

3.等直徑圓管中層流的過流斷面流速分布是（呈拋物線分布）

4.流體內(nèi)部某點(diǎn)壓強(qiáng)為2個工程大氣壓，用液柱高度為（20米水柱）

5.總水頭線與測壓管水頭線的根本規(guī)律之一，是：（總水頭線總是在測壓管水頭線的上方）

1.流體運(yùn)動的連續(xù)性方程是根據(jù)（質(zhì)量守恒）原理導(dǎo)出的。

2.判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是（下臨界雷諾數(shù)）

3.圓管的水力半徑為色

4

二、判斷題

1.流體內(nèi)部切應(yīng)力的大小僅與流速梯度有關(guān)。（X）

2.真空壓強(qiáng)是指沒有大氣存在時的壓強(qiáng)。（X）

3.均勻流一定是恒定流。（V）

4.動能修訂系數(shù)與斷面流速分布有關(guān)（V）

5.壁面光滑的管道一定是水力光滑管（X）

6.假設(shè)兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個為自由出流，一個為淹沒出流，二者的流量是

相同的（J）

1.流體內(nèi)部切應(yīng)力的大小僅與流速梯度有關(guān)。（X）

2.真空壓強(qiáng)是指沒有大氣存在時的壓強(qiáng)。（X）

3.均勻流一定是恒定流。（J）

4.動能修訂系數(shù)與斷面流速分布有關(guān)（V）

5.壁面光滑的管道一定是水力光滑管（X）

6.假設(shè)兩孔口形狀、尺寸完全相同，作用水頭相同，一個為自由出流，一個為淹沒出流，二者的流量是

相同的（V）

1.非均勻流一定是非恒定流。（X）

2流體內(nèi)部切應(yīng)力的大小僅與流速梯度有關(guān)。（X）

3.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。（X）

4.流體中某點(diǎn)的靜壓強(qiáng)大小與受壓面方位無關(guān)。（V）

5.明渠水流，從急流過渡到緩流，發(fā)生跌水（水跌）。（X）

6.明渠水流的測壓管水頭線不可能沿程上升。（X）

1.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。（X）

2.無論流體作何種運(yùn)動，流體內(nèi)任何一個水平面都是等壓面。（X）

3.在恒定流情況下，流線與跡線重合。（4）

4?對于漸變流，過流斷面上動水壓強(qiáng)分布符合靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律（4）

5.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。（X）

6.在進(jìn)行水力計(jì)算時，短管是指管道幾何長度較短的管道。（X）

I.實(shí)際流體在等直徑長管中流動時的總水頭線是水平的直線。（X）

2.流體內(nèi)切應(yīng)力方向與流體運(yùn)動方向相同。（錯誤）

3.等壓面與質(zhì)量力垂直。（正確）

4.阻力平方區(qū)內(nèi)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)。（正確）

三、簡答題（共5小題，每題10分，共50分）

1流體靜壓強(qiáng)的兩個特征？（1）垂直指向受壓面。（2）某點(diǎn)壓強(qiáng)的大小與受壓面的方位無關(guān)（某點(diǎn)壓強(qiáng)

的大小僅與該點(diǎn)的淹沒深度有關(guān)）

2、根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)，說明紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)與Re和K/d的關(guān)系？（1）水力光滑區(qū)：xx=f

