武汉大学水力学题库答案讲义.doc

第一章 导 论1、() 2、() 3、() 4、( 1 ) 5、( 2 ) 6、等于；相同；相反。 7、L/T2 ；L2/T；M/LT 或FT/L2。1- 8、变形； 弹性。 9、直线； 渠底。 10、连续介质。 11、相反；相同。 12、=0.1047 Pas ；=1.10210-4m2/s 13、则薄板所受切力 T+A ; 14、=1030Kg/m3 , s=1.03 , =10.094KN/m3 15、=998.88Kg/m3, =/=1.003-6m2/s，空气的=1.80910-5N S/m2 ；16、 dp=2.19107Pa17、 =678(Kg/m3)=6644.4(N/m3), =69.18(Kgf s2/m4)=678(Kg/m3)； 18、 F=26.38 N 19、 =0.072Pa s20 0=510-2Pa ; ;； 21、 fx=2cos, fy=2sin, fz=-g 第二章 水静力学1、 ( ) 2、( ) 3、( ) 4、( ) 5、( ) 6、( ) 7、( ) 8、( ) 9、( ) 10、( )11、( 3 ) 12、( 3 ) 13、( 4 ) 14、( 3 ) 15、 ( 4 ) 16、( 2 ) 17、( 4 ) 18、( 2 ) 19、( 1 ) 20、( 2 )21、单位重量液体的总势能 22、单位重量液体的位置势能；单位重量液体的压强势能 。23、0 ; 当地大气压强。 24、0.1 。25、解: 26、 27、 28、解:29、30、 31、 32、0.663 m 33、=4.9 m/s2 34、 h=3.759 m 35、（1） (2) ； ；37.06 kN ；64.9736、 ；37、=0.2018 m ； 38、 39、 ；液面方程为 液面对水平面的倾斜角 40、 6.6 rad/s； 41、42.70(kN) ； 42、40.384 kPa 43、证: ； 44、； 45、答:不对。此人只看到PZ会对轴产生力矩。然而，水平压力作用垂直轴的下方，可产生大小相等的反力矩，所以圆柱体不动。或者，PZ与PX合力通过轴心，不产生力矩。46、 (1) 容器底部静水压强相同，因为由重力作用下的静水压强的基本方程式p=rgH+pa，表面压强为大气压，而水深相同，故p相同。 (2) 底面所受的静水压力相同，原因是压力P=pA压强相同，面积相同，则压力相等， (3) 桌面受的压力不相同，原因是盛水的容器体积不同，则重量不等，桌面受的压强p=G/A，重量不等，面积相等，故压强不同。47、 h=4.08m ,l=1.065m；48、 pB=97.4Kpa；49、 h1=126cm , h2=600.8cm , h=80.9cm ,2-5 pA=-19600pa , pB=24500pa , p0=-29400pa绝对压强: pA=78400pa , pB=122500pa , p0=63600pa ,y=3m.2-6 煤气0.53Kg/m32-7 pB=362.8Kpa2-8 p=p1-p2=156.6Pa2-9 ZA1=5m , ZB1=3m ,pA1/=-3m , pB1/=-1m ZA2=2m , ZB2=0m ,pA1/=-3m , pB1/=-1m2-10 y=9.95 m2-11 d2=11.8cm2-12 F=3989 N2-22 x=0.8m2-23 P=769.7 KN2-24 F=10.26 KN2-26 Pz=523.9 KN , Px=722.5KN ,P=892.5KN =54,距闸底1.4m 处2-27 Px=108.8 KN , Pz=11.36KN ,P=109.4KN2-28 h=2.69m2-29 Pz=24.38 KN ,方向向下.2-31 2=1V/(V-Ah)2-32 =5.3第三章 水动力学基础1、 ( ) 2、( ) 3、 ( ) 4、 ( ) 5、 ( ) 6、() 7、() 8、() 9、() 10、() 11、() 12、() 13、() 14、() 15、() 16、() 17、() 18、(3) 19、(2) 20、(3) 21、( 1 ) 22、( 3 ) 23、( 4 ) 24、( 1 ) 25、( 2 ) 26、( 2 )27、 其物理意义为作用于液体外力合力等于单位时间内液体动量的变化。 28、液流从总流断面1流到断面2时单位重量液体的机械能损失的平均值。其量纲是长度。29、小于；低于。 