流體力學(xué) 大作業(yè).docVIP

一.選擇題 1.牛頓內(nèi)摩擦定律適用于（）。 A任何流體 B牛頓流體 C非牛頓流體 2.液體不具有的性質(zhì)是（）。 A易流動(dòng)性 B壓縮性 C抗拉性 D粘滯性 3連續(xù)介質(zhì)假定認(rèn)為流體（）連續(xù)。 A在宏觀上 B在微觀上 C分子間 D原子間 4.在國(guó)際單位制中流體力學(xué)基本量綱不包括（）。 A時(shí)間 B質(zhì)量 C長(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（） A切向力、正壓力 B正壓力 C正壓力、重力 D正壓力、切向力、重力 6 下述哪些力屬于質(zhì)量力 ( )A慣性力B粘性力C彈性力D表面張力 E重力 7 某點(diǎn)存在真空時(shí)，（）（） A該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為正值B該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為正值 c.該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值D該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值 8.流體靜壓強(qiáng)的（）。 A方向與受壓面有關(guān) B大小與受壓面積有關(guān) B大小與受壓面方位無(wú)關(guān) 9.流體靜壓強(qiáng)的全微分式為（）。 A B C 10.壓強(qiáng)單位為時(shí)，采用了哪種表示法（）。 A應(yīng)力單位 B大氣壓倍數(shù) C液柱高度 11.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 12.流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性方程是根據(jù)（ ）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 13. 流線和跡線重合的條件為（ ）。 A.恒定流 B.非恒定流 C.非恒定均勻流 14.總流伯努利方程適用于（ ）。 A.恒定流 B.非恒定流 C.可壓縮流體 15. 總水頭線與測(cè)壓管水頭線的基本規(guī)律是：（ ）、（ ） 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。 D.測(cè)壓管水頭線總是沿程下降的。 16 管道中液體的雷諾數(shù)與（ ）無(wú)關(guān)。 A. 溫度 B. 管徑 C. 流速 D. 管長(zhǎng) 17. 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（ ）。 A. 層流 B. 層流向紊流過(guò)渡 C.紊流 18.等直徑圓管中紊流的過(guò)流斷面流速分布是 （ ） A呈拋物線分布 B. 呈對(duì)數(shù)線分布 C.呈橢圓曲線分布 D. 呈雙曲線分布 19.等直徑圓管中的層流，其過(guò)流斷面平均流速是圓管中最大流速的（ ） A 1.0倍 B.1/3倍 C. 1/4倍 D. 1/2倍 20.圓管中的層流的沿程損失與管中平均流速的（ ）成正比. A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 21.圓管的水力半徑是 ( ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 22謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（ ） A. 無(wú)量綱 B. C. D. .23. 判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是（ ） 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 24. 對(duì)于管道無(wú)壓流，當(dāng)充滿度分別為（ ）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, 1.0 25.對(duì)于a, b, c三種水面線，下列哪些說(shuō)法是錯(cuò)誤（ ）（ ） 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。 C所有b型曲線都是降水曲線，即，水深沿程減小。 二.判斷題 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)。（） 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。（） 5.等壓面與質(zhì)量力垂直。（） 6.某點(diǎn)存在真空，是指該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)。（）7. 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)。( ) 8. 相對(duì)壓強(qiáng)的數(shù)值可為正值，也可以是正值。( ) 9. 靜止液面下的閘板的總壓力作用中心與閘板形心重合。（） 10. 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。（） 11. 相對(duì)靜止液體的等壓面一定是水平面。（） 12. 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。（ ） 13.恒定流一定是均勻流。( ) 14.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). ( ) 15.無(wú)旋流就是無(wú)渦流。 16.非均勻流一定是非恒定流。（ ） 17.N-S方程為理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程。（ ） 18.畢托管是量測(cè)流體點(diǎn)流速的一種儀器。（ ） 19.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。( ) 20. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。( ) 21. 在過(guò)流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。( ) 22. 