工程流體力學習題

1、工程流體力學第一章思考題1、為什么要引進連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)？為什么可以把液體當作連續(xù)介質(zhì)？2、非均質(zhì)液體的密度應(yīng)該如何表示？3、流體粘度與哪些因素有關(guān)？它們隨溫度是如何變化的？對流體有何影響？4、為什么水通常被視為不可壓縮流體？什么情況下要考慮液體的可壓縮性和表面張力特性？5、液體內(nèi)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)？牛頓內(nèi)摩擦定律的適用條件有哪些？6、圖為管道過水斷面水流流速分布圖，從其對應(yīng)部位取出水體A,試標出水體 A頂面和底面切應(yīng)力的方向。思考題6圖7、為什么要引入理想液體的概念？它與實際液體有什么區(qū)別？8、單位質(zhì)量力怎樣定義的？靜止液體和作自由落體運動的液體所受的單位質(zhì)量力分別為多少?習題1.1

2、容器中盛有靜止液體，此時液體所受到的單位質(zhì)量力為多少？1.2 假設(shè)水的體積彈性系數(shù)K =2.2M106KPa,欲使其體積減小 0.4%,問需要增加多大的壓強？1.3 當壓強的增量為50KN /m2,某種液體的密度增長0.02%,試求該液體的體積模量。1.4 平板面積為50 M50cm2,厚度為1.0cm ,質(zhì)量m=5kg,沿著涂有厚度6=1.0mm油的斜面向下作等速運動，其速度u=1.0m/s,帶動油層的運動速度呈直線分布，油的密度p =950 kg/m 3,求油的動力粘度和運動粘度。1.5 某種液體充滿兩平行邊界的縫隙6內(nèi)，液體的動力粘度為為“，有一面積為 A的極薄的平板以速度u平行于平板移

3、動。x為平板距上邊界的距離。求：平板所受的拖力T,（縫隙內(nèi)的流速按直第1.6題圖1.6 水流在平板上運動（如第6題圖），流速分布曲線 DE為拋物線形，E點為拋物線端點，E點處電=0dy ,水的運動粘度 v=1.0x10gm2/s,試求y=0,2,4cm處的切應(yīng)力（提不：先設(shè)流速分布u =Ay 2 +By +C ,利用給出的條件確定待定常數(shù)A, B, C）。第二章思考題1、理想流體處于靜止狀態(tài)時受到哪幾種力的作用？2、等壓面應(yīng)具備什么條件？在什么條件下“靜止液體內(nèi)任何一個水平面都是等壓面”的說法是正確的？3、下列哪一些是正確的等壓面?思考題3圖4、水靜力學基本方程的形式和表示的物理意義是什么?5

4、、壓力表和測壓計測得的壓強是絕對壓強還是相對壓強?6、靜止液體、流動液體中，各點的測壓管水頭是否相等?7、繪制靜水壓強分布圖的原理和方法是什么？為什么在工程中通常只需要計算相對壓強和繪制相對壓強分布圖？AB壁面上的靜水壓強分8、如圖所示的容器中盛有兩種不同重度的靜止液體，試分析作用在容器9、壓力中心D和受壓平面形心 C的位置之間有什么關(guān)系？什么情況下D點與C點重合？10、有四個不同的盛水容器，如圖所示，它們的底面積A和水深h都相等。i回答：1）各容器底面所受的靜水總壓力是否相等？2）容器底面所受到的靜水總壓力與地面對容器的反力N是否相等？（容器重量不計）思考題10圖11、采用圖解法與解析法求解

5、平面靜水總壓力時，對受壓面的形狀是如何規(guī)定的？為什么?Pz方向?12、如何確定壓力體的體積？如何判斷鉛垂方向作用力13、如圖所示的容器 a中盛有密度為 R的液體，容器 b中盛有密度為 R和2的兩種液體，試分析兩個容器中曲面 AB上壓力體及壓力是否相同?思考題13圖（匕）習題2-1如習題圖2-1所示，已知z=1.5m, h=2.5m, p0 = 2pa。問水箱底部和水下 1m處的測壓管水頭習題圖2-1習題圖2-2各為多少？相對壓強和絕對壓強各為多少?2-2 如習題圖2-2 ,已知hi=10mm h2=200mm h3=180mm 求淹沒深度 H。2-3用習題圖2-3的裝置測量油的密度，已知： h

6、=75mm hi=150mm h2=10mm求油的密度。2-4畫出習題圖習題圖2-32-4中各平面上的流體靜壓強分布圖。習題圖2-5（本圖數(shù)字需修改，見文字）2-5有一水箱裝置如習題圖 2-7所示，箱底高出地面 3.5m,箱中水深2.5m,水箱的自由面絕對壓強為65kN/m2 （0.65工程大氣壓）。1）若以地面為基準面，A B兩點的位能、壓能及測壓管水頭各為多少？ 2）若以水箱為基準面， A B兩點的位能、壓能及測壓管水頭又各為多少?2-6如習題圖2-6所示為一船閘閘室的閘門，巳知閘室的寬度b=10m,上游水深hi=10m,閘室中水深h2=5m求每扇閘門上白靜水總壓力p及其作用點。1J*2-

