電大《流體力學(xué)》形成性考核冊(cè)

1、教育部人才培養(yǎng)模式 改革和開放教育試點(diǎn)流體力學(xué)形成性考核冊(cè)學(xué)校名稱：學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：班 級(jí)：作業(yè)1答案（第1章、第2章）、選擇題1、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于任何流體B、牛頓流體C、非牛頓流體2、液體不具有的性質(zhì)是易流動(dòng)性B、壓縮性、抗拉性、粘滯性3、連續(xù)介質(zhì)假定認(rèn)為流體（C）連續(xù)。4、在宏觀上 B 、在微觀上C 、分子間、原子間在國際制單位制中流體力學(xué)基本量綱不包括時(shí)間B、質(zhì)量 C、長度 D 、力5、在靜水中取一六面體，作用在該六面體上的力有切向力、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D、表面張力

2、E 、重力、判斷題1、壓強(qiáng)和切應(yīng)力屬表面力。（正確）2、流體慣性力與加速度方向相同（錯(cuò)誤）3、粘滯性可以制止流體流動(dòng)。（正確）（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、簡答題（要點(diǎn)）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)體一一連續(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)的特性一一流體的粘滯性，它對(duì)流體流動(dòng)產(chǎn)生阻力, 造成能量損失。

3、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（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）2g。0。靜止水池；（2）順直渠，質(zhì)量力為重力g。（1）:水體A受哪些表面力為壓應(yīng)力（正壓力）（2）:水體A受哪些表面力為壓應(yīng)力和切應(yīng)力,（3）：水體A受哪些表面力為壓應(yīng)力和切應(yīng)力,質(zhì)量

4、力為重力質(zhì)量力為重力g （均勻流）。g和慣性力。道水流（均勻流）；（3）平面彎道水流。作圖題（略）計(jì)算題（解題思路與答案）1. 已知某水流流速分布為u=0.72y1/10u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)v =0.1010cm2/s，計(jì)算相應(yīng)的切應(yīng)力。解：（1）： 求出點(diǎn)流速，設(shè)y的增量dy=0.01my=y+dy處的點(diǎn)流速，求出求 解流速梯屯=0. 5477 1 , 0.13321 ,0.07169 1dysss1 6 6 6：'U=5.53 10 Pa ； 1'345 10 ?3； 07

5、24 10 卩'。2. 已知溫度20 r時(shí)水的密度? = 998.2kg/m3，動(dòng)力粘滯系數(shù)= 1.002 10N s/m2， 求其運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)?解：直接用公式解，注意單位制。_32:' =1.0038 10 m /s、選擇題（略）1、某點(diǎn)存在真空時(shí),(A) (D)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2、流體靜壓強(qiáng)的（B）方向與受壓面有關(guān)B、大小與受壓面積有關(guān)C 、大小與受壓面積方位無關(guān)3、流體靜壓強(qiáng)的全微分式為(C)dp=p(Xdx + Ydy + Zdz)B 、p=p(x，y，z)p = Pa rgh4、壓強(qiáng)單位為

6、N/mf時(shí)，采用了哪種表示法應(yīng)力單位、大氣壓倍數(shù)、液柱高度5、高于容器內(nèi)液面B、低于容器內(nèi)液面、等于容器內(nèi)液面、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）密封容器內(nèi)液面壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)，其任一點(diǎn)的測壓管液面（正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)。確）（正確）（正確）7、相對(duì)靜止的液體的等壓面一定是水平面。（正確）5、靜止液面下的閘板的總壓力作用中心與閘板形心重合。6、和大氣相通容器的測壓管液面一定與容器內(nèi)液面高度相同三、簡答題1. 等壓面是水平面的條件是什么?圖中

7、所標(biāo)明: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 一，在容器側(cè)壁裝了兩根測壓管。試問:的測壓管中液面位置對(duì)嗎？為什么?v:不對(duì)，（右測壓管液面要低一些，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？AB（c）盛有不同種類溶液的連通器:（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/mf，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa=98kN/m。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）

8、該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)：8.16mHo（2）該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)：-1.84mH2O（3）該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：1.84mHo用水銀柱高表示（1）該點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)：599.1mm H（2）該點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)：-135.4 mm Hg（3）該點(diǎn)真空壓強(qiáng)：135.4 mm Hg2. 一封閉水箱自由表面上氣體壓強(qiáng) p°=25kN/m，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p=Po gh求解2pA= 7.551 mH20(74 kN/m )2pB = 4.551 mH 20(44.6 kN/m )3如圖所示為一復(fù)式水銀測壓計(jì)， 已知v 2.3m , 2 =2m , ' 3 = 2.5m ,

