《水力学》题集1-3章答案

1、第一章 绪论第一题、选择题1.理想液体是( B )(A)没有切应力又不变形的液体； (B)没有切应力但可变形的一种假想液体；(C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体；(D)有切应力而不变形的液体。2.理想液体与实际液体最主要的区别是 D A不可压缩； B不能膨胀； B没有外表张力； D没有粘滞性。3.牛顿内摩擦定律说明，决定流体内部切应力的因素是 C A动力粘度和速度 B动力粘度和压强 C动力粘度和速度梯度 D动力粘度和作用面积4.以下物理量中，单位有可能为m2/s的系数为 A A. 运动粘滞系数 B. 动力粘滞系数C. 体积弹性系数 D. 体积压缩系数6.影响水的运动粘度的主要因素为 A A

2、.水的温度； B.水的容重；B.当地气压； D.水的流速。7.在水力学中，单位质量力是指 C A、单位面积液体受到的质量力 B、单位面体积液体受到的质量力C、单位质量液体受到的质量力 D、单位重量液体受到的质量力8.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s，密度=800kg/m3，其动力粘度为( B )A.3.75×10-9Pa·s      B.2.4×10-3Pa·sC.2.4×105Pa·s       D.2

3、.4×109Pa·s第二题、判断题1.重度与容重是同一概念。2.液体的密度和重度 不随温度变化。 ×3.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。×4.黏滞力随相对运动的产生而产生，消失而消失。5.水的粘性系数随温度升高而减小。7.一般情况下认为液体不可压缩。8.液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 × 9.水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 × 10.静止液体有粘滞性，所以有水头损失。 × 12.外表张力不在液体的内部存在，只存在于液体外表。13.摩擦力、大气压力、外表张力属于质量力。×第三题、填空题2.水力学

4、中， 连续介质 模型是假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无 空隙 的连续体。3.在水力学中常常出现的液体主要物理性质有 重度 和 粘性 ，在某些情况下还要涉及液体的 压缩性 、 外表张力和 汽化压强 等。5.理想液体与实际液体的主要区别是：是否存在液体的粘滞性。6.牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 、层流运动 。7.内摩擦力与液体的性质有关，并与 速度梯度 和 接触面积 成正比，而与 接触面上的正压力 无关。8.流体受力按照表现形式，分为 外表力 和 质量力 。第四题、名词解释2.连续介质模型：只研究液体在外力作用下的机械运动(宏观特性)，不研究液体内部的分子运动(微观运动特性)3.黏滞力

5、：当液体处于运动状态时，即液体质点之间存在相对运动，那么质点之间产生内摩擦力阻碍其相对运动，这种性质称为粘滞性，内摩擦力即黏滞力。4.理想流体：忽略液体粘性的流体。5.压缩性：由于流体只能承受压力，抵抗体积压缩变形，并在除去外力后恢复原状，因此这种性质就称为压缩性。6.外表张力：液体外表上的液体分子由于其两侧分子引力不平衡，而承受极其微小的拉力。8.外表力：作用于被研究的液体体积外表上的力，其大小与受作用的液体外表积成正比。9.质量力：作用于被研究的液体体积内所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。第五题、简答题1.什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞

6、性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。2.温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体那么相反，粘滞系数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因那么是气体内局部子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高

7、时，气体分子运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将增大。3.文字描述牛顿内摩擦定律。答：流体的内摩擦力与其速度梯度成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关 ，而与接触面积的压力无关 即。第六题、计算题1.容积为10m3的水，当压强增加了10个大气压时容积减少10升，试求该水体的体积弹性系数K。解：体积压缩系数： 体积弹性系数：那么K=98.1×107Pa2.某水流流速分布为，u的单位为m/s ，y为距壁面的距离，单位为m。1求y=0.1、0.5、1.0m处的流速梯度；2假设水的运动粘滞系数，计算相应的切应力。解：1那么y=0.1处的流

8、速梯度为：y=0.5处的流速梯度为：y=1.0m处的流速梯度为：2切应力 那么y=0.1处的切应力为：y=0.5处的切应力为：y=1.0处的切应力为：5.一底面积为40×45cm2的矩形平板，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，斜面倾角=22.62º，如下图。平板运动速度u=1m/s，油层厚，由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数。题1-6图解：如图平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撑力N、摩擦力T由受力平衡得： 可得 第二章 水静力学第一题、选择题1.某点压强与受压面的关系是 A A. 垂直指向受压面 B. 垂直背向受压面 C. 平

