【水力學(xué)】-四川大學(xué)《水力學(xué)》試題2

一、是非題（）（本大題分15小題，每小題1分，共15分）1、在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的條件下，液體中各種物理量的變化是連續(xù)的。2、相對(duì)壓強(qiáng)可以大于、等于或小于零。3、重力與其它質(zhì)量力同時(shí)作用時(shí)，等壓面為水平面。（（（）））4（）5、液體的粘性是引起液流水頭損失的根源。（）6、區(qū)別薄壁堰、實(shí)用堰和寬頂堰，只取決于堰壁厚度。（）7、謝才系數(shù)C的單位是m。（）8、在滲流模型中，任意一微小過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄鶟B流流速u(mài)應(yīng)比該斷面實(shí)際滲流的真實(shí)斷面平均流速u(mài)小。 （ ）9、局部水頭損失系數(shù)可用尼古拉茲的試驗(yàn)圖來(lái)分析說(shuō)明其規(guī)律。 （ ）10、總流連續(xù)方程vA1

vA2 2

對(duì)恒定流和非恒定流均適用。 （ ）11、有壓長(zhǎng)管道是認(rèn)為水頭全部消耗在沿程水頭損失上。 （ ）12、均勻緩流只能在緩坡上發(fā)Th，均勻急流只能在陡坡上發(fā)Th。 （ ）13、串聯(lián)長(zhǎng)管道各管段的水頭損失可能相等，也可能不相等。 （ ）14、液體流動(dòng)時(shí)流線相互平行，該流動(dòng)一定為均勻流動(dòng)。 （ ）15、其它條件相同時(shí)，實(shí)用堰的流量系數(shù)大于寬頂堰的流量系數(shù)。 （ ）二、單項(xiàng)選擇題（填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào)）（本大題分8小題，每小題2分，共16分）1、靜止液體中同一點(diǎn)各方向的壓強(qiáng) （ ）（1）數(shù)值相等； （2）數(shù)值不等；（3）僅水平方向數(shù)值相等； （4）鉛直方向數(shù)值最大。2、公式不能用于 （ ）（1）均勻流； （2）急變流；（3）明渠流； （4）管流。3、圖示為兩種液體盛于容器中、且密度2＞1，則A、B兩測(cè)壓管中的液面必為 （ ）（1）B管高于A管； （2）A管高于B管； （3）AB兩管同高。4Ldqh>h1 2則兩管糙率n與n的關(guān)系為 （ ）1 2（1）n＞n； （2）n＜n；1 2 1 2（3）n=n (4)無(wú)法確定。1 25、圖示容器內(nèi)有一放水孔，孔口設(shè)有面積為A的閥門(mén)ab，容器內(nèi)水深為h，則閥門(mén)所受靜水總壓力為 （ ）（1）； （2）； （3）2A； （4）2A6、在圖示并聯(lián)管道中，當(dāng)流量qv1qv212hf1與hf2的關(guān)系是 （ ）（1）hf1hf2 （2）hf1hf2 （3）hf1＝hf2 （4）無(wú)法確定7、長(zhǎng)度L＝1000m的有壓管道。發(fā)Th水擊時(shí)的水擊波速a＝1000m/s，則水擊相長(zhǎng)為 （ ）（1） （2） （3） （4）8、恒定平面勢(shì)流中，組成流網(wǎng)的流線與等勢(shì)線的關(guān)系是 （ ）（1）相交 （2）正交 （3）共軛 （4）斜交三、填空題（在空格中填寫(xiě)正確答案）（本大題分5小題，共10分）1、在 流中，流線不隨時(shí)間變化，流線與 線相重合。2、薄平板順流放置時(shí)，其阻力以 阻力為主。薄平板垂直于流向放置時(shí)，其阻力以 為主。3、運(yùn)動(dòng)要素隨 而變化的液流稱(chēng)為非恒定流。4、作用于靜止（絕對(duì)平衡）液體上的面積力有 ，質(zhì)量力有 。5、滲流系數(shù)k與 有關(guān)，它的物理意義是 。四、作圖題（在題圖上繪出正確答案）（本大題分4小題，每小題6分，共24分）1、繪出圖中曲面上水平分力的壓強(qiáng)分布圖和垂直分力的壓力體圖。2、定性繪出圖示管道的總水頭線和測(cè)壓管水頭線。3、如圖示的無(wú)壓漸變滲流浸潤(rùn)線，如有錯(cuò)誤加以改正。4、定性繪出圖示棱柱形明渠的水面曲線。（各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同）五、根據(jù)題目要求解答下列各題（435）1（8）某輸水管道直徑d＝100mm，已知水的運(yùn)動(dòng)粘度2/s，沿程水頭損失系數(shù)0.025，流程L＝10m的水頭損失h 0.2m，求管壁處切應(yīng)力 ，并f 0判別流動(dòng)是層流還是紊流。2（11）從水箱接一橡膠管道及噴嘴（如圖D＝，d=。H＝h＝。用壓力表測(cè)得橡膠管與噴嘴接頭處的wp＝cm2。如用手握住噴嘴，需要多大的水平力？（v≈0，取動(dòng)能0校正系數(shù)均為1）3（8）已知某流場(chǎng)的流速勢(shì)為（2）流函數(shù)方程