等直徑圓管中的層流,其過(guò)流斷面平均流速是圓管中最大流速的1/2倍（ ） 23.流體內(nèi)切應(yīng)力方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相同。（ ） 24.阻力平方區(qū)內(nèi)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無(wú)關(guān)。（ ） 25.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。（ ） 26.長(zhǎng)管是指幾何長(zhǎng)度很長(zhǎng)的管道。（ ） 27.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。（ ） 28.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。（ ） 29.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。（ ） 30.若兩孔口形狀、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。 （ ） 三.簡(jiǎn)答題 1為什么可將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理？ 2什么是流體的粘滯性？它對(duì)流體流動(dòng)起什么作用？ 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？ 4. 等壓面是水平面的條件是什么？ 5.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(wèn)：圖中所標(biāo)明的測(cè)壓管中液面位置對(duì)嗎？為什么？ 6.描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。 7.流體微團(tuán)體運(yùn)動(dòng)分為哪幾種形式? 8.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。 9.什么是過(guò)流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？ 10.如圖所示，水流通過(guò)由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問(wèn)： (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？ 11說(shuō)明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。 12.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？ 13應(yīng)用恒定總統(tǒng)能量方程時(shí)，為什么把過(guò)流斷面選在漸變流段或均勻流段？ 14.在寫總流能量方程時(shí)，過(guò)流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選?。繛槭裁?？ 15.關(guān)于水流流向問(wèn)題有如下一些說(shuō)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(shuō)法是否正確？為什么？如何正確描述？ 16總流的動(dòng)量方程為，試問(wèn)： （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(shuō)明什么問(wèn)題？ 17.圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？ 18 簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律。 19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明其層流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？ 20.雷諾數(shù)的物理意義？它為什么能用來(lái)判別流態(tài)？ 21.當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？ 22.兩個(gè)不同管徑的管道，通過(guò)不同粘滯性的液體，它們的臨界雷諾數(shù)是否相同？ 23.能量損失有幾種形式？產(chǎn)生能量損失的物理原因是什么？ 24.為什么管嘴出流時(shí)，阻力增加了，泄流量反而增大？ 25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。 26. 外延管嘴正常工作的條件是什么？ 27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？ 28.簡(jiǎn)述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。 29.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)。 30.簡(jiǎn)述明渠恒定非均勻流的水力特征 四.計(jì)算題1、如圖所示，A、B兩條供水管道間安裝一復(fù)式壓差計(jì)測(cè)量管道壓差，已知hAhB1.0，水銀柱高差 h0.5m，求AB兩點(diǎn)壓強(qiáng)差（ 1000kg/m3， 13.6103kg/m3） 2、如圖所示，由三條不同管徑的管段組成一條管路，水箱內(nèi)水面恒定，已知d1=0.075m，d2=0.05m，d30.025m，三條管段的長(zhǎng)度相等，均為10m，沿程損失系數(shù)1=20.02，管道進(jìn)口局部水頭損失為，B點(diǎn)處局部水頭損失為，C點(diǎn)處局部水頭損失為，并且1=230.5。 （1）求各管中的斷面平均流速； （2）求作用水頭H（管中心至水面高差） 3、弧形閘門如圖所示，門寬2m，其他尺寸如圖， 求：a) 作用于閘門上的靜水總壓力； b) 總壓力與水平面的夾角。 4、圖示為一分叉管道位于同一水平面，已知d1=700mm，d2500mm A-A 斷面壓強(qiáng)pA=70kN/m2，管中流量Q0.6m3s，兩支管流量相同。 不計(jì)水頭損失，求水流對(duì)鎮(zhèn)墩的水平推力R=? 