7、7矩形平板閘門 AB 一側(cè)擋水（習題圖 2-7）,己知閘門長L=3m,寬b=1m,形心點水深hc=2.5m；傾角a = 300,閘門上緣A處設(shè)有轉(zhuǎn)鈾，閘門自重 G=30kN若不計門軸摩擦力，試求開啟閘門所需拉力T。2-8如習題圖2-8所示為一混凝土重力壩，為了較核壩的穩(wěn)定性，試分別計算當下游有水和無水時兩種情況下，每單位寬度上的靜水總壓力。習題圖2-8習題圖2-92-9 如習題圖2-9所示為一長方形平面閘門，高 3m,寬2m,上游水位高出門頂 3m下游水位高出 門頂2m,求：1）閘門所受總壓力和作用點； 2）若上下游水位同時上漲 1m時，總壓力作用點是否 會有變化？試作簡要論證。2-10如習題

8、圖2-10所示，一個直徑為D的球（球的重量可忽略）處于平衡狀態(tài)，導出D與P1，02, h1，h2 的關(guān)系式。2-11、試畫出以下圖中各曲面上的壓力體剖面圖，并指出垂直壓力的方向。E(c)(d)(e)(f)習題2-11圖2-12如習題圖2-12所示的密閉盛水容器，已知hi=50cm,h2=120cm,水銀測壓計讀數(shù)4 h=25cs試求半徑R=0.5m的半球形蓋AB所受鉛直方向和水平方向的靜水總壓力。習題圖2-122-13、圖示為一弧形閘門，半徑 R =7.5m ,擋水深度h =4.8m ,旋轉(zhuǎn)軸距渠底 H =5.8m ,閘門寬度b =6.4m 。試求作用于閘門上的靜水總壓力的大小及作用點。 &#

9、39;'- xz .r 7y .-r J1-,r-習題圖2-13第三章思考題1、拉格朗日法和歐拉法有何不同？2、流線有哪些性質(zhì)？流線和跡線的區(qū)別和聯(lián)系是什么？3、流動有哪些分類方法？4、什么是恒定流與非恒定流？什么是均勻流與非均勻流？什么是漸變流和急變流？有人說“均勻流一定是恒定流， 急變流-一定是非恒定流”，這種說法是否正確？為什么？5、總流連續(xù)方程的物理意義是什么？為什么過流斷面必須位于漸變流6、動水壓強與靜水壓強有什么不同？在推導恒定總流能量方程時,段？7、什么是總水頭線和測壓管水頭線，兩者的關(guān)系是怎樣的？8、什么是水力坡度？9、恒定總流能量方程的限制條件有哪些？如何選取計算斷面

10、、基準面和計算點？10、應(yīng)用能量方程判斷下列說法是否正確：（1）水一定從高處向低處流動；（2）水一定從壓強大的地方向壓強小的地方流動；（3）水總是從流速大的地方向流速小的地方流動？11、如圖斷面突然縮小管道通過粘性恒定流，管路裝有U形管水銀差計，判定壓差計中水銀液面A、B哪個高？1 I II思考題11圖12、拿兩張薄紙，平行提在手中，當用嘴順紙間縫隙吹氣時，問薄紙是不動、相互靠攏還是向外張 開？為什么？13、應(yīng)用動量方程時要注意哪些問題？由動量方程求得的力若為負值，說明什么問題？待求未知力 的大小與隔離體的大小有無關(guān)系？應(yīng)用動量方程時如何選擇隔離體。習題 U993-1如習題3-1圖所示的管流，

11、已知斷面A-A處的流速分布為 Un-mxHc2-1），圓管半徑r。r0 =4cm , r1 =2cm,且A-A斷面中心點處的umax =0.2cm/s,求小管段的斷面平均流速v1。習題3-1圖33-2 某矩形斷面渠道，底寬b=20m ,當通過流量為 Q=100m /s時，某斷面處的平均流速 v = 2.0m/s, 求該斷面的水深。3-3 某分漢河段如習題 3-3圖所示，已知在斷面 A-A處左漢河道過水斷面面積為 2500 m2,斷面平 均流速為0.97m/s；右漢河道過水斷面面積為 3400 m2,斷面平均流速為 0.62m/s。求：左、右漢道 的分流量及總流量；各漢道的分流量占總流量的百分比

12、（稱為分流比）。3-4 如習題3-4圖所示的壓力水管，小管直徑 d A =20cm , A斷面形心點處的壓強為 75KPa；大管直 徑dB=40cm, B斷面形心點處的壓強為 45KPa ,大管斷面平均流速 uB=1m/s。求A、B兩斷面間 的總水頭差；水流流向。習題3-3圖習題3-4圖3-5某變管徑壓力管流如習題 3-5圖所示，已知di=30cm, d2=25cm, d3=20cm,忽略水頭損失, 試求：通過管道的流量及A、B和C各點的壓強；繪制測壓管水頭線。習題3-5圖3-6有一密閉盛水容器如習題3-6圖所示，容器內(nèi)氣壓由水銀壓差計測量，側(cè)壁與直徑為5cm的圓管相接，管長L=6m, H =