30、总流过水断面上平均单位动能；长度。 31、不变；减小。 32、11与33和11与 22 ； 22与 33。 33、0.014m。 34、pA= pB； pA pB。 35、渐变流；急变。 36、0.008 m。37、8.85 ms。 38、h2 h1 。 39、vA vB vC。40、渐变流断面上 z + pg C； 动水压强或动水总压力。41、384.5N ；42、 ； 43、 44、 ； ； 45、；= 14.14cm 46、； 每个螺钉拉力； 47、 ； 48、0.0182 m3s；253.1 N 49、0.297m； 50、(1) 0.197m3s； (2) mH2O 51、 1503.07 N ；arctg 51.07 52、101.31 N 53、0.0311 m3s 54、 m ； 55、0.018 m3s 56、 ； 所以与无关 。 57、(1)AA 是渐变流断面， (2)BB急变流断面，且离心力向上，故上端测压管水面高于下端。 (3)CCJ 急变流断面，离心力向下，故下端测压管液面高于上端的。 58、9.04 ms；4.17 m ； 59、 7.653 ms 60、 12400 KN； 1749.5 KN； 2144.6 KN61、 14.95 m3s ； 62、； 平板运动时，= 63、 小于 ； 64、 65、冲击力66、7.106 mH2O ； 当A处真空度为5 m， 最大允许值 3.894 m ；67、0.502 KN ； 方向向下68、mH2O ； 69、 m3s =31 ls 70、(1) m3s ls ； m (2) mH2O 71、(1) ;m ；72、0.0774m2/s; 73、 ；74、 m；75、2.8 ls ；76、(1)m3s=154 ls (2) (3)压强最低点位置在细管末端处， kNm2 77、 ( ) 78、 () 79、 () 80、 () 81、 () 82、 () 83、 (4) 84、 (3) 85、 (3) 86、 (1) 87、。 88、互相垂直的。 89、平移，变形，旋转。 90、相等； 算术平均值，即 ; ; ; ;91、液体或微团有无绕自身轴旋转(液体质点流速场是否形成微团转动)；液体或微团不存在绕自身轴旋转的流动(液体质点流速场不形成微团转动的流动)； ; 或 。92、 (1) (2) (3) 93、 (1) B=C ; A= D ; (2) ； (3) y = 94、解：(1) 流线 (2) 有旋 (3) (4) 因有旋运动，且A,B不在同一根流线上，所以A,B两点不满足方程 96、 kpa 97、 （1）存在流函数； 存在速度势函数； (2) (3) (4) 因是无旋运动，则 98、 (1)恒定流 ； (2) 流动连续； (3) ；(4) 有线变形；有角变形 (5) 无旋 (6) 因为无旋，所以存在 j， 99、3-1 3-2 3-3 ac=-2.73m/s23-4 3-5 x2+y2=c,y2-3x2y=c3-6 流线方程 y2-2y+2tx=0 ,迹线方程 x=t-x3/6 ,y=t2/23-7 v=2.45m/s3-8 ZA=-3.5m,pA/=2.625m3-9 Q2=925m3/s,v2=2.47m/s3-10 v=0.25m/s3-12 (2)不满足,其余都满足.3-13 uA=2.22m/s3-14 uC=3.325m/s3-16 水从A流向B, hW A-B=4.15m3-17hW 1-2=-0.24m,水从2断面流向1断面,(p1-p2)/ =4.23m油柱高3-18 pA=43.3KN/m2 , pB=82.5KN/m2, pc=03-19 解三次方程求得 VC=20.7m/s ,hC=1.44m3-20 3-21 Q=3.785升/秒,不变3-22序号1234单位位能(m)002-5.91单位压能(m)0-4.545-70单位动能(m)00.4550.4550.4552- 23功率N=59.9KW3- 24 孔口出流流量公式Q=A3-25 vc=8.76m/s ,pB=-34KN/m23-26 Q=5.98m3/s3-27 RX=384KN3-28 RX=1959.2N, RY=751.5N, R=2.1KN3-29 FX=144.5N ,FY=152.6N3-30 R=153KN3-33 RX=456N, =303-34 (1)R=5.0KN,(2)R=0.714KN3-35 (1)T=5.17N m,(2)n=219.4rpm (3)p=29.4焦耳3-36 