9、行于受压面 D. 倾斜指向受压面2.某点静水压强 A 。A的方向与受压面垂直并指向受压面；B的大小与受压面的方向有关；C的大小与容器大小有关；D的大小与液体重度无关3.静止液体中同一点各方向的压强 A A. 数值相等 B. 数值不等C. 仅水平方向数值相等 D. 铅直方向数值最大4.在平衡液体中，质量力与等压面 D A.重合； B.平行 C.相交； D.正交。5.静止流体中存在： A A.压应力； B.压应力和拉应力； C.压应力和剪应力； D.压应力、拉应力和剪应力。6.相对压强的起算基准是： C A.绝对真空； B.1个标准大气压； C.当地大气压； D.液面压强。7.金属压力表的读值是：

10、 B A.绝对压强； B.相对压强； C.绝对压强加当地大气压； D.相对压强加当地大气压。8.某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为： D A.65000Pa； B.55000Pa； C.35000Pa； D.165000Pa。10.选择以下正确的等压面：( C )A. A ¾ A B. B ¾ B C. C ¾ C D. D ¾ D 11.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，那么该点的相对压强为 B A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2 C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.图示封闭容器内，液面

11、压强p0与当地大气压强pa的关系为 C Ap0pa Bp0pa Cp0pa D无法确定 14.盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如以下图所示，其底部压强分别为 pa和 pb。假设两容器内水深相等，那么 pa和pb的关系为 (A) A pa > pb B. pa < pb C. pa = pb D. 无法确定 16.液体中某点的绝对压强为96.04kN/m2(当地大气压为98 kN/m2)，那么该点的真空值为 B A-1.96kN/m2 B1.96 kN/m2 C96.04 kN/m2 D-96.04 kN/m218.在密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面

12、上，其压强关系为： C A.>>； B.=； C.<<； D.<<。19.用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm, -为： B A.13.33kPa； B.12.35kPa； C.9.8kPa； D.6.4kPa。20.曲面上静水总压力的 B 。A垂直分力的方向与重力一致； B垂直分力的大小等于压力体的水重；C水平分力的方向指向曲面的水平投影面；D水平分力的大小等于水平投影面形心点的压强与水平投影面积的乘积22.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。2

13、5.液体某点的绝对压强为 58 kPa ，那么该点的相对压强为 ( D )A. 159.3 kPa ； B. 43.3 kPa ； C. -58 kPa； D. -43.3 kPa。26.图示的容器 a 中盛有重度为 r1 的液体，容器 b中盛有密度为 r1和r2 的两种液体，那么两个容器中曲面 AB 上 压力体及压力应为 ( B )A. 压力体相同，且压力相等； B. 压力体相同，但压力不相等； C. 压力体不同，压力不相等； D. 压力体不同，但压力相等。 27.有一倾斜放置的平面闸门，当上下游水位都上升 1 m 时虚线位置，闸门上的静水总压力。( A )A. 变大； B. 变小； C.

14、不变； D. 无法确定。28.有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强等于 3 m 水柱高，当地大气压为一个工程大气压，其相应的绝对 压强值等于 ( B )A. 3 m 水柱高；B. 7 m 水柱高； C.3 m 水柱高； D.以上答案都不对。静水压力：静止液体作用在与之接触的外表上的水压力。绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。相对压强：以当地同高程大气压强为零点起算的压强。等压面：压强相等的各点组成的面。真空：液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时，称该点存在真空。真空值：真空程度大小的度量，即该点绝对压强小于当地大气压强pa 的数值，用 pv 表示。测压管水头：位置水头和

15、压强水头的和，称为测压管水头。静止液体内个点测压管水头等于常数。静水压强度与作用面的内法线方向 平行 。测压管水头= 位置高度 和 测压管高度 之和。液体中，测管水头 (z + p/rg) 的能量意义是 单位重量液体的总势能 ；位置高度 z 的能量意义是 单位重量液体的位置势能 ；压强高度 p/rg 的能量意义是 单位重量液体的压强势能 。绝对压强和相对压强的关系表达式为，其中，为 绝对压强 ，为 相对压强 ，为 当地大气压强 。 真空压强的最小值是 0 ；真空压强的最大值是 当地大气压强 。任一平面上的静水总压力等于 平面形心点上的静水压强 与 平面面积 的 乘积 。三种液体盛有容器中，如下

