水力学期末复习材料.pdf

2016 水力学水力学期末复习材料期末复习材料 期末复习材料包括六大部分，分别是考核目标和范围、考核方式、复习资源 和复习方法、期末复习重难点、期末考试题型及典型例题、练习题及答案。参考 模式如下： 一、一、 考核考核目标和范围目标和范围 通过考核使学生了解和通过考核使学生了解和掌握掌握水力学水力学基本原理、概念和方法基本原理、概念和方法。 考核方式考核方式 综合成绩占比综合成绩占比 平时学习成绩平时学习成绩 百分制百分制 3030% % 【离线作业】占平时成绩 30%，3 次作业 【在线测试】占平时成绩 0%，0 次模拟测试 期末考试成绩期末考试成绩 百分制，百分制，7070% %，开开卷，笔试卷，笔试 二、二、 复习复习资源资源和复习方法和复习方法 复习复习资源资源包括教材包括教材水力学水力学、离线作业中的、离线作业中的 3 3 次作业次作业。 复复习方法：习方法：仔细阅读本复习材料、学会弄懂三次离线作业。仔细阅读本复习材料、学会弄懂三次离线作业。 三、三、 期末复习重难点期末复习重难点 第一章绪论 讲的是水力学的基本概念。在液体的主要物理性质中，易流动性易流动性和 粘滞性粘滞性是水力学中最重要的两个概念，可以说是水力学全部内容的基础，不考是不 可能。 第二章水静力学 其实主要就是我们初中物理，高中物理中学到的关于水力学的 知识。和初高中物理不同的，也是本章的重点是水静力学基本方程水静力学基本方程，其实说不同是 不准确的，我们初高中学的水静力学方程其实是基本方程的简化。 第三章 水运动学基础 和 第四章 水动力学基础，统称为水动力学水动力学。是这本书是这本书 中最重要的内容中最重要的内容。而水动力学最重要的内容是水动力学三大方程水动力学三大方程连续性方程、连续性方程、 能量方程（又称伯努利方程） 、动量方程能量方程（又称伯努利方程） 、动量方程。三大方程中，能量方程（伯努利方程）又 最为重要。重要程度这么来形容吧，就是要是整个水力学考试就出一道题，那就 考水动力学三大方程中的能量方程的一个计算题。 第五章 流动阻力与水头损失 其实是水动力学能量方程的一个实际应用。 这章最 重要的是层流与湍流层流与湍流（有的书称为紊流）的定义与区别。 第六章 孔口、管嘴出流和有压管流 不重要不重要，很多学校水力学课程是不学这一 章，或者书本里没有这一章的。我们看看有没有时间，有时间也放在最后来讲。从第 六章开始，就不再属于基本概念，基本原理，和基本公式的三基本里了，是水力学的 实际应用。偏向于桥涵水文方向了，不再是本书，本课程的重点内容不再是本书，本课程的重点内容。但是也有部 分较为重要的概念和原理。 第七章 明渠流和堰流及闸孔出流 ，本章重点是水力学最简单的应用明渠明渠 均匀流。其基本公式均匀流。其基本公式，是本章节的重点。 第八章 渗流 渗流是流体在空隙介质中的流动， 其实主要应用是土壤中的水。 重 点只有一个就是达西定律达西定律。 第九章量纲分析和相似原理 主要是模型的使用和简化，水力学中有各种各样的 模型，我们解决问题要用哪一种模型，可以简化为哪一种模型，取决于实际问题中的 主要影响因素是什么。没有特别重要的点，但是知识点都能出题。 四、四、 期末考试题型及典型例题期末考试题型及典型例题 一一 名词解释（每题名词解释（每题 4 4 分共分共 2020 分）分） 例题 液体的易流动性： 液体在静止时不能承受剪应力，抵抗剪切变形的性质 二二 判断题（每题判断题（每题 2 2 分共分共 1010 分）分） 例题 渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。 （） 三三 选择题（每题选择题（每题 2 2 分共分共 1010 分）分） 例题 某流体的运动粘度v=310 -6m2/s,密度=800kg/m3,其动力粘度为( B ) A、3.7510 -9Pas B、2.410-3Pas C、2.410 5Pas D、2.4109Pas 四四 填空题（每空填空题（每空 1 1 分共分共 1010 分）分） 例题 潜体所受浮力的大小与其所在液体的_成正比。答案：密度 五五 简答题（每题简答题（每题 2020 分共分共 4040 分）分） 例题 什么是恒定流、非恒定流、均匀流、非均匀流、渐变流、急变流、层流、湍流。 答案： 均匀流：流线是相互平行的直线的水流（4 分） 非均匀流：流线不是相互平行直线的水流（1 分） 渐变流：流线夹角很小接近平行直线的流动 否者是急变流（5 分） 恒定流：水流的运动要素不随时间的变化而变化的流动（4 分） 非恒定流：水流的运动要素随时间的变化而变化的流动（1 分） 层流：水流质点做有条不紊的分层流动的型态称为层流（3 分） 湍流：是指随流速增大，流层逐渐不稳定，质点相互混掺，流体质点沿很不规则的路 径运动。 （2 分） 六六 作图题作图题 1、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 答案： 2、定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线。 