RX=1241KN, RY=1750KN3-37 (1)无线变形, 有角变形;(2)有旋流3-38 (1)z=,有旋流, X=Y=0(2)XY=YZ=ZX=03-39 (1)有势流 =(2)存在, =xy-2y2+2x2+c23-40 (1)无旋; (2) =-2axy+c; (3)正交3-41 (1)q=0.747m3/(s m); (2)P=2049.2N/m3-42 (1) a=-0.12, b=0, (2)p=4560.2N/m23-43 qAB=-20m2/(s m),qOA=32m2/s3-44 pYY=-1.934N/m2 , pZZ=-2.342N/m2XY=YX=0.069N/m2,YZ=ZY=0.018N/m2,XZ=ZX=-0.216N/m2.3-45(1)pXX=p-2A,pYY=p+2A;(2)p=p0-3-46 =x=3-47 =第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失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、（3）28、(1) 29、(2) 30、(1) 31、(4) 32、(3) 33、(3) 34、(2) 35、(1) 36、(2) 37、(3) 38、(1) 39、(2) 40、(3) 41、( 3) 42、的符号相反的机率很大，而取正值。 43、层流 ：lf (Re)；紊流光滑区 ：lf ( Re)；紊流过渡区：lf (Re, )；紊流粗糙区：lf () 44、Rec=; Rec=。45、粘滞底层厚度d比绝对粗糙度D 大得多，粘滞底层把壁面粗糙完全掩盖，以致壁面粗糙对水流运动不起影响作用。 46、光滑区 （ ); 过渡区 （ )；粗糙区 （ ）。 47、(1) ； (2) 48、(1) (2) t底 = 49、 50、（1）0.817 (2) ；51、 52、 (1) ； (2) 0.0245 ；(3) 切应力在断面内的分布图： 53、增加 7.6%； 54、；= 只有一次扩大局部水头损失的一半55、1) N/m2 2) 56、1) 紊流 2) =1.88 m/s 57、 l/s 58、1) d0=0.0134 cm 2) d0= 3) d0= 59、； 60、； 61、62略 63、10% 64、； 65、1) 2) 4-1 水流为紊流,重油流动为层流4-2 紊流,保持层流的Vmax=0.21cm/s4-3 紊流,vC=0.282m/s4-5 (1) (2); ;(3)yx=-=27.33N/m2(4)l=0.6364m, =105N S/m2,=0.1053m2/s(5)4- 6(1)层流, hf=0.0103m;(2)Qc=0.000037m3/s,hf=0.0191m5- 7hf1=438m,N1=289KW, hf2=23.6m, N2=17.35KW4-8(1) =8.45Pa , =0(r=0时)(2)1=4.9410-3Pa , 2=8.445Pa(3)l=0.021m, =0.395974-9 r=0.707r04-10(1) 圆: 方: 矩=1.0:0.886:0.837 (2) 圆: 方: 矩=1.0:0.9461:0.9154-11圆管=1.33 , 宽矩形=1.24-13 = , =4-15甲管:光滑区 J=0.00000852 乙管:紊流过度区,=0.0311 ,J=0.3084-16 hf1=38.7m,J1=0.0387 ,u*1=0.0974m/s,N1=5.689KW hf2=55.837m,J2=0.0558 ,u*2=0.117m/s,N2=8.207KW hf3=106.1m,J3=0.106 ,u*3=0.161m/s,N3=15.6KW4-18每千米长渠上损失沿程水头0.148m,u*=0.0553m/s,=0.02454-19 H=hW=3.81m4-20 光滑管区 Q/Q=1.179,粗糙区Q/Q=1.1554-21 Q=0.04126m3/s4-22 hf1- hf2=19.21-6.16=13.05m4-23(1)V=(V1+V2)/2 ,(2)hJ改进= hJ原来4-24(1)1=1.1, 2=0.35, 3=0.1316, (2)l1=4.78m, l2=3.04m, l3=0.57m,4-25(1)F=0.001963N (2)s=1.612 第五章 量纲分析和液流相似原理1、() 2、() 3、( 2 ) 4、( 1 ) 5、( 3 ) 6、10 cms。 