16、图的四条水平面，其中为等压面的是 BB 。对于同一种连续的静止液体，等压面为水平面。 在同一种静止液体中，测压管水头为常数。 任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 × 直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 × 相对压强必为正值。 × 曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。 静水压强仅是由质量力引起的。 × 二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。 × 一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为a。那么该平面上的静水总压力P=rgyDAsina。(yD 为压力中心D的坐标，r 为水的密度，A

17、 为斜面面积) × 图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度 b，长度L及倾角a均相等，那么二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 × 在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔A、B，并安装一 U 形水银压差计，如下图。由于A、B两点静水压强不等，水银液面一定会显示出 Dh 的差值。 × 绘出图(1)中的受压面AB上静水压强分布图和图；(2)中水平分力压强分布图及垂直分力的压力体图。 绘制题图中面上的压强分布图。静水压强两个特性是什么？(1)静水压强的方向垂直指向被作用面；(2)作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。简述静水压强分布图的绘制方法。答：1

18、按比例用线段长度表示某点静水压强的大小。2用箭头表示静水压强方向垂直指向被作用面3将边壁各点的压强矢量箭头尾端相连。试述液体静力学的根本方程 及其各项的物理意义。物理意义：Z：单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。Z+：单位重量液体具有的总势能。Z+=C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。1.用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m，试求水面的压强。解： kPa答：水面的压强kPa。2.盛有水的密闭容器，水面压强为，当容器自由下落时，求水中压强分部规律。解： 选择坐标系，轴铅垂朝上。由欧拉运动方程：其中 ，即水中压强分布 答：水中

19、压强分部规律为3.=，闸门上缘处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力。解：1解析法。kNm对A点取矩，当开启闸门时，拉力满足：kN当kN时，可以开启闸门。2图解法。压强分布如下图：kPakPakN对A点取矩，有 kN答：开启闸门所需拉力kN。4.折板一侧挡水，板宽=1m，高度=2m，倾角=，试求作用在折板上的静水总压力。解： 水平分力：kN 竖直分力：kN kN，答：作用在折板上的静水总压力kN。6.如下图，一个封闭水箱，下面有一1/4园柱曲面AB，宽为2m垂直于纸面方向，半径R=1m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。解：水平分力： 3 垂直分力： (3)

20、合力： (2) 方向：与方向的夹角为 (2) 作用点距水箱底部距离： (2)7.密闭盛水容器，水深=60cm，=100cm，水银测压计读值=25cm，试求半径=0.5m的半球形盖所受总压力的水平分力和铅垂分力。解：1确定水面压强。kPa2计算水平分量。kN3计算铅垂分力。kN答：半球形盖所受总压力的水平分力为kN，铅垂分力为kN。9.某压差计如下图，HA=HB=1m，H=0.5m。求：。题2-4图解：由图可知，面为等压面，根据压强公式可得，同时，由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，那么，得将数代入公式，得10.水闸两侧都受水的作用，左侧水深3m、右侧水深2m。试求作用在单位宽度闸门上静

21、水总压力的大小及作用点位置用图解法和解析法分别求解。解：1图解法： 绘出静水压强分布图，如图： 压强分布图的面积：作用于单宽上的静水总压力 压力中心的位置：设P距底部距离为e左侧水体对水闸的静水总压力为： 右侧水体对水闸的静水总压力为：根据合力矩分力矩之和可得：2解析法：图中可知： 作用于水闸上的静水总压力：求压力中心位置：11.圆弧门如下图。门长2m。1求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。2求垂直总压力及其作用线方向。解：1水平分力：铅垂投影面面积：投影面形心的淹没深度： 方向：水平向右2铅直分力：压力体如图，压力体体积 方向：铅垂向上3总压力：4作用力方向合力指向曲面，其作用线与水平向

22、夹角：13.如下图，涵洞进口设圆形平板闸门，其直径d=1m，闸门与水平面成倾角并铰接于B点，闸门中心点位于水下4m，门重G=980N。当门后无水时，求启门力T不计摩擦力。解：闸门中心的淹没深度闸门所受静水总压力作用点距水面的距离根据力矩平恒：启门力应大于31.87kN。 第三章 水动力学理论根底2.关于水流流向问题的正确说法为 D A.水流一定是从高处往低处流 B.水流一定是从压强大处向压强小处流C.水流一定是从流速大处向流速小处流 D.水流一定是从机械能大处向机械能小处流3.满足在同一过水断面上测压管水头相等的条件为 C 。连续性方程表示： C A恒定流； B非恒定流； C均匀流； D非均匀

