【水力学】-水力学课堂测验

一、判断题1．在弯曲断面上，由于离心惯性力的作用流体动压强不按静压强特征分布。2．在均匀流中，任一过水断面上的流体动压强呈静压强分布特征。3．两条棱柱形渠道的断面形状和尺寸、流量均相同，在糙率n相同，底坡02i1>i2条件下，肯定有两渠道的正常水深h01<h 。024．在明渠流中，用底坡的类型就可以判别水流的流态，即在缓坡上水流为缓流，在陡坡上水流为急流，在临界坡上水流为临界流。5．地下水的流动与明渠流都是具有自由液面的流动。二、填空题1．露天水池水深5m处的相对压强为 。2．某点的真空度为 65000Pa，当地大气压为 0.1MPa，该点的绝对压强为 。3．如图1所示的密闭容器中，液面压强p0＝9.8kPa，A点压强为49kPa，则B点压强为 ，在液面下的深度为 。4．垂直放置的矩形平板挡水（如图2所示，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离yD为 。图1 图25．雷诺数的物理意义是 。6．设流速势函数=xyz，则点B(1,2,1)处的速度uB为 。7．粘性流体总水头线沿程的变化是 ，测压管水头线的沿程变化是 。8．圆管层流，实测管轴线上流速为4m/s，则断面平均流速为 。9．水力最优矩形断面，宽深比是 。在流量一定渠道断面的形状尺寸和壁面粗糙一定时随底坡的增大，正常水深将 （填增大、减小或不变）在流量一定渠道断面的形状尺寸和壁面粗糙一定时随底坡的增大，临界水深将 （填增大、减小或不变）12．矩形断面明渠中，临界流时的流速水头是临界水深的 。13．矩形断面明渠中，临界水深是最小断面比能的 。14．运动粘度的量纲是 。15．进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应选的相似准则是 。16．进行水力模型实验，要实现明渠水流的动力相似，应选的相似准则是。如模型比尺为考虑黏滞力占主要因素采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s，则原型中的流速为 m/s。18．设模型比尺为1:100，符合重力相似准则，如果模型流量为100cm3/s，则原型流量为 cm3/s？19．压力输水管模型实验，长度比尺为8，模型水管的流量应为原型输水管流量的 。20．明渠水流模型实验，长度比尺为4，模型流量应为原型流量的 。三、选择题1．按连续介质的概念，流体质点是指（ ）A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、几何的点D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体2．下面关于流体粘性的说法中，不正确的是（ ）A、粘性是流体的固有属性B、粘性是运动状态下，流体有抵抗剪切变形速率能力的量度C、流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重性D、流体的粘度随温度的升高而增大3．与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是（ ）A、切应力和压强 、切应力和剪切变形速率C、切应力和剪切变形 D、切应力和流速4．仅在重力作用下，静止液体中任意一点对同一基准面的单位势能为（ ）A、随深度增加而增加 、常数C、随深度增加而减少 D、不确定5．绝对压强pabs与相对压强p、真空度pv、当地大气压pa之间的关系是（ ）A、pabs=p+pv 、p=pabs+pa C、pv=pa-pabs D、p=pabs6．在如图3所示的密闭容器上装有U形水银测压计，其中123点位于同一水平面上，其压强关系为（ ）A、p1=p2=p3 、p1>p2>p3 C、p1<p2<p3 D、p2<p1<p37．如图4所示，则（ ）A、p0=pa 、p0>pa C、p0<pa D、无法判断如图5所示的密封容器当已知测压管高出液面求液面相对压强p0，用水柱高表示。容器盛的液体是汽油（g=7.35kN/m3（ ）A、1.5m B、1.125m C、2m D、11.5m图3 图4 图5任意形状平面壁上静水压力的大小等（ 处静水压强乘以受压面的面积。A、受压面的中心 、受压面的重心C、受压面的形心 D、受压面的垂心10．恒定流是（ ）A、流动随时间按一定规律变化B、流场中任意空间点的运动要素不随时间变化C、各过流断面的速度分布相同D、各过流断面的压强相同非恒定流是（ ）Au

0 u

0 Cu

0 Du0t t s s12．一元流动是（ ）A、均匀流 、速度分布按直线变化 D、限于直线流动D、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数13．均匀流是（ ）A、当地加速度为零 、迁移加速度为零C、向心加速度为零 D、合加速度为零14．流速势函数存在的必要与充分条件是（ ）A、平面无旋流动 、理想流体平面流动C、不可压缩流体平面流动 D、无旋流动15．如图6所示管路系统中流体作实际运动，恒定，圆管等直径，则下述判断正确的是（ ）A、该管路系统上点3和5的测压管水头相等B、该管路系统上点3的测压管水头与点4的测压管水头相等C、该管路系统上点1的动水压强p1=gh1aD、该管路系统上点1和8的动水压强p1=p8=pa图6 图71．一等直径水管（7所示，A-A为过流断面，B-B为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的运动物理量有以下关系（ ）p p p pA、pp B、p p