13、5m,壓差計讀數(shù)為 h=0.4m,出流時總水頭損失為 3.4m,求通過管道的流量。習題3-6圖習題3-7圖3-7有一安裝在壓力管道上的壓差式畢托管，如習題3-7圖所示，已知管徑d = 30cm , Ah = 40cm ,3P=13600kg/m ,求A處的點流速uA。3-8鉛直放置的90。輸水彎管，裝有一水銀壓差計如習題 3-8圖所示，直徑di =30cm , d2 = 25cm ,22_ _ _3 一彎管段的水頭損失 hj =0.55，流量Q = 0.12m /s ,求水銀壓差計中的水銀面高差h。j 2g習題3-8圖3 .3-9 某管道過渡段（習題 3-9圖），di = 30cm , d2=

14、10cm,流重為Q = 0.06m /s ,不計1-1、2-2兩斷面間的水頭損失。問：若流水自上向下流，且斷面 1處壓力計的讀數(shù)為57N/cm2,水銀面高差 h及斷面2處的壓力計讀數(shù)為若干？若水流自下向上流，且斷面2處壓力計的讀數(shù)為57N/cm2,其水銀面高差 h及斷面1處的壓力計讀數(shù)又為若干？習題3-10圖習題3-9圖3-10 一豎直放置的文丘德里流量計如習題3-10圖所示，d1=30cm, d2 = 15cm ,水銀壓差計的讀數(shù)h=6cm,忽略兩斷面間的水頭損失，求通過的流量。3-11在石油管道中安裝文丘里流量計，管道直徑di=20cm,流量計喉管直徑 d2=10cm,石油密度P = 85

15、0kg/m3,流量計的流量系數(shù)為 R=0.95,現(xiàn)測得水銀壓差計讀數(shù) Ah = 15cm,問此時管 中流量Q為多少?3-12貯水容器內(nèi)水面保持恒定，底部接一鉛直輸水管，如習題3-12圖所示，輸水管直徑d1 = 15cm,習題3-11圖習題3-12圖末端收縮管嘴出口直徑 d2=5cm,若不計水頭損失，試求管中流量A、B、C、D各點的壓強。3-13某管道中安裝文丘里流量計，當通過流量Q = 0.005m3/s時水管與喉管之間的測壓管高差A(yù)h為11cm,當通過流量 Q = 0.006m3/s時4h為14cm,已知水管直徑 D為10.4cm ,喉管直徑為6.4cm,試求該文丘里流量計的流量系數(shù)R。3-

16、14某抽水系統(tǒng)如習題 3-14圖所示，已知管徑 d=15cm,當抽水流量 Q = 0.03m3/s時，吸水管（包括進口）水頭損失 hw =1m。如限制吸水管末端斷面A中心點的真空值不超過 68.86kN / m2,求水泵的最大安裝高度 hmax為多少？習題3-14圖習題3-15圖3-15有一大水箱，下接一管道，水箱面積很大，如習題3-15圖所示。已知大管和收縮段管徑分別為di =6cm和d2 =4cm,水箱水面與管道出口中心點的高差為H =2m,如不計水頭損失，問容器A中的水是否會沿管 B上升？如上升，上升高度 h為多少？3-16有一輸油管路的漸變管，與水平面的傾角為45o,其裝置如習題 3-

17、16圖所示。若油的密度為P'=900kg/m3,1-1斷面的管徑d = 200mm ,2-2斷面的管徑d2 = 100mm ,兩斷面的間距l(xiāng) = 3m , 在1-1斷面處的流速 V1 =2.5m/s,水銀壓差計中的液位差 h = 20cm。試求：（1） 1-1斷面2-2斷 面之間的水頭損失 hw二。（2）判斷液流流向。（3） 1-1斷面2-2斷面的壓強差。習題3-16圖夕貨彳4寸看. I 1習題3-17圖3-17圖示為一水電站壓力水管的漸變段，直徑d1=1500mm, d2 =1000mm,當漸變段起點壓強3求漸變段鎮(zhèn)墩上所收的軸向推力為P1 =400kPa （相對壓強），流量Q=1.

18、8m /s,不計水頭損失,多少?3-18 近似為矩形的河床上建有一溢流壩如習題3-18圖所示。已知河寬B=16m ,且溢流壩與河床等寬，壩高P=2.5m,壩前水頭H=1.5m,過壩流量 Q=64m3/s,不計水頭損失及壩面阻力，求下游收縮 斷面（視為漸變流斷面）水深hc=0.8m時水流對壩體的水平總作用力。習題3-18圖3-19 某鉛直安裝的管道（習題 3-19圖），末端由六枚螺栓連接一噴嘴。已知管徑D=30cm,噴嘴3出口直徑di=l5cm,噴嘴長為 0.5m,噴射流量為 Q=0.16m /s,不計水頭損失，求每枚螺栓所受的拉力。3-20某水平放置的漸變彎管， 轉(zhuǎn)彎角口 =45°,

19、如習題3-20圖所示。直徑Di = 30cm , D2 = 20cm ,231-1斷面形心處的相對壓強為P1=40kN/m ,流量Q = 0.15m /s,不計彎管段的水頭損失，求固定此彎管所需要的水平力及其方向。習題3-20圖習題3-19圖3-21射流以速度V0噴射至固定平面壁上，分成兩股水流流出沖擊區(qū)（習題 3-21圖），射流方向與固定平面壁成a角，若流動在一個水平面上，并忽略水流沿平面壁流動時的摩阻力，試求Q1與Q2,并證明沿著射流方向施加于平面壁上的壓力為R = PQv0 sin2 a 。習題3-21圖習題3-22圖3 ,3-22水平方向射流，流量Q =0.036m /s ,流速v =

