水力学作业.doc

西南大学网络学院（0744）水力学作业题及答案一：论述题1、何为水跃?何为水跌?答：水跃是明渠水流由急流(hhk)过渡时短流程内的一种水面急剧跃升的局部水力现象；水跌是明渠水流由缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象。2： 恒定流一定是均匀流”，这种说法是否正确？为什么？答：这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时，虽然是恒定流，但它不是均匀流。3：正常工作条件下，作用水头、面积相同的孔口和圆柱型外管嘴的出流能力是否相同？为什么？答：正常工作条件下，作用水头、面积相同的孔口和圆柱型外管嘴的出流能力不同，管嘴出流大于孔口出流，其原因是圆柱型外管嘴的收缩断面处出现真空，加大了出流能力。4：简述雷诺数Re、弗劳德数Fr的物理意义。答：（1）雷诺数的力学意义：表征惯性力作用与粘性力作用的对比；（2）弗劳德数的力学意义：表征惯性力作用与重力作用的对比；（3）弗劳德数的能量意义：表征断面平均动能的二倍与断面平均势能的比值。5、简述明渠均匀流的形成条件和特征。答：明渠均匀流的形成条件：根本（力学）条件：重力沿流向的分量=边壁摩阻力。具体条件：1. 水流应为恒定流；2. 流量沿程不变；3. 渠道必须是长而直的棱柱形顺坡渠道；4. 糙率n沿程不变；5. 渠道中无建筑物的局部干扰。明渠均匀流的水力特征为：1. 等深流动：h1=h2=h；2. 等速流动：V1=V2=V；3. 总水头线 / 水面线 / 渠底线，J=Jp=i。6、何为长管？何为短管？答：是根据管路中沿程水头损失加流速水头与局部水头损失所占的比重分为长管、短管。（1）长管：水头损失以hf为主，(局部损失和速度水头)在总损失中所占比重很小，可忽略不计或可按hf的百分数计算的管道。（2）短管：局部损失和速度水头在总损失中占有一定的比重，计算时不能忽略的管道。7、.图示圆弧形闸门AB(1/4圆), A点以上的水深H1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。解；水平分力；Px=POAx=74.48KN铅垂风力；Py=YXV=85.65KN静水总压力；P2=Px2+Py2 , P=113.50KNtan=Py/px=1.15 =490合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。8、图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积为 A=0.64 m2，长 l =50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为1=0.2，2=0.5，3=1.0，沿程水力摩擦系数=0.024，上下游水位差 H=3m。求通过的流量 Q ?解；按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程；计算方形管道断面的水力半径和局部水头损失系数；将参数代人上式计算，可以求解得到； 即倒虹吸管内通过的流量为2.662m3/s9、有一梯形渠道，底宽 b =10 m，水深 h = 3 m，边坡为 1:1，糙率 n = 0.014，底坡i=0.001。如流动在紊流粗糙区 ，求通过的流量Q。答；通过的流量为144.93m3/s10、.如图所示，消防水管直径d1=0.15m，喷嘴出口直径d2=0.03m，设计流量Q=0.03m3/s。喷嘴和管路用法兰盘连接并用螺栓固定。不计水头损失，试求螺栓所受的总拉力。11、流线和迹线的区别和联系是什么？答；区别；迹线是单个液体质点在某一时段内不同时刻的流动轨迹线。流线是同一瞬间时由连续的一系列液体质点所构成的流动方向线。 联系；恒定流时，流线与迹线重合。12、何为连续介质模型？水力学研究中引入连续介质模型的可行性和必要性是什么？答；连续介质模型；假设液体是一种充满其所占据空间的毫无空隙的连续体。引入可能性；水力学所研究的是液体在外力作用下的机械运动，而不研究其微观运动。在常温下，水相邻分子间的距离与我们所要研究的液流特征尺度相比是极其微小的。引入必要性；有了连续介质假设，就可以摆脱分子运动的复杂性，在研究液体的宏观运动时，就可以将液体视为均匀的连续体，其每个空间点和每个时刻都有确定的物理量，且都是空间和时间坐标的连续函数。这样，我们就可以运用连续函数的方法来分析液体的平衡和运动的规律。13、“恒定流一定是均匀”，这种说法是否正确？为什么？答；这种说法是错误的。均匀想相对于空间分布而言，恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管时，虽然是恒定流，但他不是均匀流。二：填空题1、在缓坡、陡坡、临界坡、平坡、负坡五种底坡明渠中，不能够发生均匀流的底坡是； 平坡、负坡2、水在直径为1cm的圆管中流动，流速v=1m/s，运动粘度=0.01cm2/s，雷诺数等于； 10000 ，水流为 紊 流。3、水平射流量为Q、以速度V射向固定平板，则射流对平板的水平作用力F为；F=QV（方向水平向右）4、明渠均匀流的力学特征是：重力沿流程的分量=边壁摩阻力。5、当管道尺寸及粗造度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是；光滑区过度粗糙区粗糙区。6、紊流过水断而上的流速分布比层流过水断面上的流速分布；均匀。三：单选题。1、莫迪图 （ A ）A：适用于层流、紊流各流区B：只适用于紊流光滑区C：只适用与紊流过渡区D：只适用于阻力平方区2、堰流的流量Q与堰前水头的H（ C ）成正比。 A：1次方 B：2次方 C：3/2次方 D：1/2次方3、圆管粗糙紊流中，沿程水头损失与断面平均速度的（ D ）A：0.5次方成正比B：1.0次方成正比C：1.75次方成正比D：2.0次方成正比4、平衡液体中的等压面必为（ D ）A：水平面 B：斜平面 C：旋转抛物面 D：与质量力相正交的面5、液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（ B ）A： 1 kN/m2 B：2 kN/m2 C：5 kN/m2 D：10 kN/m26、按是否考虑液体的粘滞性，可将液体分为（ D ）A：牛顿液体与非牛顿液体； B：连续液体与非连续液体C：可压缩液体与不可压缩液体 D：理想液体与实际液体7、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（ B ）A：8 B：4 C：2 D：18、牛顿流体具有（ B ）A：扩散并充满整个容器的特性B：在任何切应力作用下不能维持静止状态的特性C：实际上绝对不可压缩的性质D：切应力与运动状态无关的性质9、水的动力粘度随温度的升高而（ B ）A：增大 B：减小 C：不变 D：不定10、下列说法中，正确的说法是 （ B ）A：理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B：理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C：理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒D：理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒11、圆管紊流中的上临界雷诺数 （ D ）A；是紊流转变为层流的雷诺数 B；是层流和紊流的主要判别参数C；等于2300 D；对流态判别作用不大12、管轴高程沿流向增大的等直径管道，其管轴压强沿流向（ B ） A；增大 B；减小 C；不变 D；不定四：判断题1、渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。 2、紊流切应力包含粘滞应力和雷诺应力，故紊流的沿程能量损失高于层流。 3、园管中层流的雷诺数必然大于000。 4、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 5、水力粗糙管道