5如圖所示，一封閉的容器中裝有水，右側(cè)安裝一個(gè)U形管，U形管內(nèi)水銀H一13.6103kgm3，h2=O85m，h1=04m，A點(diǎn)與水箱內(nèi)水面高差為0.4m，求水箱內(nèi)水面的相對(duì)壓強(qiáng)p0。 6如圖所示，一條管道，A、B兩點(diǎn)的高差z=1.0m，A點(diǎn)處直徑dA=O.25m，A點(diǎn)壓強(qiáng)pA=78kNm2，B點(diǎn)處直徑dB=O40m，B點(diǎn)壓強(qiáng)pB=4.9kNm2，管中流量Q=O.060m3s，試判斷管中水流方向。 7某渠道建有一平板閘門排水閘，閘門與渠道同寬，門寬2m，當(dāng)閘門在某一開度時(shí)，閘門前水深H=25m，閘孔后收縮斷面水深hc=O5m，閘孔出流局部水頭損失為c-c斷面流速水頭的l2，即hj=0.5vc2/2g 求： (1)此時(shí)該渠道通過(guò)流量； (2)此時(shí)作用于平板閘門上的動(dòng)水總壓力(不計(jì)摩擦力)。 8圖示離心水泵，抽水流量為Q=360m3h，吸水管長(zhǎng)l=8m，管徑d=O25 m，沿程阻力系數(shù)=O.025，底閥局部阻力系數(shù)閥8.O，彎頭局部阻力系數(shù)彎0.4，安裝高度hs=3.Om。 求：(1)求水泵進(jìn)口22斷面的相對(duì)壓強(qiáng)； (2)若水泵進(jìn)口22斷面允許真空高度為hv=6.Om(水柱)，該水泵安裝是否合理?9.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（）。 10.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(guò)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（v00），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。 參考答案 一.選擇題 1.B 2.C 3.A 4.D 5.C 6.A.E 7.A.D 8.A 9.B 10.A 11.B 12.B 13.A 14.A 15.A.C 16.D 17C 18.B 19.A 20.A 21.C 22.B 23.B 24.B 25.A.C 二.判斷題 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 三.簡(jiǎn)答題 1.為什么可將流體作為連續(xù)介質(zhì)處理 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(wèn)題。 2什么是流體的粘滯性？它對(duì)流體流動(dòng)起什么作用？ 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？ 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. 等壓面是水平面的條件是什么？ :連續(xù)介質(zhì) 同一介質(zhì) 單一重力作用下. 5.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(wèn)：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） 6.描述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡(jiǎn)述其內(nèi)容。 答：拉格朗日法是以研究個(gè)別流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)研究，獲得整個(gè)流場(chǎng)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 而歐拉法是以在空間設(shè)點(diǎn)，研究不同流體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)固定空間點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，掌握整個(gè)流場(chǎng)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 7.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。 8.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。 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)。 ：流函數(shù)與流速勢(shì)的關(guān)系 流函數(shù)與勢(shì)函數(shù)為調(diào)和函數(shù)。 等勢(shì)線與等流函數(shù)線正交。 9.什么是過(guò)流斷面和斷面平均流速？為什么要引入斷面均流速？ 與流線正交的斷面叫過(guò)流斷面。 過(guò)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。 10.如圖所示，水流通過(guò)由兩段等截面及一段變截面組成的管道，試問(wèn)： 答：（1）是恒定流。、是均勻流，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 11說(shuō)明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。 略 12.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？ 略 13應(yīng)用恒定總統(tǒng)能量方程時(shí)，為什么把過(guò)流斷面選在漸變流段或均勻流段？ 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 。 14.在寫總流能量方程時(shí)，過(guò)流斷面上的代表點(diǎn)、基準(zhǔn)面是否可以任意選?。繛槭裁?？ 可以。因?yàn)闈u變流斷面或均勻流斷面的 。 15.關(guān)于水流流向問(wèn)題有如下一些說(shuō)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(shuō)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。 “水是從壓強(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） 16總流的動(dòng)量方程為，試問(wèn)： （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(shuō)明什么問(wèn)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(shuō)明原假設(shè)的力的方向不對(duì)，反向即可。 17.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) 18 簡(jiǎn)述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)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)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(guò)渡粗糙區(qū): 粗糙區(qū)(阻力平方區(qū)) : . 19.寫出管流和明渠水流雷諾數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明其層流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？ 答: 管流: (層流) (紊流) 20.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)。 21.當(dāng)輸水管直徑一定時(shí)，隨流量增大，雷諾數(shù)是增大還是減少？當(dāng)輸水管流量一定時(shí)，隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是減少？ 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。 22.兩個(gè)不同管徑的管道，通過(guò)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 23.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。 24.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。 25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。 略 26. 外延管嘴正常工作的條件是什么？ 答：管嘴長(zhǎng)：，作用水頭 ： 27.為什么外延管嘴出流比同等條件下孔口出流的流量大？ 答：（略） 28.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: 底坡線，水面線，總線頭線三線平行，即， 水深，過(guò)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。 29.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。 30.簡(jiǎn)述明渠恒定非均勻流的水力特征 答: 過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA，水深，沿程改變。即 坡線，水面線，總線頭線三線不再平行，即， 四.計(jì)算題 1. 解：畫出U形管處等壓面，空氣密度不計(jì)， 設(shè)空氣壓強(qiáng)為P0。 則PB=ghB+ P0 (1) pA+ghA=Hgh+ P0 (2) 聯(lián)立(1)(2)式，消掉P0 得：pB-ghB=ghA-Hgh PA-pB=Hgh-g(hA+hB) pA-pB=13.69.8O5-9.8(1+1)=47.04kNm2 答：A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差為4704kPa。 2. 解：(1)求各管中的斷面平均流速： 由連續(xù)性方程v1=v3A3/A1=(d3/d1)2v3=(0.025/0.075)21=0.111m/s V2=v3A3/A2=(d3/d2)2v3=(0.025/0.05)21=0.25m/s (2)求作用水頭H=0.051+0.00199+0.01435+0.43367=0.501m 3. 解：a) 畫壓力體圖、投影面壓強(qiáng)分布圖。 水平分力： Px=ghcAx=98(3+1)22=1568kN(向右) 鉛垂分力：Pz=gV=g(S矩+S扇)B =9.8(23+22/4)2 =179144kN(向上) 總壓力：p= px2+pz2 =23807kN b)總壓力與水平面的夾角： =arctanPz/Px=arctan179.144/156.8=48.8。 答：作用于閘門上的靜水總壓力為23807kN，總壓力與水平面的夾角為488。 4. (1)求叉管中流量及各管中流速 Q2=Q3=Q/2=0.3m3/s V1=4Q/d12=1.56m/s V2=v3=4Q2/d221.53m/s 2)求B-B，C-C斷面壓強(qiáng)及A-A，B-B，C-C斷面壓力，列A-A，B-B能量方程： O+pA/pg+v12/2g=O+pB/pg+v22/2g pB/pg=pA/pg+v12/2g- v22/2g=7.15(水柱) 因?yàn)椴婀軐?duì)稱，所以pB=pC pB=pC=71598=7007kNm。 所以 PA=pAd12/4=269255kN PB=PC=pBd22/4= 1375kN(7分) (3)列動(dòng)量方程求水流對(duì)鎮(zhèn)墩的水平推力： 設(shè)鎮(zhèn)墩對(duì)水的作用力為R方向向左，列出方程： (Q22v2cos30+Q33v3cos30)- Q11v1=PA-PB cos30-PC cos30-R R=26.9255-2*13.8 cos30-(2*0.3*1.53 cos30-0.6*1.56) =26.9255-23.9023-(0.795-0.936) =3.16KN 答：水流對(duì)鎮(zhèn)墩的水平推力為316kN方向向右 ( 5. 解：畫出12等壓面 p2=Hgh2 p1=p。+gO4+gh1 (6分) 因?yàn)?p1=p2 所以p0Hgh2g(0.4+hl) =13698O8598(04+O4)一10545kNm2。 水體重力沿水流方向的分力等于摩阻力，或日：重力功等于阻力功。 6. 解：判斷水流流向，要比較單位重量流體總的機(jī)械能 EA=zA+PA/g+v12/2g (1) EB=zB+PB/g+v32/2g (2) 又，v1=4Q/d2A=1.22m/s pAg=7.8/9.8=0.796m(水柱) V2=4Q/d2B=0.478m/s pbg=4.9/9.8=0.5m(水柱) 代入（1）式：EA=0+0.769+1.222/2*9.8=0.845 m(水柱) 代入（