9、 v 1.4m ,'、5 =1.5m(改為3.5m)。試求水箱液面上的絕對(duì)壓強(qiáng) p0 = ?解：找已知點(diǎn)壓強(qiáng)（復(fù)式水銀測壓計(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)po .2Po =273.04 kN/m4某壓差計(jì)如圖所示，已知 H=H=1m H=0.5m 求：pA - Pb。水銀解：找出等壓面 求出相對(duì)的點(diǎn)壓強(qiáng) 列平衡方程式求AB點(diǎn)的壓強(qiáng)差.空氣的;?g不計(jì).2Pa 一 Pb =47 kN/m(4.8 mH 20)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：畫出相對(duì)壓強(qiáng)

10、分布圖， 計(jì)算各側(cè)靜水壓力， 求靜水總壓力的大小列力矩平衡方程求靜水總壓力的作用點(diǎn)位置。P=24.5 kN e=1.267m（作用點(diǎn)到底部的距離）6. 一弧形閘門AB寬b=4m圓心角0 = 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：畫出壓力體圖， 計(jì)算水平方向分力Px、鉛垂方向分力Pz,求出合力及作用力的方向P =92.59 kN: =25.04°作業(yè)2答案（第3章、第4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

11、 ）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、無旋流就是無渦流。（正確）5、非均勻流一定是非恒定流。（錯(cuò)誤）三、簡答題1. 述流體運(yùn)動(dòng)的兩種方法是什么？簡述其內(nèi)容。答：(略)2. 流體微團(tuán)體運(yùn)動(dòng)分為哪幾種形式？答：平移線變形角變形旋轉(zhuǎn)變形。3. 寫出恒定平面勢流中流函數(shù)、勢函數(shù)與流速的關(guān)系。(改為：寫出恒定平面勢流中流函數(shù)具有的性質(zhì)，流函數(shù)與流速勢的關(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

12、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)與流速勢的關(guān)系(1) 流函數(shù)與勢函數(shù)為調(diào)和函數(shù)。(2) 等勢線與等流函數(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

13、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)，與該段管長有無關(guān) 系？0閥門対|一1*-nhi -答：(1)是恒定流。I、川是均勻流，U是非均勻流。(2) 管中為非恒定流。(3) 有。管段相當(dāng)長為漸變流，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)的速度場為Ux =ax,Uy - _ay，其中a = 1秒-1。(1 )論證流線方程為2xy =C; (2)繪出C= 0、1及4m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：空二魚 代入數(shù)值推導(dǎo)Ux Uy(2) (略)(3) 由：ax二沁 7x如 7y旦 代入數(shù)值求解。dexdy-U y-

14、U y_ UyayUxUy代入數(shù)值求解。aexcy答案：ax =a2xay 二 a2y2試檢驗(yàn)下述不可壓縮流體的運(yùn)動(dòng)是否存在？(1) ux =2x2 y,Uy =2y2 z,-4(x y)z xy(2) Ux 二 yzt, Uy 二 xzt, Uz 二 xyt解：由連續(xù)性微分方程，U2L L Hs =o流體的運(yùn)動(dòng)存在，反之流體的運(yùn)動(dòng)不存在。 ex dy cz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d1 =10cm,d2 = 5cm,d3 = 2.5cm的管道流出，出口流速V3 =1m/s，如圖所示。求流量及其它管道的斷面平均流速。

15、解：應(yīng)用連續(xù)性方程(1) 流量：Q 二v3A3 =4.9110“l(fā)/s(2)斷面平均流速v1 = 0.0625m/sv2 二 0.25m/ s 。4如圖鉛直放置的有壓管道，已知 di=200mm d2=100mm斷面1-1處的流速vi=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(b)（1）Q =31.4 I /s（2）v2 =4m/s（3）不變。（4）流量不變則流速不變。5已知某流場的流速勢為，=a（x2 -y2），a為

16、常數(shù)，試求ux及Uy 2解：ux 二axUy =ay6. 對(duì)于ux =2xy，Uy二a2，x2 -y2的平面流動(dòng)，a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）是有旋流還是無旋流？解：應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)加速度數(shù)學(xué)表達(dá)式ayax-Uy:-Uy: UyUxUy -t:x:y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1 Qu CU（3）用無旋流數(shù)學(xué)表達(dá)式"z二丄（仝 'y）求解，是無旋流2 cy ex-. 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