20、 20m/s ,受垂直于射流軸線方向的平板的阻擋，3 ,截去流量Q1 =°.012m /s,并引起射流其余部分偏轉(zhuǎn)，不計射流在平板上的阻力，試求射流的偏轉(zhuǎn)角及對平板的作用力。3-23射流以相同的速度 v和流量Q分別射在三塊不同的擋水板上（習題3-23圖，圖中1a取不同值），然后分成兩股沿板的兩側(cè)水平射出。如不計板面對射流的阻力，試比較三塊板上作用力的大小。習題3-23圖3-24如習題3-24圖所示的閘下出流，平板閘門寬 b = 2m,閘前水深h1=4.0m,閘后收縮段面水深3 . h2 =0.5m ,出流重Q =10m /s ,不計摩擦阻力。試求水流對閘門的作用力。習題3-24圖第四

21、章思考題1、因次分析有何作用？2、瑞利法和兀定理各適用于何種情況？3、基本物理量的選擇有哪些依據(jù)？4、兩液流相似應(yīng)滿足哪些條件？5、有哪些常用的相似準則？習題du 4.1 根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定理T推導動力粘度n、運動粘度v的量綱和單位。dy4.3 實驗表明，流動有層流和紊流兩種狀態(tài)，流態(tài)相互轉(zhuǎn)化時的流速稱為臨界流速。已知恒定有壓管 流的下臨界流速 v”與管徑d、流體密度P、流體動力粘度”有關(guān)。 試用量綱分析法求出它們的函數(shù)關(guān)系。4.4 已知總流邊界單位面積上的切應(yīng)力T。與流體密度P、動力粘度”、斷面平均流速U、管徑d及表面粗糙突出高度 有關(guān)。試分別用瑞利法和 冗定理求 飛的表達式。4.5 文丘里管

22、喉管處的流速 V2與文丘里管進口斷面直徑 di、喉管直徑d2、流體密度P、動力粘度n及兩斷面間壓差A(yù)p有關(guān)，試用冗定理求文丘里管通過的流量Q的表達式。4.6 實驗觀測得知，矩形薄壁堰的流量Q與堰上水頭H、堰寬b、重力加速度g等有關(guān)。試用冗定理分析堰流流量公式的結(jié)構(gòu)形式。 34.7 溢水堰模型設(shè)計長度比尺 =25 ,當在模型上測得流量為 Qm = 0.18m / s時，水流對堰體的推力Fm =300N ,求實際流量和推力。4.8 在某泄洪閘模型試驗中，已知乙 = 36 ,模型流量Qm = 0.75m3 / s ,測得模型躍前斷面水深 8cm,流速為1.45m/s,試求：原型流量 Qp；原型躍前斷

23、面流速 Up；原型水躍高度 ap。3 .4.9 設(shè)有一輸油管，管徑 dp =500mm,管長lp =100m,管中油的流量 Qp=0.1m Is?，F(xiàn)用20c 的水作模型中的流體，模型管徑dm = 25mm。已知20c水的運動粘度vm =1.003xl0-m2/s , 20C 油的運動粘度np =150Ml0£m2/s。試求模型中管長lm和模型流量Qm。4.10 某橋墩長度lp = 24m ,橋墩寬度bp =4.3m ,兩橋墩距離Bp =90m ,水深hp =8.2m ,平均流 速vp =2.3m。設(shè)制作模型的長度比尺九=50 ,試求模型尺寸及模型平均流速和流量。4.11 某d=20c

24、m的水平輸油管道，輸送原油，運動粘度v= 0.42cm2/s,流量Q=12.5L/s。若用10C的水在管徑為 5cm的管道上按粘滯力相似準則進行試驗。并測得3m長試驗管道上測壓管水面下降2.5cm,試求模型流速和 24m長原型管道上的水頭損失。 32 一4.12 某水平輸油管道，管徑d = 50cm,長度L=80m,流重Q=0.49m /s,運動粘滯系數(shù)v = 1.5cm /s, 在兀=20的模型上用20 c的水做試驗，并測得2m實驗管段上測壓管水面下降 1.6cm。試求模型長 度、流速以及原型管壁上的切應(yīng)力。4.13 有一長500m,直徑5m的泄洪隧洞，洞中水流屬紊流粗糙區(qū)，現(xiàn)需進行模型試驗

25、。要求：（1）說明按何種相似準則設(shè)計模型，并寫出其相似準則表達式；（2）按相似準則導出流速、流量、力及糙率比尺的表達式。第五章思考題1、水頭損失由哪幾部分組成？產(chǎn)生水頭損失的原因是什么？2、雷諾數(shù)與哪些因素有關(guān)？當管道流量一定時，隨管徑的加大，雷諾數(shù)是增大還是減?。慨敼軓揭欢〞r，隨著流量的逐漸增大，雷諾數(shù)是如何變化的？3、雷諾數(shù)的物理意義是什么？為什么能起到判別流態(tài)的作用？4、為什么不直接采用臨界流速作為判別層流、湍流的標準？l v25、圓管層流沿程水頭損失與速度的一次方成正比，而管流的達西公式hf= 一，兩者是否相矛d 2g盾？為什么?6、管道斷面面積均為 A （相等），斷面形狀分別為圓形、