23、流4.连续性方程表示：CA.能量守恒 B .动量守恒 C.质量守恒 D.动量矩守恒5.以下的 D 不是动量方程左端的力。A作用于流段上的动水压力； B作用于流段上的固体边界摩阻力；C水对固体边界的作用力； D作用于流段上的重力7.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是C A.1-1断面和2-2断面 C.1-1断面和3-3断面   B.2-2断面和3-3断面   D.3-3断面和4-4断面8.流线与迹线重合的条件是： B A.不可压缩流体 B.恒定流动 C.理想流体流动 D.渐变流动9.位变加速度为零的流动是( C )A.恒定流 B.非恒定流 C.均匀流

24、 D.非均匀流10.以下水流中，时变当地加速度为零是 A A.恒定流 B.均匀流 C.层流 D.一元流11.水力学中的一维流动是指 D A.恒定流动； B.均匀流动；C.层流运动； D.运动要素只与一个坐标有关的流动。12.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.1。13.伯努力积分的应用条件为 ( C ) A.理想正压流体，质量力有势，非恒定无旋流动; B.不可压缩流体，质量力有势，非恒定有旋流动 C.理想正压流体，质量力有势，恒定流动，沿同一流线 D.理想正压流体，质量力有势，非恒定流动 ，沿同一流线 14.理想液体恒定有势流动，当质量力仅为重

25、力时， ( A ) A. 整个流场内各点的总水头相等； B.只有位于同一流线上的点，总水头相等；C. 沿流线总水头沿程减小； D.沿流线总水头沿程增加；1.描述流体运动的两种方法为 拉格朗日法 和 欧拉法 。2.在描述流体运动的方法中，除在波浪运动中，实际工程中多采用 欧拉法 。3.假设液流中同一流线上各质点的流速矢量沿程不变，这种流动称为 恒定流 。4.恒定流是各空间点上的运动参数都不随 时间 变化的流动。6.单位长度上的沿程水头损失为 水力坡度 。7.应用能量方程时，两过水断面必须取在 均匀 流或 渐变 流上。8.从欧拉法来看，加速度分为 当地加速度 和 迁移加速度 。10.恒定总流连续性

26、方程的依据是 质量守恒原理 。11.理想液体恒定元流的能量方程的依据是 动能定理 。12.流体的运动要素是指 流速 、加速度 、 压强 、切应力 。13.在实际液体恒定总流的能量方程中，共包含了四个物理量：位置水头、压强水头、速度水头、水头损失。14.当遇到求解水流对固体边壁的作用力时，就需要用 动量方程 。15.实际流体动量方程推导的依据是 动量定理 。16.应用恒定总流能量方程时，所选的二个断面必须是 渐变流 断面，但二断面之间可以存在 急变 流。17.有一等直径长直管道中产生均匀管流，其管长 100 m，假设水头损失为 0.8m，那么水力坡度为 0.008m 。 1.拉格朗日法：以液体质

27、点为研究对象，跟踪每一个质点，研究各个质点的运动要素随时间的变化规律。2.欧拉法：以固定空间点为研究对象，研究流场中某些固定空间点上的运动要素随时间的变化规律，而不直接追究给定质点在某时刻的位置及其运动状况。3.恒定流与非恒定流：假设流场中所有空间点上一切运动要素不随时间改变，这种流动称为恒定流，否那么称为非恒定流。4.流线：它是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，在该曲线上所有点的流速矢量与这条曲线相切。5.迹线：液体质点运动的轨迹线，是与拉格朗日观点相对应的概念。6.均匀流和非均匀流：各流线为平行直线的流动，称为均匀流；否那么，称为非均匀流。7.渐变流和急变流：渐变流是指各流线接近于平行直