17、2、總水頭線與測壓管水頭線的基本規(guī)律是：A、總水頭線總是沿程下降的BC、測壓管水頭線沿程可升可降D二. 判斷題1、N-S方程為理想流體運(yùn)動(dòng)的微分方程。2、畢托管是量測流體電流速的一種儀器。三. 簡答題1.說明總流能量方程中各項(xiàng)的物理意義。:（略）、可壓縮流體（A ） （C）、總水頭線總是在測壓管水頭線的上方、測壓管水頭線總是沿程下降的（正確）（正確）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？答：因?yàn)榻⒑愣偭鞯牟匠虝r(shí)，把"壽作為常數(shù)提到積分號(hào)外面,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？只有漸變流斷面或均

18、勻流斷面的汪兀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 z 衛(wèi)二c 。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

19、從位能或壓能一個(gè)角度比較）6總流的動(dòng)量方程為' F2（好2 - IM ）,試問：（I）'，F(xiàn)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 在一管路上測得過流斷面1-1的測壓管高度巴為1.5m,過流面積Ai為0.05韋；過Pg2流斷面2-2的面積A為0.02m2;兩斷面間水頭損失h，為0.5 / ;管中流量Q為201/s ;2 g乙為2.5m,乙為2.6m。試求斷面2-2的測壓管高度邑。（提示：注意流動(dòng)方向）。

20、（z2改Pg為1.6m與圖相符）解： 能量方程可以求解位能、壓能、流速與能量損失。求測壓管高度即求壓強(qiáng)，自然要想到用能量方程。向未知情況下，流動(dòng)方向可以假定。先求出V| ,v2列能量方程求解答案：衛(wèi)2 = -2.289mH2O （1 流向 2）; 也=-1.473 mH 20 （2 流向 1）也Pg2. 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A=0.05m2, A=0.03m3, A=0.04m2,若水池容積很大，行近流速可以忽略（v°0）,當(dāng)不計(jì)管路的水頭損失時(shí)，試求：（1）第12頁共29頁出口流速V

21、3及流量Q; (2)繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。VE叫:中 牛 卡L p P |卞解：(1)因?yàn)椴挥?jì)管路的水頭損失，此題為理想流體的流動(dòng)。 因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 先解出第3條管中斷面平均流速，在求流量。答案：v3 = 9.90m/sq = 0.396m3/s(2)繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線步驟： 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。2g 總水頭線下方減去1個(gè)流速水頭得測壓管水頭線。(測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 z= 1m 點(diǎn)A處直徑dA=0.25m,壓強(qiáng)pA=7.84N/cm2，點(diǎn)B處直徑dB=

22、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。位1 位上$，總是單位重量流體解：判斷管中水流方向 ，(1)計(jì)算A點(diǎn)與能?？偟臋C(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。 點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械(2)比較A點(diǎn)與 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)測出水管與喉部壓差 h為20cm已知水管直徑d1為10cm喉部直徑d2為5 cm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Q =K,126汕求解，也可以流能量方程推導(dǎo)公式求解。答案：Q = 0.01425m3/s5為將水庫中水引至堤外

23、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，Q= 0.1355m3/s（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)，理= _5mH2opg6. 一平板閘門寬b為2m，當(dāng)通過流量Q為8nn/s時(shí)閘前水深h為4m閘孔后收縮斷面 水深he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?，涉及到連續(xù)性方程、能量方 程、

24、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e-e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 r，e-e 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?。?）列出的能量方程由Vi,V2兩個(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 kN , 方向向右。7如圖溢流壩，上游斷面水深 hi=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

25、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 p =1000kg/m3，g=10m/。777777777777772解：此題與上題解完全相同。 答案：R= 3.46 kN , 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 ）無關(guān)。A. 溫度 B. 管徑 C. 流速 D. 管長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 B.層流向紊流過渡C. 紊流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C.呈橢圓曲線分布

26、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 ）A 1.0 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/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5.7、謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（C ）A.無量綱 B. mC.3m2s D. m2 s8. 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、判斷題1.層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有

27、關(guān)。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。正確）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。（錯(cuò)誤）6.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. 簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律。答：尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)入的變化規(guī)律，文字表述或數(shù)學(xué)公式表述.層流： = f（Re）;水力光滑區(qū)： = f （Re）;過渡粗糙區(qū)：一 f（Re,K）d粗糙區(qū)

