水力学B网上教学活动文本20070617

1、水力学（B）网上教学活动文本（2007.06.17）陈丽：大家好，今天的活动开始了！晁雄剑：老师好！您真忙啊！刚刚辅导完就来辅导我们的了！辛苦啊！ 陈丽：欢迎！ 晁雄剑：老师说说今年的考试题型吧？ 陈丽：判断、单选、简答、计算。 陈丽：判断2*8=16 单选3*6=18 简答5*2=10 计算 5小题，共56分。 晁雄剑：简答题的范围是不是就是形成性考核成绩册里的啊？ 陈丽：可能会有，但是应该不止是形成性考核册里那些简答题。 晁雄剑：有没有具体范围啊？ 陈丽：都是比较基本的题。 晁雄剑：昨天领到了统一下发的A4纸，比我想象中的残酷啊！因为它还有密封线啊？还留有那么多的空余啊？ 陈丽：没关系，只

2、用记一些公式和定理、概念就行了。 高晓琴：陈老师好！太累了 陈丽：高老师好 ，您今天一天都没休息呀。 高晓琴：下学期改改吧 陈丽：是的，下学期改为工作日的晚上。 晁雄剑：老师，咱们这个上传复习资料吗？真的希望能有复习资料作为参考！ 陈丽：1教材 2形成性考核册 3考核说明 4综合练习 5水力学网络辅导材料（01年版，但是包括了课程重点内容，大家复习时仍然可以参考） 晁雄剑：综合练习和考核说明是不是还没有上传呢？ 或者采用05届的？ 陈丽：考核说明在教学文件里下载，已经有了，是06.10.28日上传的。一般来说，考核说明不会轻易变的，修订的话要经过专家重新审定。 晁雄剑：这道题考试中有吗？是“平

3、面上的”还是“曲面上的”？ 陈丽：平面和曲面的都要求掌握,计算题考的可能性较大。 晁雄剑：那哪个对于今年的考试是最为重点？ 陈丽：曲面不就是分解成水平和铅直吗，不是很难，都掌握一下吧。书上有例题的。 水力学综合练习1 一、 是非题 ( 每小题3分, 共24分)你认为正确的在题干后括号内划“”，反之划“”。1理想液体是不考虑粘滞性的理想化的液体。 （ ）2静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 （ ）3图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点 C重合。 （ ） 4根据能量方程，水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 （ ）5判别水流是层流或紊流流态的无量纲数是雷诺数Re。 （

4、）6水力最佳断面是指：过流面积相同，所能通过的流量最大的过流断面。 （ ）7陡坡上出现均匀流必为均匀的急流，缓坡上出现均匀流必为均匀的缓流。（ ） 8闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 （ ）二、单项选择题 (每小题3分, 共18分)在所列备选项中，选1项正确的或最好的作为答案，将选项号填入各题的括号中。1液体中某点的绝对压强为108kN/m2，则该点的相对压强为 （ ）（A）1 kN/m2 （B）2 kN/m2 （C）8 kN/m2 （D）10 kN/m22层流运动过流断面的流速分布规律符合 （ ）（A） 对数分布 （B） 直线分布 （C） 抛物线分布（D） 指数分布3水泵的扬程是

5、指 （ ）（A） 水泵提水高度 （B） 水泵提水高度+吸水管的水头损失 （C） 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失4按长管计算的管道流动的总水头线与测压管水头线 （ ）（A）相重合， （B）是平行的直线 （C）相平行，呈阶梯状5佛汝德数Fr是用来判别下列何种流动的重要无量纲系数 （ ）（A）均匀流与非均匀流 （B）层流与紊流（C）急流与缓流 （D）明流与管流6渗流的达西公式只能适用于 （ ）（A）恒定均匀层流 （B）恒定均匀紊流 （C）恒定均匀流；（D）非恒定流三、问答题（每小题4分，共8分）1有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？ 2明渠水流的底坡可以分为哪些类型？