26、正方形和矩形，若水流為恒定均勻流，水的相互關(guān)系。如果沿程阻力系數(shù) 上也相等，試分析三管力坡度J相同，試分析三者的邊壁切應(yīng)力道通過流量的相互關(guān)系。思考題6圖7、湍流的主要特征是什么？紊流中運動要素的脈動是如何處理的？湍流研究中為什么要引入時均的概念？8、層流和紊流過流斷面上的流速分布規(guī)律有何差異？造成差異的原因是什么？9、什么是粘性底層？其厚度 8 0與哪些因素有關(guān)？它對實際流動有何意義?10、沿程水頭損失系數(shù) 人與哪些因素有關(guān)？其變化規(guī)律是怎樣的？11、有一圓管如圖所示，長度L,水頭H,沿程水頭損失系數(shù) 九，流動處于阻力平方區(qū)（不計局部 損失），現(xiàn)擬將管道延長（d不變）&L,試問水平伸

27、長 Al和轉(zhuǎn)彎延長Al,哪一種布置流量較大?思考題11圖12、什么是當量粗糙度？13、局部水頭損失系數(shù)與哪些因素有關(guān)？選用時應(yīng)注意什么?5.1 某輸水管道直徑 d=100mm已知水的運動粘度 v =0.01cm2/s,沿程水頭損失系數(shù) 九= 0.025,流程L= 10m的水頭損失hf =0.2m,求管壁處切應(yīng)力,并判別流動是層流還是紊流。5.2 有一管路系統(tǒng)如習題 5.2 圖所示，已知：di = 400mm, d2 =d3 =d4 = 200mm , l=100m, l2=40m, l3=8m, l4=100m,。=0.5, J=0.25,，3=，4=0.3, n = 0.013。求：（1）

28、流量金? （ 2）第一根管道周界上的內(nèi)摩擦力 人。習題5.2圖5.3 有一輸油管，管長l =100m,管徑d=5cm,已知油的密度 P= 930kg/m3,動力粘滯系數(shù) n=0.072N s/m2。當通過輸油管的流量 Q=0.005m3/s時，判斷液流的型態(tài)，計算輸油管的沿程水頭損失h f。5.4 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)?0mm,管中液流型態(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，水管直徑為多大？5.5 一圓管，在管內(nèi)通過運動粘度 v = 0.013cm2/s的

29、水，測得通過的流量為Q = 35cm3/s,如在管長15m的管段上測得水頭損失為 2cm,試求該圓管內(nèi)徑 d。5.6 水管直徑d = 100mm,管中水流流速v =100cm/s,水溫T =10°C，試判別其流動型態(tài)。5.7 某管道直徑d =50 mm通過溫度為10 C燃料油，燃油的運動粘滯系數(shù)u =5.16 x 10-6m/s ,試求保持層流狀態(tài)的最大流量Qma x。5.8 有三根直徑相同的輸水管，管道的直徑 d =10cm,通過的流量 Q =15L/s,管長L =1000m,各管的 當量粗糙度分別為 A 1=0.1mm, A 2=0.4mm, A 3=3mm水溫為20C,試求各管

30、中的沿程水頭損失。5.9 有兩根管徑d、管長l和管材相同的管道，一根輸送運動粘滯系數(shù)較小的水，另一根輸送運動粘滯系數(shù)較大的油，試問（1）如果兩個管中液體流速相等，它們的沿程水頭損失是否相等？ （2）如果兩個管中液體的雷諾數(shù)相等，它們的沿程水頭損失是否相等？5.10 已知某有壓輸水管道，管長為30m,管彳仝為200mm管壁當量粗糙度 0.2mm,水溫6C,問當流量為24L/S時，沿程水頭損失為多少？第六章思考題1、如何區(qū)別小孔口和大孔口？它們各有什么特征？2、當作用水頭H、直徑d相等時，管嘴出流和孔口出流的流量是否相同？為什么？3、什么是有壓管流？其水力特征是什么？4、短管和長管是如何定義的？有

31、壓管流計算中為什么要引進短管和長管的概念？5、圖示兩個容器由兩根直管相連，兩管的管徑、管長及糙率均相同，通過的流量是否相等， 為什么？三j一H思考題5圖6、簡單管道自由出流與淹沒出流的流量系數(shù)有何差異？在管道布置、管徑、管長和管材一定的管路中，能否通過增大流量系數(shù)來增加通過管道的流量？7、為什么要考慮水泵和虹吸管的安裝高度？8、什么是水泵的揚程？如何計算水泵的揚程？9、何謂水擊，產(chǎn)生水擊的原因是什么？水擊在傳播過程中有什么特征？10、什么是直接水擊和間接水擊？直接水擊壓強如何計算？習題6.1 水箱側(cè)壁開一圓形薄壁孔口，直徑 d=5cm,水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4.0m。已知孔口的流速