7、0.085 m3s。8、 ； ；9、； ；10、凡是正确反映客观规律的物理方程，其各项的量纲必须相同，称为量纲诣和性。(1) 满足；(2) 满足；(3) 不满足； 11、；5-2(1) =Cfv2 ,(2)p=Cpv2 (3)F=l2v2 ,(4)/=lv25-5 Q=m a25-6 5-7 FD=v2l2f(Re)5-8 FD=b2v2f(Re,Fr)5-9 0=5-10J=5-11q=m H1.55-12vm=13.99m/s5-13(1)Qm=0.762 l/s ,(2)Qm=12.86 l/s5-14(1)Hm=0.4m ,(2)Qp=80.5m3/s,vp=10.3m/s ,(3)Fp=628KN5-15(1)l=21 ,(2) (Pm+Hm)=1.143m第六章 恒定管流1、 () 2、 () 3、 () 4、 () 5、 () 6、() 7、() 8、（3） 9、（1） 10、上升；下降。 11、qv1 qv2 qv3 ; v1 v2 v3 。12、出口断面中心；下游水面；低于。13、14、15、16、 17、（1） ； (2) 18、 19、 (2) 定性绘出测压管水头线及总水头线 20、 (1) ; (2) 定性分析总水头线和测压管水头线 21、= ；22、 H=6.36 m 23、 (1) ； (2) 24、 ； 25、 26、 (1) ls (2) m； 27、 28、qvmax = 0.0424 m3/s 29、 30、 pmax=p2=81.0 kPa 31、 32、(1) 流动从A到B；(2) qv=1.83m3/h6-1 hf=24.06m6-2 ,6-3 d=250mm6-4 d=2.81m6-6 H1=6.62m H2=6.94m6-7 H=52.72m6-8 Q=3m3/s6-9 Q=2m3/s ,hs=6.12m6-10 Q=0.128m3/s6-11 QA=0.50m3/s, QB=1.35m3/s, QC=0.85m3/s,ZB=55.9m6-12 Zp=5.65m Hm=32.8m6-13 Nt=978KW6-14 Q1=0.118m3/s, Q2=0.028m3/s, QC=0.090m3/s6-15 Q1=0.246m3/s, Q2=0.0317m3/s, Q3=0.0441m3/s6-16 6-17 H=29.09m6-18 i1234567Q0.0730.0270.0070.0280.0300.0150.010m3/shf2.533.270.160.902.031.210.07m第七章 明槽恒定流1、 () 2、 () 3、 (4) 4、 (3) 5、 (4) 6、 (4) 7、(3) 8、(2) 9、(2) 10、(1) 11、 (3) 12、 (1) 13、缓坡；缓流；水深沿流减小的降水曲线，上游以 N-N 线为渐近线，下游与C-C 线垂直。 14、 ; = 。 15、缓；急；临界水深。 16、急 ； 缓； 减小。17、S2 ； M2 18、0 Fr 1；减小。 19、急 ；缓 20、h01 h02; hc1 = hc2； ic1 1.0； 重力; 1.0 24、25、26、27、28、29、30、31、因为洞内是无压流，N1N1 线一定低于洞顶。32、 (1) 缓坡； (2)缓流；渠中发生 M2 型水面线 33、 (1) (2) 34、 (1) (2) (3) ； 35、36、37、38、39略 40、 (1)；h01 ic 为陡坡；h02 hc ，i2 ic 为缓坡 (2 ) 水跃发生在缓坡 i2 上。 (3)水面线如图41、；因 故为缓坡 故为缓坡水面线如图42、43、急流时，当 时 ，则；水面上升。44、可能，s 很小，H3 很短，因而末端水深 h1 h02 hc 。可能，s 较长，H3 很长，因而末端水深 h02 h hc 。可能 s 相当长，平底渠段发生水跃，水跃后 H2 曲线，末端 h1 =hc 。