（Re）（2）過渡粗糙區(qū)：=f（Re,K/d）（3）粗糙區(qū)：=f（K/dO）

3、為什么對于孔口淹沒出流無小孔口與大孔口的區(qū)別？在劃分小孔口和答孔口時，假設(shè)H/d〉10,視為孔

口各點(diǎn)的壓強(qiáng)僅似相等，定義為小孔口，對于孔口淹沒出流其作用水頭H為上下游水面差，孔口各點(diǎn)的

壓強(qiáng)相等，故對于孔口淹沒出流無小孔口與大孔口之分。

4、何種流動為恒定流？假設(shè)流體中任一點(diǎn)的運(yùn)動要素與時間無關(guān)，或者說：流體中任一點(diǎn)的運(yùn)動要素

不隨時間變化。

5、圓管中層流與紊流，其斷面流速分布有什么不同？圓管中層流斷面流速分布為拋物線狀，而圓管中

紊流斷面流速分布為對數(shù)曲線，紊流的斷面流速分布均勻化了。

1流體靜壓強(qiáng)的兩個特征？（U垂直指向受壓血。（2J某點(diǎn)壓演的大小與受壓曲的方位尢關(guān)〔某點(diǎn)壓強(qiáng)

的大小僅與該點(diǎn)的淹沒深度有關(guān)）

2.根據(jù)尼古拉茲試驗(yàn)，說明紊流各區(qū)沿程阻力系數(shù)與Re和K/d的關(guān)系？答：（1）水力光滑區(qū)：XX=

f（Re）（2）過渡粗糙區(qū)：=f（Re,K/d）（3）粗糙區(qū)：=f（K/dO

3.為什么對于孔口淹沒出流無小孔口與大孔口的區(qū)別？答：在劃分小孔口和答孔口時，假設(shè)H/d>10,視

為孔口各點(diǎn)的壓強(qiáng)僅似相等，定義為小孔口，對于孔口淹沒出流其作用水頭II為上下游水面差，孔口各

點(diǎn)的壓強(qiáng)相等，故對于孔口淹沒出流無小孔口與大孔口之分。

4.何種流動為恒定流？假設(shè)流體中任一點(diǎn)的運(yùn)動要素與時間無關(guān)，或者說：流體中任一點(diǎn)的運(yùn)動要素不

隨時間變化。

5.圓管中層流與紊流，其斷面流速分布有什么不同？

圓管中層流斷面流速分布為拋物線狀，而圓管中紊流斷面流速分布為對數(shù)曲線，紊流的斷面流速分布均

勻化了。

1.動力粘滯系數(shù)〃和運(yùn)動粘滯系數(shù)v布什么區(qū)別?兩者都反映流體的粘滯性，〃為動力量，v為運(yùn)動量,

"=/?",量綱不同。

3.簡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h,沿程改變。即〃=/（s）,A=/（s）

②底坡線，水面線，總線頭線二線不再平行，即

1等壓面是水平面的條件有哪些?答：（1）必須是同一種流體。（2）必須是連續(xù)流體。（3）必須是單一重力

作用條件下。（4）必須為靜止流體。（5分）

2.管道內(nèi)流態(tài)為紊流時，水力光滑與水力粗糙是如何定義的?答：固體邊界外表存在當(dāng)量粗糙度K,流

體運(yùn)動時在固體邊界存在粘性底層芳：（1）當(dāng)粘性底層芳遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于當(dāng)量粗糙度K（KYO.4a）,粘性底層

完全掩蓋當(dāng)量粗糙度K,稱為水力光滑。（3分）（2）當(dāng)粘性底層不能掩蓋當(dāng)量粗糙度K時（K>63）,稱為水

力粗糙（2分）

1.流體力學(xué)中連續(xù)介質(zhì)假定的含義是什么？。

答案：流體是一個緊挨著一個的連續(xù)的質(zhì)點(diǎn)所組成的，沒有任何空隙的連續(xù)體，即所謂的“連續(xù)介

質(zhì)”。同時認(rèn)為，流體的物理力學(xué)性質(zhì)，例如密度、速度、壓強(qiáng)和能量等，為空間坐標(biāo)和時間的連續(xù)函

數(shù)。

2.描述流體運(yùn)動的兩種方法是什么？簡述其內(nèi)容。

答案：11）拉格朗日法：以流體質(zhì)點(diǎn)為研究對象，研究質(zhì)點(diǎn)空間位置隨時間的變化過程。（2）歐拉

法：以流體空間位置的質(zhì)點(diǎn)為研究對象，研究在確定位置上，流體質(zhì)點(diǎn)速度隨時間的變化過程。

3.簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)人的變化規(guī)律。

答案：通過尼古拉茲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在層流中入僅是雷諾數(shù)Re的函數(shù)并與Re成反比；在層流到紊流過