32、系數(shù) ”0.98,收縮系數(shù)e =0.62,求孔口出流收縮斷面的流速血、流量Q和水頭損失與。6.2 水從A水箱通過直徑為10cm的薄壁小孔流入 B水箱，流量系數(shù)為 0.62 ,設(shè)上游水箱的水面距 孔口中心的距離為 H=3.0m,保持不變。試分別求：（1）B水箱中無水時；（2）B水箱中水面距孔口中 心的距離為H2=1.0m時，通過孔口的流量。習題6.2圖6.3 有一直徑為d = 0.2m的圓形銳緣薄壁小孔口，其中心在上游水面下的深度H=3.0m,行進流速vo =0.5m/s流速，孔口出流為全部完善收縮的自由出流，求孔口出流量Q。6.4 在水池中設(shè)置一根泄水管如習題6.4圖所示，管長l =4.0m,

33、管口處的水頭 H=6.0m,現(xiàn)需要通過流量Q=2m/s,若流量系數(shù)N =0.82,試求所需管徑d,并求管中水流收縮斷面處的真空度。習題6.4圖6.5 如習題6.5圖所示，兩水箱用直徑為 di=50mm的薄壁孔口連通，右側(cè)水箱的底部接一個直徑 d2=30mnm勺圓柱形管，長l=0.1m ,孔口左側(cè)水箱水深 H=4.0m,水流保持恒定，求管嘴流量和右側(cè)水箱水深Hbo習題6.5圖習題6.6圖6.6 如習題6.6圖所示，矩形平底船寬B=2.0m,長L=4.0m,深H=0.50m,船重1800kg,船的底部有個直徑為d=8mm勺小孔，流量系數(shù)為 0.62 ,問需要多長時間船將沉沒？6.7 如習題6.7圖

34、所示，水從封閉水箱上部經(jīng)直徑 d1 =30mm的孔口流至下部，然后經(jīng)d2=20mm的圓柱形管嘴排向大氣，管嘴長l =4d2,流動恒定后，水深h1 = 2.0m,水深h2 =3.0m,上水箱的壓力表讀數(shù) pM =49kN/m2,求流量Q和下水箱水面上的空氣壓強pxo習題6.7圖6.8有一等直徑的虹吸管如習題習題6.8圖6.8圖所示，（1）試定性繪出總水頭線和測管水頭線；（2）在圖上標出可能產(chǎn)生的負壓區(qū)；（3）在圖上標出真空值最大的斷面位置。6.9 利用虹吸管將渠道中的水輸送到集水池，如習題 6.9圖所示。已知管徑 d= 300mm,管長li =260m,管長I? =40m,沿程阻力系數(shù) % =

35、% = 0.025。濾水網(wǎng)、折管、閥門、出口的局部 損失系數(shù)分別為 1=3.0、七2=勺=0.55、£=0.17、勺=1.0。渠道與集水池的恒定水位差 z=0.54m。虹吸管允許的真空高度 =7.0水柱。 試求虹吸管的輸水流量 Q和允許安裝高度hs。6.10 水泵抽水系統(tǒng)如習題 6.10圖所示，流量 Q=0.062m/s ,管徑為d = 200mm, h1=3.0m, h2 =17.0m, h3 =15.0m ,管長 l =12.0ml=12m,局部阻力系數(shù)濾水網(wǎng) 。1 =3 , 90o彎頭，2 =0.21 , 30。折角，3 =0.073,出口，4 =1 ,沿程阻力系數(shù)0 =0.0

36、23,求水泵的揚程Hm習題6.9圖習題6.10圖6.11 如習題 6.11圖所示離心泵實際抽水量Q = 0.0081m3/s,吸水管長度|a=7.5m,直徑da =100mm,沿程阻力系數(shù) 九= 0.045,局部阻力系數(shù)為：底閥 ，1=7.0 ,彎管 J =0.27,如果允許吸水真空高度 hv】=5.7m ,求水泵的允許安裝高度 hs。習題6.11圖苴習題6.12圖6.12 如習題6.12圖所示，水箱中的水通過垂直管道向大氣出流，設(shè)水箱水深為h,管道直徑為d,長度為l ,沿程阻力系數(shù)為 九，總局部阻力系數(shù)為，求：（1）在什么條件下流量 Q不隨管度l的變 化而變化？ （2）什么條件下流量 Q隨管

37、長l的增大而增加？ （3）什么條件下流量 Q隨管長l的加大而 減小？6.13 設(shè)水流由水箱經(jīng)水平串聯(lián)管路流入大氣，如習題 6.13圖所示。已知 AB管段直徑d1 = 0.25m,沿程損失系數(shù) 九=0.4, BC管段直徑d2=0.15m,沿程水頭損失系數(shù) 九=0.5,進口局部損失系數(shù)J =0.5,突然收縮局部損失系數(shù) J =0.32 （以V2計算），試求管內(nèi)流量 Q。習題6.13圖6.14 水池A和B的水位不變，用兩根管徑不同的管道相連接，如習題6.14圖所示，管徑d1 = 150mm,d2 = 250mm ,管長l1 =10m , L =15m ,兩水池水面高差為H=8m兩管道沿程阻力系數(shù)%