28、（阻力平方區(qū)）： = f （K）.d3. 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 二一 Re ： 2000 （層流） Re 2000 （紊流）VvR明渠水流： ReRe： 500（層流） Re 500 （紊流）V4. 雷諾數(shù)Re的物理意義？它為什么能用來判別流態(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)是增大還是變小？當(dāng)輸水管流量一定

29、時(shí)， 隨管徑加大，雷諾數(shù)是增大還是變??？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?體邊界條件的影響。四、計(jì)算題(解體思路與答案)1. 有已輸油管，管長I =100m,管徑d =5cm，已知油的密度；= 930kgm3，動(dòng)力粘滯 系數(shù)=0.072N s m2。當(dāng)通過輸油管的流量Q = 0.005m' s時(shí)，判斷液流的流態(tài)， 計(jì)

30、算輸油管的沿程水頭損失hf。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)入。(3) 計(jì)算沿程水頭損失hf。答案：層流沿程水頭損失hf=25.74m(油柱)2. 水管直徑d =10mm，管中水流流速v=0.2m/s，水溫T =10°C，(1)試判別其流態(tài)；(2)若流速與水溫不變，管徑改變?yōu)?30mm，管中流態(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：d = 13.06mm3. 有一圓管，在管內(nèi)通過 0.013cm2/s

31、的水，測得通過的流量為Q=35cm2/s，在管長15m的管段上測得水頭損失為2cm試求該圓管內(nèi)徑do解：(1)設(shè)管中水流為層流，推導(dǎo)出沿程阻力系數(shù) 入表達(dá)式并代入數(shù)據(jù)；l2(2)將上式再代入達(dá)西公式hf = 丄仝 并化簡，代入數(shù)據(jù)求管徑。d 2g答案：d= 14.2mm4. 水管直徑d = 100mm，管中水流流速v= 100cm/s，水溫T =10°C，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 J = 0.0009，明渠底寬為b=2m，水深h = 1m , 粗糙系數(shù)n =0.014，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，

32、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：Q =2.7m3/s （用曼寧公式計(jì)算）Q二3.03m3/s （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d1 = 150mm， d2 =75mm，l =50m，管道的當(dāng)量粗糙度K = 0.6mm，水溫為20 C。若管道的出口流速v 2m/s， 求（1）水位H;（2）繪出總水頭線和測壓管水頭線。I 丄二I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

33、的局部阻力系數(shù)，進(jìn)口局部阻力系數(shù)=0.5（4）沿程阻力系數(shù)，選取公式有別，結(jié)果可不同。答案：H = 12.93m7. 某一水池，水位恒定，通過一根管徑 d = 100mm、管長l = 800m的管道，已知水池水面和管道出口高差H =20m，管道上有兩個(gè)彎頭，每個(gè)彎頭的局部阻力系數(shù).=0.3，管道進(jìn)口是直角進(jìn)口（=0.5）管道全長的沿程阻力系數(shù) =0.025，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：q= 10.941/s、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. 6.0m B.

34、 7.5m C. 9m D.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.管長大于3-4倍的管徑 B.作用水頭小于0.75 H。C.作用水頭大于0.75 H。D. 管長l=（3-4）d ，作用水頭H : 0.75 H 04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，長管計(jì)算 同樣也要考慮這兩項(xiàng)損失。（錯(cuò)誤）2長管是指幾何長度很長的管道。（正

35、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

36、達(dá)式。答:（略）3. 外延管嘴的正常工作條件是什么？答：管嘴長：I =（34）d，作用水頭：H乞9.0mH2。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 已=1.5m ,H2.0m，管長|5.0m，管徑d! =d2 =0.1m，沿程損失系數(shù)'=0.02，進(jìn)口設(shè)攔污柵，進(jìn)口局部損失系數(shù)10.0，彎管局部損失系數(shù) =0.15。求該虹吸管的過流量、管中最大真空值，并定性繪出其測解：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 o 局部損失系數(shù)要考慮周全（共3個(gè)） 此題，管中最大真空值發(fā)生

37、在最高處。答案：Q=0.0117m3/s（-=3.369mH20Ag2. 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di=450mmd2=350mm d3=250mm 管長 Li=100m L2=100m L3=100m qi=0.10 m3 /s，q2=0.08 m3/s，q3=0.05 m3 / s，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 o 長管公式要記住，應(yīng)注意修正。 管中（節(jié)點(diǎn)）流量要算對(duì)。 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，1 168g8'2c