渡區(qū)，入僅心1^的函數(shù)；在紊流光滑區(qū)入（Re）,過渡區(qū)（Re,）,粗4區(qū)入=f3（）,紊

流粗糙區(qū)又薩阻力平方區(qū)。R

4.在滲流計(jì)算中達(dá)西定律與杜比公式有何區(qū)別？

答案：達(dá)西定律適用F任一點(diǎn)的滲流流速u=kJ,其適用于?恒定均勻?qū)恿鳚B流；而杜比公式是適用于

恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的滲流流速都相等且等于v=kJ.

計(jì)算題：

繪出下列圖平面AB上相對壓強(qiáng)翁布圖。

如下圖，平板閘門置于水中，當(dāng)上游水位均上升1米（虛線位置）時，試問：

圖（a）（b）中閘門所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)是否改變？（提示：畫壓強(qiáng)分布圖分析）

答：（D圖（a）中閘門所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)改變。靜水總壓力變大，作用點(diǎn)升高。（2）國（b）中閘門

所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)不變。

1.如下圖，容器中盛有水，右側(cè)為一測壓管：左側(cè)為一U形測壓管，管中為水銀。：6=0.5m,a=02//?,

求右側(cè)測壓管中水面高度h尸？（10分）

1.解：（1）畫出兩個等壓面（通過A點(diǎn)畫一個，通過U形測壓管中水銀液面畫一個）（2）列方程：

將（1）式帶人（2）整理得：

答:右側(cè)測壓管中水面高度h。-2.22m（>

2.圖示為一平板AB,寬1米，傾角a=45°,左側(cè)水深為3米，右側(cè)水深為2米，求靜水總壓力及其

作用點(diǎn)的位置？（20分）

2.解：（1）求兩側(cè)靜水壓力及靜水總壓力：

（方向向右）

右側(cè)靜水用力作用點(diǎn)距8點(diǎn)的距離為

（方向向左）

左側(cè)靜水壓力作用點(diǎn)距8點(diǎn)的距離為

（方向向右）

⑵求作用點(diǎn)位置：（設(shè)靜水總壓力作用點(diǎn)距8點(diǎn)的距離為c）

答：靜水總壓力P=34.65kN,作用點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為e-1.79m。

3?如下圖一虹吸管，上下有水位差為H=2.5m,虹吸管頂部與上游水面高差為h尸2.0m,虹吸管頂部前,

管長為3.0m,虹吸管頂部后，管長為1。.0rn,管徑d=0.2m,管道

沿程阻力系數(shù)A=0.02,進(jìn)口（帶有蓮蓬頭）局部阻力系數(shù)笈=3.0每個彎管局部阻力系數(shù)M

⑴流量Q=?

A=Q

⑵虹吸管最大真空值班一.

3.解：（1）以上游水面為基準(zhǔn)面，列能量方程：

⑵以上游水面為基準(zhǔn)面，列上游過流斷面和頂部2-2段間的能最方程:

也=一2.0—1.428=-3.428m

以（水柱）

答：（I）流最

⑵虹吸管最大真空值發(fā)生在頂部，最大真空值為3.428m（水柱）

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

Re：>2000（紊流）Rc<2000（層流）,

明渠水流

Re>500（紊流）Re<500（層流）。

4.如下圖，平板閘門置于水中，當(dāng)上游水位均上升1米（虛線位置）時，試問：

圖（a）（b）中閘門所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)是否改變?（提示：畫壓強(qiáng)分布圖分析）

（a）

（b）

（1）圖（a）中閘門所受的靜水總壓力及作用點(diǎn)改變。靜水總壓力變大，作用點(diǎn)升高。（2）圖（