28、线的流动，否那么称为急变流。8.流管：在流场中画出任一封闭曲线L，它所围的面积无限小，经该曲线上各点做流线，这些流线所构成的管状物称为流管。9.元流：充满流管的一束液流。10.总流：由无数个元流组成的具有一定大小尺寸的实际液流。11.过水断面：与元流或总流的流线正交的横断面，有时是平面，有时是曲面。12.湿周：被液体湿润的固体边界称为湿周。13.水力半径：过水断面积与湿周之比称为水力半径。14.流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积，用Q表示，单位：m3/s或l/s 。17.水力坡度：总水头线沿程的降低值与流程的长度之比。或单位流程上的水头损失。用J 表示。1.根据水力学原理，“水一定由高

29、处向低处流是错误的。 2.水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 × 3.水流一定由流速大的向流速小的地方流。 × 6.流线上任何一点的切向代表该点的流体质点的瞬时流速方向。 7.总流连续方程v1A1= v2A2恒定流和非恒定流均适用。 × 8.在非均匀流里，按流线的弯曲程度又分为急变流与渐变流。 9.恒定流一定均匀流，非恒定流一定是非均匀流。 × 10.测压管水头线沿程可以上升，可以下降，可以不变。 11.渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。 12.测压管水头线可高于总水头线。 × 13.渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同

30、。 14.不同过水断面上的测压管水头一般不相等。 15.液流流线和迹线总是重合的。 × 16.能量方程的应用条件之一就是作用于液体上的质量力只有重力。 17.总水头线为直线时，J处处相等；总水头线为曲线时，J为变值。 1.简述拉格朗日法和欧拉法的区别。拉格朗日法着眼于液体质点，跟踪质点描述其运动历程 ；欧拉法着眼于空间点，研究质点流经空间各固定点的运动特性。2.实际工程中为什么多采用欧拉法描述流体运动？每个质点运动轨迹复杂，跟踪每个液体质点研究其运动规律，存在很大的困难。实用上，不需要知道每个液体质点的运动规律。5.简述流线的特性。一般情况下，流线不能相交，且流线只能是一条光滑的曲线

31、或直线。 流场中每一点都有流线通过，流线充满整个流场，这些流线构成某一时刻流场的流谱。 在恒定流条件下，流线的形状及位置以及流谱不随时间发生变化，且流线与迹线重合。 对于不可压缩液体，流线的疏密程度反映了流场中各点的速度大小，流线密的地方流速大，反之，流速小。 6.简述均匀流的特性。均匀流过水断面为平面，且形状、尺寸沿程不变。 均匀流同一流线上不同点的流速相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。均匀流同一过水断面上各点的动水压强符合静水压强分布规律。即同一过水断面上各点的测压管水头为一常数： 7.简述渐变流和急变流的特性。渐变流：流线虽不平行，但夹角较小；流线虽有弯曲，但曲率较

32、小。流线是近似平行的直线，近似认为 。急变流：流线间夹角较大；流线弯曲的曲率较大。流线不平行或弯曲程度很大， 。8.简述总流能量方程各项的物理意义和几何意义。1物理意义：z：总流过水断面上某点单位重量液体所具有的位能； ：对应点处单位重量液体所具有的压能；：单位重量液体所具有的势能； ：过水断面上单位重量液体所具有的平均动能； ：单位重量液体所具有的总机械能。：流动过程中单位重量液体的平均机械能损失。 2几何意义：z：过水断面某点相对于基准面的位置高度位置水头；：对应点的压强水头；：测压管水头；：平均流速水头； ：总水头； ：总流的水头损失。 11.简述应用动量方程时应注意问题。1、动量方程是

33、一个矢量方程，经常使用投影式。2、使用投影式方程时，必须首先确定坐标轴，并说明坐标轴的正方向，然后把外力、速度向坐标轴投影。注意外力、速度的方向问题，与坐标轴方向一致时为正，反之为负。3、作用在流段上的力包括：过水断面上的动水压力；固体边壁作用在流段上的力；重力。4、过水断面须选在均匀流或者渐变流断面上。5、必须是流出的动量减去流入的动量。6、边界对流段的作用力须先假设一个方向，如果计算结果为正，说明原假设方向正确，为负说明相反。12.“均匀流一定是恒定流，这种说法是否正确？为什么？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。1.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>02.定性绘出图示管道短管的总水头线和测压管水头线向。 v0=0v0=0测压管水头总水头线v0=0v0=02.一水平变截面管段接于输水管路中，管段进口直径d1为10cm，出口直径d2为5cm。当进口断面平均流速v1为1.4m/s，相对压强p1为58.8kN/m2时，假设不计两断面间的水头损失，试计算管段出口断面的相