6、四、计算题(共5小题，共50分)1如图所示挡水矩形平板AB，已知水深h=2 m，板的宽b3m，求作用在矩形平板AB上的静水总压力的大小及总压力作用点处的水深。 （8分） 2。某输油管道长L=500m，直径d=0。15m，流速v=0。24m/s，油的粘滞系数2。0cm2/s，1）试判断此时的流动型态；2）确定此管段的沿程阻力损失。 （10分）3已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d1 =6cm，d2=2cm，1断面与喉管断面的测压管水头差为h =8cm ，如果文丘里管流量计流量修正系数=0。98，求管路中通过流量Q为多少？（不计水头损失） （10分）d1hd24有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=

7、0。014，底宽b1。5m，槽长L80m。进口处槽底高程z1=52。16m，出口槽底高程z252。04m，当槽中均匀流水深h=1。7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。 （10分）5有一单孔WES型实用堰，堰宽8。0 m，堰高P=50 m，堰顶设计水头H3。2 m，溢流堰下游发生远驱式水跃。已知实用堰的设计流量系数md0。502，侧收缩系数0。96， （1） 求通过实用堰的设计流量Qd 。 （6分）（2） 分析说明实用堰下游是否需要修建消能设施？（6分）晁雄剑：谢谢老师！ 我已经收到了！ 晁雄剑：老师，考试中没有画图题吗？ 是否会在选择或者判断中出现？ 陈丽：考试中没有作图题，选择判断中出现的

8、几率较小。 晁雄剑：那在计算中是否会出现？ 陈丽：计算好象也小。 晁雄剑：老师：判别流态不是有四种方法吗？考试中出现的是哪一种？也就是说必须掌握的是哪种？ 陈丽：都要求掌握，重点掌握利用弗汝德数和临界水深。 晁雄剑：老师：在这次的考试中有没有12种水面曲线特征及水面曲线变化规律啊？如果有会是什么样的啊？ 陈丽：一般了解就行，我们没有作图题 晁雄剑：我说的不是作图题，例如： 当h0hkh,水面曲线为？ 当hhkh0时，水面曲线为？ 是这种类型的哦？ 陈丽：几率较小。 晁雄剑：老师：计算中是否涉及到了虹吸管的内容？是作业上的还是教材上的？ 陈丽：计算中是涉及到虹吸管的内容很少。 晁雄剑：大的计算题

9、中有没有关于消力池的计算啊？831？ 陈丽：你是问消里力池池深和池长的计算吗?不要求掌握具体计算。 晁雄剑：考试中的计算题也没有涉及到？ 陈丽：具体尺寸的计算复杂,期末考试不要求。 晁雄剑：有没有文丘里管流量计算？陈丽：了解一下。 陈丽：计算题主要类型1静水压力计算 2能量方程的应用 3动量方程的应用 4利用雷诺数判断液体流动的两种流态（层流、紊流）。 5短管水力计算 6明渠均匀流流量计算 7明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）判别方法。 8闸孔出流计算 9实用堰、宽顶堰水力计算 晁雄剑：短管水力计算这是什么意思 ？ 陈丽：短管自由出流计算公式的应用。 陈丽：第8、9种计算较难，大家也要掌握

10、，形成性考核中有此种类型的题，自己看看。 晁雄剑：短管中不是包括三种水利计算吗？ 第一就是我刚才跟您说的那个虹吸管； 第二种就是倒虹吸管的水力计算； 最后一种是水泵系统的水力计算/ 这三种里那种是考试中有的？ 和教材上的是否一样？ 陈丽：重点掌握公式5-3的应用。 晁雄剑：第八题是不是教材上的P224页的？考试中有没有共轭水深的，跃前水深和跃后水深 的 ？ 陈丽：恩，公式8-18的应用要掌握。共轭水深好象考核说明中是要求掌握的。 晁雄剑：确切的说那这次考试中有吗？ 陈丽：不一定，建议你把这9种类型都掌握。 晁雄剑：老师能不能删除两种啊？ 陈丽：其实也就2、3、9难一些，其他的都是利用公式计算，