a(x22

y2a（1）uux y4（8）有一鑄鐵管，直徑D＝200mm，管壁厚度10mm，管道末端閥門(mén)全開(kāi)時(shí)管中流速v=s。當(dāng)管道末端閥門(mén)瞬時(shí)完全關(guān)閉，求水擊壓強(qiáng)。已知鑄鐵管彈性系數(shù)0E=×1010N/m2，水的彈性系數(shù)K＝×108N/m2。 （8分）一、是非題（）（本大題分15小題，每小題1分，共15分）1、水力學(xué)是研究液體機(jī)械運(yùn)動(dòng)和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。（）2、當(dāng)液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)必定存在真空。（）3、紊流可以是均勻流，也可以是非均勻流。（）4、謝才系數(shù)C的單位是m。（）5、在原條件保持不變的情況下，增加并聯(lián)支管的條數(shù)，可以增大輸水總流量。（ ）6、當(dāng)管流過(guò)水?dāng)嗝媪魉俜蠈?duì)數(shù)規(guī)律分布時(shí)，管中水流為層流。 （ ）7、在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的條件下，液體中各種物理量的變化是連續(xù)的。（ ）8、對(duì)于實(shí)用堰與寬頂堰，只要下游水位不超過(guò)堰頂時(shí)，就一定是自由出流。（ ）9阻力平方區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)與斷面平均流速v的平方成正比（ ）10、滲流中模型流速與真實(shí)流速數(shù)值相等。 （ ）、在管道水力計(jì)算中，所謂“長(zhǎng)管”就是說(shuō)管很長(zhǎng)，所謂“短管”就是管道很短。（）12（）13、相對(duì)靜止液體中的等壓面可以是傾斜平面或曲面。（）14、并聯(lián)長(zhǎng)管道各管段的流量一定不相等。（）x15、不可壓縮液體連續(xù)性微分方程uxuyuz