45、；无低坎时 h2= 46、 47、v2=40/(72.5)=2.28m/s；7-1 i=0.000377 ,v=0.78m/s7-2 n=0.02287-3 Q=16.58m3/s ,v=1.318m/s7-4 h/d=0.938时 Q/Q1=1.0767-5 h=2.6m,v=1.86m/s U 缓流 ,乙河Fr=1.309 1 急流7-17 (1)hK=0.714m ,(2)hk=0.726m7-18 hK=0.86m ,(2)ik=0.00397-19 ik=0.006287-20 C下=12.42m/s ,C上=-1.58m/s 0,微幅波不能向上游传播,流 态为急流.7-21 Fr=0.241 1,缓流,缓坡7-23 hk=1.0, q=3.13m3/s7-24 h”=0.867m ,lj=1.84m7-25 Ej=29.89KJ/m3 ,Ej/E1=48.7%7-26 h”=0.802m7-33 渠道1为缓坡,渠道2为陡坡7-39 入口断面水深为1.834m,出口断面、水深为1.581m6- 40(1) n=0.0271 , (2)Q=15.7m3/s7-41z1=188.45m,z2=187.77m,z3=187.47m, z4=187.02m, z5=186.65m第八章 孔口（管嘴）出流、堰顶溢流和闸孔出流1、 () 2、 () 3、 () 4、 () 5、 ()6、 () 7、 (2) 8、 (1) 9、 (3) 10、 (3) 11、(3) 12、自由。 13、 (4)；(3)。14、堰的进口型式；堰高与水头之比 。15、无侧收缩；有侧收缩。 16、远离(驱)式；淹没式；临界式。17、闸孔出流受闸门影响，水面在闸门处不连续；堰流不受闸门影响，水面连续。18、 19、当上游水位相同时，由图可知薄壁堰的计算水头 H1 大于实用堰的计算水头 H2 ，故前者的流量系数小于后者。 20、 ；21、； 22、 ； 23、1、2、； 24、当=2 m 时，为实用堰。 当 m 时，仍为实用堰，过水能力不变。当 m时， ，变为宽顶堰，过水能力减小。 25、宽顶堰流线近似平行直线，堰顶断面压强近似静水压强分布。实用堰堰顶流线为上凸曲线，因受离心力作用，堰顶断面压强小于静水压强，过水能力也大，故流量系数比前者大。26、设题目所给溢流坝均为高堰。图(a)： 。 图(b)： ，溢流水舌下缘与堰面脱离，堰面产生负压，过水能力增大， 。 图(c)：，溢流水舌下坠，压紧堰面，使堰面压强增大，过水能力减小。 27、堰流淹没是指下游水位抬高，使堰的过流能力减小。 水跃淹没是指下游水深 t 大于临界水跃的跃后水深 hc02 而形成淹没水跃。堰流淹没系数； 水跃淹没系数 28、1、 2、 因，从急流到缓流，发生水跃。又为远离式水跃，即为自由出流，原计算流量正确。 3、 因 为缓坡，水面线如图： 29、1、； 2、因，从急流到急流，不发生水跃，为自由出流 3、因 ，为陡坡。水面曲线如图： 30、1、 ，为陡坡；，为缓坡。，闸孔出流为急流。因 很短，只在渠段 1 发生 H3 曲线。水面曲线如图： 2、 31、在同一上游水位下，二者流量应相等，即 可得 32、在水舌下面靠近下游堰壁安装一与外界相通的通过气孔，使水舌下面的压力与外界大气压相同。 8-1 =0.64,=0.62,=0.97,=0.06558-2 (1)Q=1.22l/s,(2)Q=1.61l/s, (3)hv=1.5m8-3 (1)h1=1.07m, h2=1.43m; (2)Q=4 l/s8-5 T=393.6s=6.56min8-6 H=0.826m8-7 T=8.83min=530.3s8-8 8-9 T=213.35s=3.56min8-10 d=1.2m,hv=4.5m8-14Cd=LT-1,英制的Cd=4.1 ft/s 国际单位制的Cd=2.26m/s8-15 Q=0.76m3/s8-16(1)H=1.941m, m0=0.418 ;(2)m0=0.4256,Q=243.9m3/s8-18 B=37.5m , 5孔8-19 B=63m , 5孔8-20 Q=12606m3/s8-21 Q1=160.6m3/s , Q2=1110.7 m3/s8-22 n=58-23 库内洪水位=287.8m8-24 H=0.956m8-25 Q=24.6 m3/s8-26 Q=29.9 m3/s8-27 Q=2925 m3/s8-28 Q=137.2 m3/s8-29 Q=1016.5 m3/s8-30 H=1.39 m8-31 B=202.5 m, 取18孔8-32 Q=7.41 m3/s8-33 e=0.6 m8-34 (1)Q=3.98 m3/s ,(2)Q=4.98 m3/s 第九章 泄水建筑物下游的水流衔接与消能1、( 1 ) 2、( 1 ) 3、稍有淹没的；远离。 4、水跃；消能池深度及长度。5、闸上游发生无离式水跃，要做消能工。 6、1、2、 3、 由于，故产生水跃。 4、，产生远离式水跃 ，故需做消能工。7、1、水深逐渐增大，看到水