11、比较简单。 晁雄剑：那其它的就是很简单了？是不是直接带公式就可以了？ 陈丽：也不全都是，可以参考我给计算题举例和综合练习看看，难度差不多。 晁雄剑：有需要计算A、B两点的压强差的吗？ 陈丽：这个也是考核说明要求掌握的，建议你还是掌握一下吧。 晁雄剑：有没有矩形闸门的静水总压力吗？ 陈丽：这个不就是第1种类型里的吗？ 晁雄剑：a ? 还会有弧形闸门的啊？我都晕了！_ 陈丽：弧形闸门也是属于第1种类型。第1种计算类型其实不难，一定要好好掌握。 单项选择题举例（1）静止液体中同一点各方向的压强 （ ） 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 。 本题难度：

12、容易。主要考核学生对静水压强特性的理解。答案：a （2）在平衡液体中，质量力与等压面 （ ） a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。 本题难度：中等。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：d （3）液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是 （ ） a、任意曲面； b、水平面 c、斜平面； d、旋转抛物面。 本题难度：容易。主要考核学生对等压面概念的理解。答案：b （4）液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为 （ ） a、10 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2 本题难度：容易。主要考核学生对静水压强换算的掌握。答案：b （5）

13、 过水断面是指 （ ） a、与流线平行的断面； b、与流线正交的横断面 c、与流线斜交的横断面； d、与迹线正交的横断面。 本题难度：容易。主要考核学生对过水断面的理解。答案：b （6）水力学中的一维流动是指 （ ） 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。 答案：d （7）作用水头相同时，孔口的过流量要比相同直径管咀的过流量 （ ） a、大; b、小 ； c、相同 ； d、无法确定 。 答案：b （8）已知液体流动的沿程水力摩擦系数l与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 （ ） a、 层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙

14、区； d、紊流粗糙区 本题难度：中等。主要考核学生对沿程水力摩擦系数l的理解。答案：c （9）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（ ） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （10）层流断面流速分布规律符合 ( ) a 、对数分布； b 直线分布； c、抛物线分布； d、 椭圆分布。 答案：c （11）突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为 （ ） a、2：1 b、1：1 c、1：2 d、1：4 答案：a （12）紊流粗糙区的水头损失与流速成 ( ) a、一次方关系； b、二次方关系； c、1。752。0次方关系；d、不能确定 答案

15、：b （13）水泵的扬程是指 （ ） a、 水泵提水高度 ; b、 水泵提水高度+吸水管的水头损失 ; c、水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失 d、以上答案都不是 。 答案： c （14）从力学角度看，雷诺数所表示的两种力的对比关系是 ( ) a、 惯性力与粘滞力 ； b、 惯性力与重力 ； c、 重力与粘滞力 ； d、 压力与粘滞力 。 答案：a、 （15）紊流的流速分布为 （ ） a、呈抛物线分布 b 、呈线性分布 c 、比层流分布更均匀 d、比层流分布更不均匀 答案：c （16）长管的总水头线与测压管水头线 （ ） a、相重合； b、相平行，呈直线； c、相平行，呈阶梯状。 答案：a

16、 （17）矩形水力最佳断面的宽深比= （ ） a、1； b、2； c、3； d、4 答案：b （18）在明渠中不可以发生的流动是 （ ） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （19）在缓坡明渠中不可以发生的流动是 （ ） a、 均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （20）底宽b = 1。5 m的矩形明渠，通过的流量Q = 1。5 m3/s，已知渠中某处水深h = 0。4 m，则该处水流的流态为 （ ） a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b （21）闸孔出流的流量与闸前水头的（ ）成正比。 a、

17、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 答案：d （22）堰流的流量与堰顶水头的( )成正比。 a、1/2次方 ； b、3/2次方 c、2次方； d、1次方 答案：b （23）溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc的共轭水深为 hc2 ，下游河道水深为ht，形成远离水跃的条件是 （ ） a、 ht = hc2 b、ht hc2 c、ht hc2 d、无法确定 答案：c （24）渗流研究的对象是（ ）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 答案：a （25）渗流的达西公式只能适用于 （ ） a、 恒定均匀层流 b、 恒定均匀紊流 c、恒定均匀流； d、非恒定流