38、=0.045, % =0.04,求通過管道的流量，并繪制測壓管水頭線及總水頭線。6.15 一水泵向習題 6.15圖示水平串聯(lián)管路的 B、C D三處供水，D點要求的自由水頭 hz=10m已知：流量 qB =0.025m3 / s, qC = 0.015m3 / s, qD = 0.010m3 / s,管徑 d1 = 250mm , d2 = 150mm ,d3=100mm,管長l1 = 700m, l2 = 400m, l3 =500m,求水泵出口所需的水頭值。習題6.14圖習題6.15圖6.16 水塔供水管路布置如習題6.16圖所示，采用鑄鐵管輸水，nM=0.0125, C 點所需的自由水頭H

39、Z=14mm 已知出流量為 qB=25L/s , qc=15L/s ,管長 11 = 700m , l2 =400m, l3 = 500m , l4 = 300m , 管徑d=250mm, d3 =150mm , d3=100mm, d4=100mm ,計算并聯(lián)管路中各流量及所需 的水頭H0OIL1 d 1 L2 d2L4 d4L3 d3qBqc習題6.16圖習題6.17圖6.17 如習題6.17圖所示枝狀管網(wǎng)，已知 1、2、3、4、點地面和水塔地面標高相同，點 5較各點高 7m,各點所需的自由水頭 也均為14nl管度L1=L=300m, L3=250m,L4=350mi L5=400m,采用

40、普通鑄鐵管 輸水，各節(jié)點出流見圖，求各管段管徑及水塔高度。（管段流速采用經(jīng)濟流速， d< 400mm時，v = 0.6 0.9m/s , d 之400mm時，v = 0.9 1.4m/s）。第七章思考題1、明渠均勻流的基本特性和產(chǎn)生條件是什么？從能量觀點分析明渠均勻流為什么只能發(fā)生在正坡長渠道中？2、兩條明渠（均為均勻流），通過的流量、底坡和糙率均相同，但底寬不同，試分析正常水深的大 小。3、什么是水力最佳斷面？它是否渠道設(shè)計中的最佳斷面？為什么？4、什么是允許流速？為什么在明渠均勻流水力計算中要進行允許流速的校核？5、從明渠均勻流公式導出糙率的表達式，并說明如何測定渠道的糙率。6、明渠

41、水流的三種流態(tài)有什么特征？如何判別緩流、急流和臨界流？7、什么是斷面比能？它與單位重量液體的總機械能有何異同？在明渠均勻流中，斷面比能Es和單位重量液體的總機械能 E沿流程是怎樣變化的？比能曲線有何特征？8、什么是臨界水深和臨界底坡，如何計算？9、佛汝德數(shù)的物理意義是什么？為什么可用它判別明渠水流的流態(tài)？10、對于棱柱體渠道，當流量一定時，臨界水深是否唯一？為什么？11、“緩坡渠道只能產(chǎn)生緩流。陡坡渠道只能產(chǎn)生急流”，這句話是否正確？為什么？12、在緩坡渠道上，下列哪些流動可能發(fā)生，哪些流動不可能發(fā)生？均勻緩流；均勻急流；非均勻緩流； 非均勻急流。13、在陡坡渠道上，下列哪些流動可能發(fā)生，哪些

42、流動不可能發(fā)生？均勻緩流；均勻急流；非均勻緩流； 非均勻急流。14、試敘述水躍的特征和產(chǎn)生的條件。如何計算矩形斷面明渠水躍的共軻水深？在其它條件相同的情況下，當躍前水深發(fā)生變化時，躍后水深如何變化？15、試說明12種水面曲線的一般規(guī)律。在定性繪制水面曲線時，常見的控制斷面有哪些？習題7.1 一梯形混凝土渠道，按均勻流設(shè)計。已知 Q為35m3/ s , b為8 .2m , m為1.5, n為0.012及i為 0.00012，求 h。7.2 一梯形灌溉土質(zhì)渠道，按均勻流設(shè)計。根據(jù)渠道等級、土質(zhì)情況，選定底坡i= 0.001, m= 1.5,n= 0.025 ,渠道設(shè)計流量 Q = 4.2 m3/s

43、,并選定水深 h為0.95 m,試設(shè)計渠道的底寬b。7.3 紅旗渠某段長而順直，渠道用漿砌條石筑成（ n= 0.028）,斷面為矩形，渠道按水力最佳斷面設(shè)1一，、一計，底寬b= 8 m，底坡i=，試求通過流量。80007.4 有一矩形斷面混凝土渡槽（n =0.014）,底寬b=1.5m,槽長L = 116.5m。進口處槽底高程Zi =52.06m ,當通過設(shè)計流量 Q = 7.65m3/s時，槽中均勻流水深 h° =1.7m ,試求渡槽底坡和出口槽底高程z2 ?7.5 有一環(huán)山渠道的斷面如圖所示，水流近似為均勻流，靠山一邊按1 : 0.5的邊坡開挖（巖石較好，n1為0 .0275 ）