0只適用于恒定流。x y z（ ）二、單項(xiàng)選擇題（填寫(xiě)唯一正確答案的編號(hào)）（8216）1、理想液體是 （ ）（1）粘性大的液體； （2）服從牛頓內(nèi)摩擦定律的液體；（3）沒(méi)有粘性的液體； （4）具有粘性的不可壓縮液體。2、盛水容器aba（b）所示，其底部壓強(qiáng)分別為p和p。若兩容器內(nèi)水深相等，則p和p的關(guān)系為 （ ）a b a b（1）p＞ p； （2）p＜p;a b a b（3）p=p （4）無(wú)法確定。a b3、靜水壓力的方向 （ ）（1）與受力面平行； （2）與受力面斜交；（3）與受力面外法線方向一致； （4）與受力面內(nèi)法線方向一致。4、平底棱柱形明渠的水躍函數(shù)(h)與(h)的關(guān)系是 （ ）（1）(h) ＝(h) （2）(h)＞(h)（3）(h＜(h) （4）無(wú)法確定5、緩坡上發(fā)Th均勻流必定是 （ ）（1）緩流 （2）緩變流 （3）急流 （4）臨界流6、有一薄壁圓形孔口。已知孔口直徑d＝10cm，則屬于小孔口出流的相應(yīng)水頭為 （ ）（1） （2） （3） （4）7、寬頂堰流量系數(shù)m的最大值為（ ）（1） （2） （3） （4）8、流函數(shù)（1）在等勢(shì)面上為常量 （2）只有無(wú)旋流動(dòng)中才存在（3）沿流線為常量 （4）表達(dá)了速度與壓強(qiáng)的關(guān)系三、填空題（在空格中填寫(xiě)正確答案）（本大題分4小題，每空1分，共10分）1、液體不能保持固定的形狀，但能保持固定的 。2、液體微團(tuán)運(yùn)動(dòng)的基本形式可分為三種，即 。與剛體運(yùn)動(dòng)相比，不同之處在于剛體不存在 。3、滲流系數(shù)k的單位是有關(guān)。4、水在土壤中的形態(tài)有、、、、。四、作圖題（在題圖上繪出正確答案）（本大題分4小題，每小題6分，共24分）1AB2（各渠段均充分長(zhǎng)，各段糙率相同）3、定性繪出圖示短管道的總水頭線和測(cè)壓管水頭線，并標(biāo)明符號(hào)。41－12－2五、根據(jù)題目要求解答下列各題1（4）寫(xiě)出圖示不透水層上均質(zhì)土壩滲流區(qū)各邊界的邊界條件。2（8）d＝10cmd=5cm。1 2h=3mE1 2 3點(diǎn)的壓強(qiáng)。（取動(dòng)能校正系數(shù)＝1）3（8）a＝，H＝1m，h=，渠b=1m，如圖所示。水流過(guò)坎時(shí)的水頭損失h=(v2/2g)(vwqABF（取動(dòng)能動(dòng)量校正系數(shù)均為1）v4（15）已知不可壓縮液體在圓管中的流速分布公式為u

4

(r20

r2)（1）是恒定流還是非恒定流動(dòng)？（2）是均勻流還是非均勻流？（3）是否滿足連續(xù)性微分方程？（4）有無(wú)線變形？（5）是有旋流還是無(wú)旋流動(dòng)？（6）有無(wú)剪切變形？PAGEPAGE9/9一、緒論

814水力學(xué)

GungiPeng2016.11.221.牛頓內(nèi)摩擦定律τ=μ????（????為角變形率或流速梯度，???? ????μρ（注意各物理量單位）2.牛頓內(nèi)摩擦定律的適用條件為牛頓液體層流運(yùn)動(dòng)3.F=τA（F）4.圓F= ??2????????；M= ??2??????????5.賓漢塑性流體切應(yīng)力與切應(yīng)變率也成線性關(guān)系，但不過(guò)原點(diǎn)，牛頓流體過(guò)原點(diǎn)。（p7圖）6.表面力：壓力、切力。質(zhì)量力：重力、慣性力。7.液體在流動(dòng)(連續(xù)不斷變形)過(guò)程中，其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)抵抗，液體在流動(dòng)狀態(tài)下抵抗剪切的性質(zhì)稱(chēng)為液體的粘性（又稱(chēng)粘滯性）二、水靜力學(xué)1.靜水壓強(qiáng)：垂直指向作用面，一點(diǎn)壓強(qiáng)各方向數(shù)值相等。2.平衡微分方程：dP=ρ（xdx+ydy+zdz），當(dāng)dP=0，即等壓面，質(zhì)量力與等壓面垂直。3.液體處于相對(duì)平衡：1.等壓面水平，只有重力作用；2.等壓面為斜面，重力和慣性力（產(chǎn)生水平加速度）作用；3.等壓面為旋轉(zhuǎn)拋物面，重力和慣性力（離心力）作用4.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101.4KN/m2，絕對(duì)壓強(qiáng)等于標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)加相對(duì)壓強(qiáng)5.真空高度與真空壓強(qiáng)的換算，P=ρgh，真空壓強(qiáng)=∣負(fù)壓∣6.靜止液體基本方程：z+??????