18、 。 答案：a （26）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺L=100，模型中水深为0。1m，则原型中对应点水深为 （ ） a、 0。5 m； b、1 m； c、5。0 m； d、10 m。 答案：d （27）、按重力相似准则设计模型，若几何比尺为100，则流速比尺为 （ ） a、100 ； b、10 ； c、20 ； d、50。 答案：b （28）测量水槽中某点水流流速的仪器有 （ ） a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 答案：b （29）量测明槽流量的仪器是（ ） a、文丘里计； b、电磁流量计； c、量水堰； d、孔板流量计。 答案：c 判断题举例（1）理想液体就是不可

19、压缩液体。 （ ） 答案：错误 （2）作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 （ ） 答案：错误 （3）均质连续静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。 （ ） 答案：正确 （4）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （ ） 答案：错误 （5）渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 （ ） 答案：正确 （6）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 （ ） 答案：错误 （7）紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ( ) 答案：正确 （8）粘滞性是液体产生水头损失的内因。 （ ） 答案：正确 （9）园管中层流的雷诺数必然大于3000。 ( ) 答案：错误 （10）同样

20、条件下直接水击比间接水击更不安全。 （ ） 答案：正确 （11）矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比为=2。 （ ） 答案：正确 （12）两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。 （ ） 答案：正确 （13）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 （ ） 答案：错误 （14）缓坡上可以出现非均匀流急流。 （ ） 答案：错误 （15）陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。 （ ） 答案：正确 （16）明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。 （ ） 答案：错误 （17）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（ ） 答案：

21、错误 （18）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。 （ ） 答案：正确 （19）两个液流只要在相应点的速度和加速度的大小成比例，则两个液流就是运动相似的。（ ） 答案：错误 问答题举例（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）“均匀流一定是恒定流”，这种

22、说法是否正确？为什么？ 答案：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）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数的变化规律。 答案：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=f1（Re）； 过渡区=f2（Re， ）；粗糙区=f3（ ），紊流粗糙区又称为阻力平方区。 （4）为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区？ 答案：舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式，自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区，因此该公式只适用于紊流阻力平方

23、区。 （5）为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击？控制压力管道内发生间接水击的措施有那些？ 答案：发生间接水击时，反射回来的减压波使阀门处的水击压强降低，防止过高的水击压强对管道的。控制压力管道内发生间接水击的措施主要有：延长阀门关闭的时间，缩短压力管道的长度，必要时设计调压井（塔）等。 （6）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。 答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。 （7）分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面？ 答案：急流的控制断面在上游，因为

24、外界对急流的干扰不能向上游传播；缓流的控制断面在下游，其原因与急流正好相反。 （8）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？ 答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。 计算题举例（1）如图所示矩形平板闸门AB宽b=3m，门重G=9800N，=60，h1 =1m，h2=1.73m。试求：下游无水时启门力T。 （10分）解：闸门上的静水总压力P=pcA，pcghc=10009.8（11.730.5）=18.27kN/m2 （2分）P=pcA=18.2731.73sin601

25、09.6 kN （2分）静水总压力作用点到转轴距离为m （1分）各力对转轴取力距Th2/tg60G0.5h2/tg60PL=0 （3分）T=131.6kN （2分）即下游无水时启门力为131.6kN （2）水温 10。C时，水的运动粘度0.0131cm2/s，管径为 10 cm，管中流速为 100 cm/s，试判别水流流态，并求在该管中转变为另一种流态时的流速。（6分）解： 763362000，管内为紊流。 （3分）如果要转变为层流则2000 ，则v2.62cm/s （3分）（3）图示一跨河倒虹吸管，正方形断面面积 A=0.64 m2，长 l=50 m，两个 30。折角、进口和出口的局部水头

26、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。（10分）解： (5分） (5分） (4）从水箱接一橡胶管道及喷嘴（如图）。橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。水头H=5.5M。由水箱至喷嘴的水头损失hw=0.5m。用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p=4.9N/cm2。如用手握住喷嘴，需要多大 的水平力R ，行近流速v0=0，取动能校正系数均为1。（15分）解：列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2- 2能量方程 (5分） (1分） (1分） 列X向动量方程 (6分） 水流对喷嘴冲击力 即为手握喷嘴所需之力。 (1分) （6）有