38、R 62 s 十 H 二 slQ2ncg二 d答案：H=15.1m3. 圓形有壓涵管穿過路基，管長I = 50m，管徑d = 1.0m，上下游水位差H = 3m，管路沿程阻力系數(shù)=0.03，局部阻力系數(shù)：進(jìn)口 ；=0.5，彎管1=0.65,水下出口 ；=1.0,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：Q =2.9m3/s作業(yè)4答案（第7章、第8章、第9章、第10章）、選擇題1. 對(duì)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

39、.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dh 0，水深沿程增大。dsB所有b型曲線都是壅水曲線，即dh 0，水深沿程增大。dsC所有a、c型曲線都是降水曲線，即dh ：0，水深沿程減小。dsD.所有b型曲線都是降水曲線，即dh <0，水深沿程減小。ds3. 跌水的形成條件是（DA.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. 兩段長直的棱柱形渠道，通過的流量相

40、同，（B ）A. 粗糙系數(shù)不同（ni > n2），其他參數(shù)相同（n,b,m,Q），則h°i a h°2B. 底坡不同（h兒），其他參數(shù)相同（i,b, m,Q），則h°i a h°2C. 底寬不同（bi >b2），其他參數(shù)相同（i,n,m,Q），則h°i > h°2D. 邊坡系數(shù)不同（mi>m2），其他參數(shù)相同（i,n ,b,Q），則h°i > h°26. 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

41、.366 B. 3.5, 0.30 C. 3.414, 0.30 D. 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i二J二Jp，（2）水深h，過水?dāng)嗝婷娣eA,斷面

42、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n不變。 底坡i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)。第23頁共29頁答：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= ghm , v=C為臨界流，vvc為緩流，V>c為急流； 弗勞德數(shù)：弗勞德數(shù)F戶V，F(xiàn)r=1臨界流，F(xiàn)r 1緩流，F(xiàn)r1急流;ghm 臨界水深hk: h hk緩流，h=hk臨界流，h ：. hk急流， 臨界底坡ik : i：ik緩流，i =ik臨界流，i d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= V，物理意義是

43、：反映動(dòng)能與勢能之比。Jghm4. 為什么要引入斷面單位能量的概念？答：弓I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h，沿程改變。即h二f (s), A = f (s)底坡線，水面線，總線頭線三線不再平行，即i = J = Jp，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1=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=0.8nVs,試確定其斷面 尺寸。解：

44、(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：b =0.79m h = 0.65m2. 有兩段矩形斷面渠道相連，通過流量Q=2.8nVs，底寬b=2m,混凝土襯護(hù)，n=0.015,i 1=0.012, i 2=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h°1,h°2，把hd視為躍前水深，求躍后水深h與h

45、76;2比較答案：遠(yuǎn)驅(qū)式水躍一、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） hs 0（b） hs 0（c） hs 0.8H。（d） hs 1.0H。4下述堰的分類哪個(gè)正確（A ）（a） /H >0.67 薄壁堰（b） 0.67<S /H <10.0 寬頂堰（c） 0.67< S /H <2.5 實(shí)用斷面堰 （d）； /H

46、 >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ht -1.3hk與寬頂堰的淹沒出流條件hs0.8H。不同。（正確）3、 對(duì)于閘孔出流，當(dāng)閘門開度e與上游水深H之比e H 0.75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、簡答題1. 簡述堰的三種類型及其共同的水力特征。答：堰分為三種類型： 薄壁堰-判別標(biāo)準(zhǔn);H < 0.67(2)實(shí)用斷面堰-判別標(biāo)準(zhǔn)0.67H < 2.5 寬頂堰-判別標(biāo)準(zhǔn) 2.5 ： : H 10

47、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m,；，二等系數(shù)與哪些因素有關(guān)。答：流量系數(shù)m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(b/B )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hs 0,充要條件是hs >0.8H。四、計(jì)算題1、 一圓角進(jìn)口無側(cè)收縮寬頂堰，堰高 Pi=2.5m, R=2.0m,堰上水頭為0.40m,通過的流 量為4nVs，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(P/H )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：b= 5.95m(3) 不產(chǎn)生淹沒出流，下游水深ht < 2.32m。2、 有一河道，用碎石單層鋪砌加固河床，通過的流量Q = 20nVs，允許流速V二3.5m/s， 橋下游水深h=1.3m,若=0.90，=0.90,屮=1.0，允許橋前壅水深度H"= 2.00m。 設(shè)計(jì)小橋孔徑b。解：(1)求橋下臨界水深hK，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hK，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 <