=??，靜止液體中任一點(diǎn)相等。7.解析法：平面上壓力計(jì)算：P=APc，即受壓平面形心壓強(qiáng)。與放置方向無(wú)關(guān)，只與形心位置有關(guān)。yd=yc+

????

。矩形：Ic=

1bh3，圓：Ic=1πr412 48.壓力圖法：P=Ωb，壓強(qiáng)分布圖面積。壓強(qiáng)分布：三角形e=1/3h，梯形：e=a21+23 1+29.曲面：Px=PxcAx；Pz=ρgV，p=???? 2+????2，θ=arctan????????10.虛壓力體：水面和壓力體在兩側(cè)，實(shí)壓力體在同側(cè)三、液體一元恒定總流基本原理1t）2.均勻流與非均勻流：流場(chǎng)中位于同一流線上各質(zhì)點(diǎn)的流速矢量不沿程變化（流線不相交）為均勻流，反之為非均勻流。非均勻流可以分為漸變流和急變流（有無(wú)遷移加速度）3.元流：微小流管中的液流4.總流：由無(wú)數(shù)元流集合而成的整股水流稱(chēng)為總流5.一元流與三元流：液體的運(yùn)動(dòng)要素僅是一個(gè)坐標(biāo)變量的函數(shù)，這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為一元流，運(yùn)動(dòng)要素是三個(gè)坐標(biāo)變量的函數(shù)，稱(chēng)三元流67.跡線：同一質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)段的運(yùn)動(dòng)軌跡線8.連續(xù)方程：V1A1=V2A29.能量方程：z1+??1+????12

+?? =z2+??2????22+??；hw=hf（沿程）+hj（局部）???? 2??

???? 2??10?P2+R=ρQβ2v2?β1v1；R11.動(dòng)能/動(dòng)量校正系數(shù)，越不均勻越大，因此層流遠(yuǎn)大于紊流12.同一管流斷面上，動(dòng)能校正系數(shù)α比動(dòng)量校正系數(shù)β大13.過(guò)水?dāng)嗝嫔系膲簭?qiáng)大小與基準(zhǔn)面選擇無(wú)關(guān)14.均勻流斷面上（非“流場(chǎng)內(nèi)”）的壓強(qiáng)分布規(guī)律與靜水壓強(qiáng)規(guī)律相同四、層流和紊流、液流阻力和水頭損失1.管流：Re=????，小于2300為層流，大于2300為紊流，Re=????