v0=0 测 压 管 水 头 线 总 水 头 线 v0=0 答案： 七七 计算题（共计算题（共 1010 分）分） 图示为水箱下接一铅垂管道，直径 d1=10cm，出口断面缩小至直径 d2=5cm。水流流入大 气中。已知 h1=3m，h2=2m，h3=3m。若不计水头损失，求出口流速及 E 点的压强。 （取动能校 正系数=1） 六 计算题 解：对 1-1 及 C-C 断面写能量方程 h1+h2+h3= (3 分) vc=125 m/s qv=Acvc=0.0246 m 3/s vE=3.13m/s (3 分) 对 E-E 及 C-C 断面列能量方程 (3 分) （1 分） 五、五、 练习题及答案练习题及答案 简答题简答题 1、 理想液体恒定元流的伯努利方程是什么，其物理意义和几何意义是什么。 答案：答案：（5 分） 物理意义 z、 p/g 物理意义是单位重量流体具有的位能和压能， z+p/g 是单位重量流体具有的总势能， （1 分）u2/2g 是单位重量流体具有的动能。三项之和 z+p/g+u2/2g 是单位重量流体具有 的机械能。上式表明，沿同一元流，单位重量流体具有的机械能守恒。几何意义 能量方程中的各项具有长度量纲，可以用水头表示。z 表示位置水头， p/g 是压强水头， u2/2g 是速度水头，三项之和 z+p/g+u2/2g 称为总水头。上式表明，沿同一元流各断面的 总水头是不变的。 2、明渠均匀流应具备哪些条件？ 1 属恒定流，流量沿程不变；2 长直的棱柱形顺坡渠道；3 渠道糙率及底坡沿程不变 计算题：计算题： 2、有一水平放置的管道（如图） 。管径 d1=10cm，d2=5cm。管中流量 qv=10L/s。断面 1 处测 管高度 h=2m。不计管道收缩段的水头损失。取动能校正系数均为 1。求水流作用于收缩段 管壁上的力。 答案：解： 列 1-1 及 2-2 断面能量方程 （2 分） 其中 解得 （3 分） 列 X 方向动量方程 解得 水流作用于收缩管壁上的力 （4 分） 填空题 1、在水运动学中液体质点的运动由 、 、 、 和 四种 基本运动形式组成。 2 、 液 体 运 动 的 连 续 性 方 程 的 基 本 形 式 是 ， 其 含 义 是 。 3、由分子之间的粘滞性所引起的损失称为 ，而由流动流体局部受阻如弯头等所 引起的损失称为 。 4、在研究宏观液体运动时遵循物理学中的定是 、 和 。 5、明渠的底坡分为 、 、 三种 6、由于薄壁堰具有稳定的 和水头关系，一般多用于实验室及小河渠的流量测量。 答案 1、平移 ；线变形；角变形；旋转 2、Q=A1V1=A2V2 ；在不可压缩液体恒定总流中，任意两个过水断面所通过的流量相等 3、沿程水头损失；局部水头损失 4、牛顿的三大定律；动量定律；动能定律 5、顺坡；平坡；逆坡 6、流量 1、在水运动学中液体质点的运动由 、 、 、 和 四种 基本运动形式组成。 2、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 ，外因是 。 3、根据管道计算方法的不同，管道可分类为 和 4、水跃是水流从 _流过渡到 流的局部水力现象；当流量一定， 跃前水深增大时，则跃后水深是 5、明渠的底坡分为 、 、 三种 6、牛顿内摩擦定律的适用条件是 。 答案答案 1、平移 ；线变形；角变形；旋转 2、液体的粘滞性；边界条件的影响 3、长管；短管 4、急；缓；减小 5、顺坡；平坡；逆坡 6、牛顿流体，层流运动 1、在水运动学中液体质点的运动由 、 、 、 和 四种 基本运动形式组成。 2、液体不能保持固定的 ，但能保持固定的 。 3、由分子之间的粘滞性所引起的损失称为 ，而由流动流体局部受阻如弯头等所 引起的损失称为 。 4、明渠均匀流的 和 等物理量沿程不变 5、液体的单位质量力是指 ，其单位为 。其量纲 为 。 6、渗流的达西公式是 。 7、水的运动粘滞系数随温度的升高而_ _。 答案 1、平移 ；线变形；角变形；旋转 2、形状；体积 3、沿程水头损失；局部水头损失 4、水深；断面平均速度 5、作用在单位质量液体上的质量力 ；m/s2 ； L/T2 6、v=kj 7、降低 名词解释名词解释 1、液体的粘滞性： 2、理想液体模型： 3、恒定流： 4、湍流： 5、液体的易流动性： 6、连续介质模型： 7、非恒定流： 8、层流： 9、粘性： 10、断面平均流速： 11、粘性底层： 12、短管： 答： 1、如果液体质点之间存在相对运动，则要产生内摩擦力抵抗这种运动，这种性质称为液体 的粘滞性。 2、不考虑液体粘滞性的模型 3、流体的运动要素不随时间的变化而变化的水流 4、是指随流速增大，流层逐渐不稳定，质点相互混掺，流体质点沿很不规则的路径运动。 5、液体在静止时不能承受剪应力，抵抗剪切变形的性质 6、把液体看做充满其所占据空间的毫无间隙的连续体 7、水的运动要素随时间的变化而产生变