44、,另一邊為直立的漿砌塊石邊墻血為0.025，底寬b為2 m ,底坡i為0.002 ,求水深為l.5 m時的過流能力。7.6 有一矩形斷面渠道均勻流，底寬 b =10 m,水深h = 3 m ,糙率n = 0.014,底坡i=0.001 。如流 動在紊流粗糙區(qū)，求謝才系數(shù)C和流量Q,并判別是急流還是緩流。7.7 有一矩形斷面渠道，底寬 b=1.5m,底坡i= 0.0004,糙率n = 0.014,當槽中均勻流水深 ho=1.7m 時，試求通過的流量 Q ,并判別是急流還是緩流。7.8 有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率 n = 0.022,寬b = 6m,當Q = 14.0m3/s時，渠中均勻水深

45、 h =2m,試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。7.9 某有機玻璃矩形斷面明渠，底寬 b= 0.15m，水深h = 0.065m,渠底坡i =0.02,均勻流時測 得流量Q =20L / s，試求渠道的粗糙系數(shù)n值。7.10 為收集某土質(zhì)渠道的糙率資料，今在開挖好的渠道中進行實測：流量Q=9.45m3/s,正常水深h0 =1.20m,在長L = 200m的流段內(nèi)水面降落 z=0.16m,已知梯形斷面尺寸b=7.0m,邊坡系數(shù)m=1.5m,試求糙率n值？7.11 某矩形斷面渠道，通過的流量為Q=30m3/s,底寬為b=5m,水深為h=1m,判斷渠內(nèi)水流是急流還是緩流？如果是急流，試計算發(fā)生水躍的躍后水

46、深是多少。7.12 證明：當斷面比能 Es以及渠道斷面形式、尺寸（b,m）一定時，最大流量相應(yīng)的水深是臨 界水深。7.13 定性繪出習題7.13圖示棱柱形明渠的水面曲線，并注明曲線名稱。（各渠段均充分長，各段糙率相同）習題13圖習題7.14圖7.14 矩形斷面渠道，如習題 14圖所示。已知閘前水深 H =14m,閘門開啟高度 e = 1m,渠道 底寬b = 3m ,閘孔垂直收縮系數(shù) 80 0.62,閘門局部水頭損失系數(shù) 二=0,兩段渠道的底坡 分別為：k =0, i2 =0.05,渠道糙率n = O.04,不計閘前行進流速，試判別第二段渠道中的 水流為緩流或急流？并定性繪出兩段渠道中的水面曲線

47、（兩段渠道均充分長）。（提示：能量方程求出流量，在求出臨界水深以及臨界底坡）7.15 連接水庫與水電站的引水渠道長l=15km,Q=50m3/s,渠道斷面為梯形，底寬 b=10m,邊坡m=1.5,n=0.025,I=0.0002,已知渠道末端水深 hn=5.5m,試繪制渠道水面曲線。第八章思考題1、堰流和閘孔出流的水力特點是什么？2、堰流有哪些類型？如何判別？在工程中各有什么應(yīng)用？3、堰流的計算公式中，各系數(shù)項表示什么相關(guān)情況？4、為什么不能采用恒定總流的動量方程式來推導堰流基本計算公式？5、設(shè)計和使用無側(cè)收縮矩形薄壁堰需要注意哪些問題？為什么？6、影響堰流過流能力的因素有哪些？7、寬頂堰的淹

48、沒條件是什么？8、試在下圖中繪出寬頂堰淹沒出流時的水面曲線示意圖。思考題6圖9、為什么無坎寬頂堰水力計算，不計算側(cè)收縮系數(shù)?習題8.1 無側(cè)收縮的矩形薄壁堰自由出流，堰寬b = 0.4m,上游堰高R = 0.6m,如果通過堰的流量Q =0.122m3/s,求堰頂水頭 H。8.2 有一無側(cè)收縮的直角三角形薄壁堰，堰底高程為94m,下游水位為93.8m,如果薄壁溢流時測得上游水位為94.2m ,求流量Q。8.3 某模型實驗采用西伯利第（Cippoletti ）堰測量流量，如果通過堰的流量Q = 326L/s,堰口寬度b=0.4m,求堰頂水頭 H。8.4 模型實驗采用矩形薄壁堰測量流量，薄壁堰高p

49、= 0.6m,寬b = 1.2m。如果實驗室水槽寬B =1.2m,通過堰的流量 Q =0.020.5m3/s時，堰均為自由出流，請確定堰頂作用水頭 H的范圍。8.5 某砌石攔河溢流壩采用折線型實用堰剖面，已知堰寬與河寬均為30m,上、下游堰高P1 =P2 =4m ,堰頂厚度2 =2.5m。堰的上游面為鉛直面，下游面坡度為1:1 ,堰上水頭H =2m,下游水面在堰頂以下 0.5m,求通過溢流壩的流量。（流量系數(shù) m = 0.38）8.6 某斷面面積很大的水庫設(shè)立的溢洪道采用WE鉀實用堰，堰剖面如圖（習題 8.1圖）所示。已He知堰上作用水頭與設(shè)計水頭相等，即0- =1且H =2m ,上、下游堰局P1 = P2 =4m ,溢洪道共設(shè)Hd124孔，閘墩墩頭形狀為半圓形，邊墩為矩形，每孔堰寬2 =2.5m。如果下游水深 H =2m,求通過溢洪道的總流量。習題8.1圖8.7 有一折線型堰，堰頂厚度 1 =15m