=??1?? ??2.明渠：Re=????，小與500為層流，大于500為紊流，R=A/X??3.雷諾數(shù)為慣性力與粘性力之比4.均勻流：τ=ρgRJ

??????5.層流流速分布：拋物線分布；紊流流速分布：對(duì)數(shù)分布（普朗特動(dòng)量傳遞理論）6.上臨界流速：層流變紊流；下臨界流速：紊流變層流7.圓管層流沿程水頭損失系數(shù)：λ=64/Re，明渠層流：λ=24/Re8.紊流瞬時(shí)流速=時(shí)均流速+脈動(dòng)流速（可正可負(fù)）9.紊流切應(yīng)力=粘性切應(yīng)力+雷諾應(yīng)力(質(zhì)點(diǎn)摻混引起的附加切應(yīng)力)10.紊流附加切應(yīng)力與脈動(dòng)流速、液體密度有關(guān)，與動(dòng)力粘性系數(shù)μ無(wú)關(guān)11.粘性底層：粘性起主要作用，流速近似按直線變化（邊界層不是粘性底層）12（邊界層13.局部水頭損失通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)來(lái)確定14.紊流核心區(qū)：脈動(dòng)現(xiàn)象，紊流切應(yīng)力等于紊流附加切應(yīng)力λ有關(guān)層流雷諾數(shù)紊流光滑區(qū)雷諾數(shù)紊流過(guò)渡粗糙區(qū)相對(duì)粗糙度和雷諾數(shù)紊流粗糙區(qū)相對(duì)粗糙度λ與速度次方-10.250~0.25與v無(wú)關(guān)hf（與速度次方）11.751.75~2.0215.16.紊流壓強(qiáng)擺動(dòng)：紊流具有脈動(dòng)作用17.謝才公式=CA ????；曼寧公式=1??1?? 6J= ??2 ；J=????，hf=λ????2→λ=8????2??2?? ??

4??2??

??218.冷水水力坡度J1大于熱水水力坡度J219.粗糙區(qū)紊流散熱效果最佳20.隨著流量增大，紊流從光滑區(qū)到過(guò)渡粗糙區(qū)到粗糙區(qū)21.紊流粗糙區(qū)，同一材料的管道，d越小，沿程水頭損失系數(shù)λ越大22.同一種管徑和粗糙度的管道，雷諾數(shù)不同時(shí)，可以在管中形成紊流光滑區(qū)，粗糙區(qū)，過(guò)渡粗糙區(qū)23.文德里管測(cè)流量，流量公式是根據(jù)能量方程、連續(xù)方程推導(dǎo)24.文德里管的流量系數(shù)小于1的原因：能量損失，μ=??實(shí)際??理論25.畢托管測(cè)流速原理是駐點(diǎn)原理26.斷面面積沿程增大的水平管道，其管軸壓強(qiáng)不一定沿程增大，考慮水頭損失27.液體作紊流運(yùn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)粗糙度越大，沿程水頭損失λ可能越大（穆迪圖）28.只有粘性液體才有層流紊流之分五、液體三元流動(dòng)基本原理2=??????????

+??????????

+??????????

=0，流函數(shù)存在條件3.旋轉(zhuǎn)角速度：ωz=1（?????????????），判斷無(wú)旋運(yùn)動(dòng)，勢(shì)函數(shù)存在條件2 ???? ????4.角變形：εxy=1（??????+??????），是否剪切變形2 ???? ????5.恒定平面勢(shì)流：流函ψ x，y ；????

=????，????

=?????；連續(xù)方程滿足平面流動(dòng)6.速度勢(shì)函φ x，y

=????，????

=????；無(wú)旋滿足7.dψ= ?????????+????????；dφ= ????????+????????8.不可壓縮恒定平面流動(dòng)中，任意兩流線之間通過(guò)的單寬流量等于該兩流線的流函數(shù)之差9.液體是否為有旋運(yùn)動(dòng)，取決于液體微團(tuán)本身是否旋轉(zhuǎn)，而與液體微團(tuán)的運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)關(guān)10.沿著流動(dòng)方向，在同一流線上各點(diǎn)的勢(shì)函數(shù)值是增大的11.歐拉液體平衡方程對(duì)理想液體和實(shí)際液體均適用（歐拉方程只用于靜止?fàn)顟B(tài)，而靜止液體不考慮粘性）六、有壓管流1.長(zhǎng)管和短管：沿程水頭損失占95%以上為長(zhǎng)管2.長(zhǎng)管不計(jì)流速水頭和局部水頭3.長(zhǎng)管的總水頭線與測(cè)壓管水頭線相重合4.串聯(lián)管道流量相同：Q=Q1=Q2=Q3=?.5.并聯(lián)管道沿程水頭損失相等：Q=Q1+Q2+Q3+?6.并聯(lián)管道由于液流總重量不同，所以總機(jī)械能不等，但單位能量相等7.水ft=2??T=4???? ??8.直接水ft：Ts<????；間接水ft：Ts>????9.直接水ft=ρcv0v，閥門(mén)完全關(guān)閉時(shí)，水ft?P=ρcv0，則???H=cv010.水ft研究中，液體和管道假設(shè)都是彈性體，產(chǎn)生可壓縮的非恒定流11.管流負(fù)壓區(qū)是指測(cè)壓管水頭線在管軸線以下的部分。12.水流在等直徑直管中作恒定流動(dòng)時(shí)，其測(cè)壓管水頭線沿程下降p=z+s=?（??2+??2+??）???? 2??14.v02≠0，出口處為突然擴(kuò)大的水流，總水頭線下降至下游水面上方，測(cè)管水頭線上升后v02七、明渠均勻流1.J=Jp 水面坡度 =i 底坡，v=C ????2.正坡i>0，平坡i=0，負(fù)坡i<03.正常水深h0與流量Q，糙率n，底坡i，寬度b，坡度m有關(guān)；臨界水深hc與流量Q，寬度b，坡度m有關(guān)，矩形斷面hc=3????2，q=Q/b??4.梯形斷面=（b+mh0）h0，X=b+2h0 1+??2，R==1??1?? 65.水力最佳斷面：當(dāng)渠道的底寬i，糙率n一定，在通過(guò)已知設(shè)計(jì)流量時(shí)所選定的過(guò)水面積最小，或者是過(guò)水面積一定時(shí)通過(guò)的流量最大，符合這種條件的斷面稱(chēng)為水力最佳斷面.????0

=2 1??2???，矩形=2（b=2h）6.緩坡明渠中的均勻流只能是緩流，陡坡明渠中的均勻流只能是急流7.組合糙率斷面：nc=??1??1+??2??2+?+????????，????????

<1.5~2.0??1+??2+????? ????????nc=

??1??12+??2??22+?+????????2，????????

>2.0??1+??2+????? ????????8.復(fù)式斷面=Q1+Q2+?=K1 ??1+K2 ??2+?=??1??1 ??1??1+??2??2 ??2??2+?9.渠道斷面設(shè)計(jì)時(shí)，選用糙率n偏小，引起輸水能力不足或溢漫現(xiàn)象八、明渠非均勻流緩流和急流判別v<??，干擾波能向上下游傳播，水流為緩流c= 2.Fr<1，水流為緩流，F(xiàn)r=

??

，動(dòng)能與勢(shì)能之比

>0=h+????22??4.h>hc，水流為緩流，hc=3

????2??5.i<ic，h0>hc，即緩坡上的均勻流為緩流2.緩流斷面單位能量隨水深增大而增加，急流斷面單位能量隨水深增大而減小?！?，緩流到急流發(fā)生水跌水躍方程2=??1（ 1+8??2?1），矩形r= ??2 ????2>??2=2<??為淹沒(méi)水躍(i=ic(i>ic)6.十二條水面線熟記規(guī)律1：1區(qū)，3區(qū)升，2區(qū)降規(guī)律2：接近N-N線時(shí)，以N-N線為其漸進(jìn)線規(guī)律3：接近C-C線時(shí)，垂直于C-C線均勻流的水面線是N-N線7.明渠水流中，斷面單位能量Es沿程增大：緩坡M1；陡坡S1，S2；臨界坡C1。斷面單位能量Es沿程減?。壕徠翸2，M3；陡坡S3；臨界坡C3；平坡H2，H3；負(fù)坡A2，A38.壅水曲線的水深增大，高程一般減小9.緩流通過(guò)矩形斷面明渠中障礙物時(shí)，障礙物上的水面必然下降(流速與波速關(guān)系)九、堰流和閘孔出流1.????

<0.67，薄壁堰；0.67<

??<2.5，實(shí)用堰；2.5<??

??<10，寬頂堰??22.堰流基本集散公式=ε?mB 2????03，三個(gè)系數(shù)分別是側(cè)收縮系數(shù)，淹沒(méi)