C、z1z 2 D、z3z 41 2 3 4

1 g 2 g

3 g 4 g17．如图所示的变直径管，直径d1=320mm，d2=160mm，流速v1=1.5m/s，v2为（ ）A、3m/s B、4m/s C、6m/s D、9m/s水平放置的渐扩管如图8所示如忽略水头损失断面形心点的压强有以下关系（ ）A、p1>p2 、p1=p2 C、p1<p2 、不确定在应用恒定总流的能量方程可选用图9中的那几个断面作为计算过水断面（ ）A、1，2，3，4，5 B、1，3，5 C、2，4 D、2，3，4图9 图1020．速度v，长度l，重力加速度g的无量纲集合是（ ）Alv

v

C、l

Dv2g gl gv gl21．速度v，密度压强p的无量纲集合是（ ）A、pv

Bvp

pv2C、

D、 pv222．速度v，长度l,时间t的无量纲集合是（ ）Avlt

B、tvl

C、lvt2

Dlvt23．圆管层流流动过流断面上切应力分布为（ ）A、在过流断面上是常数、管轴处是零，且与半径成正比C、管壁处是零，向管轴线性增大D、按抛物线分布24．在圆管流中，层流的断面流速分布符合（ ）A、均匀规律 、直线变化规律 C、抛物线规律 D、对数曲线规律25．在圆管流中，紊流的断面流速分布符合（ ）A、均匀规律 、直线变化规律 C、抛物线规律 D、对数曲线规律26．有两根管道，一根输油管，一根输水管，当直径d，长度l，边界粗糙度均相等时，运动粘度>，若两管的雷诺数相等，则沿程水头损失（ ）油 水A、hf油=hf水 、hf油>hf水 C、hf油<hf水 D、关系不定27．已知一水箱外接一长L的短管，自由出流时如图A，其流量为Q1；淹没出流时如图B，其流量为Q2，则Q1与的关系为（ ）A、Q1=Q2 、Q1>Q2 C、<Q2 D、关系不定28．串联管道各串联管段的（ ）A、水头损失相等 、总能量损失相等C、水力坡度相等 D、所通过的流量相等29．长管并联管道各并联管段的（ ）A、水头损失相等 、总能量损失相等C、水力坡度相等 D、通过的水量相等30．如图，并联管段1、2、3在A、B之间之间的水头损失是（ ）flfl f2 f3 fAB fl f2A、hfAB＝h+h +h 、h ＝h+hC、hfAB＝hf2+hf3 D、hfAB＝h=hf2=hf3flfl f2 f3 fAB fl f231．并联长管1、2，两管的直径、沿程阻力系数均相同，长度L2=3L1，则通过的流量为（ ）A、Q1=Q2 、Q1=1.5Q2 C、=1.73Q2 D、Q1=3Q232．从作用力的角度分析，在下列渠道中能产生均匀流的是（ ）A、平坡渠道 、正坡渠道 C、逆坡渠道 D、非棱柱形平坡渠道33．水力最优断面是（ ）A、造价最低的渠道断面B、壁面粗糙系数最小的断面C、对一定流量具有最大断面面积的断面D、对一定的面积具有最小湿周的断面34．各断面的长直渠道，具有相同的粗糙系数n，断面积A，底坡i，其通过流量最大的断面形状为（ ）A、正三角形 、半正方形 C、半正六边形 D、半圆形35．有一矩形断面渠道，坡底、糙率和过水断面面积给定的条件下，下列哪个端面尺寸的过流能力最大（ ）A、b=4.5m，h=1.0m； 、b=2.25m，h=2.0m；C、b=3m，h=1.5m； D、b=1.0m，h=4.5m。36．明渠流动为急流时（ ）cA、Fr>1 B、h>hc37．明渠流动为缓流时（ ）cA、Fr<1 B、h<hc

C v<v、c、、C v>v、c

D、dE 0dhD、dE 0dh38．符合以下条件的堰流是宽顶堰溢流（ ）A、<0.67 B、0.67< <2.5 C、2.5< <10 D、>10H H H H39．当用矩形薄壁堰来测量流量时，下列哪种情况下，水流最稳定，测量精度最高？（ ）A、有侧收缩 自由出流 、有侧收缩 淹没出流C、无侧收缩 自由出流 D、无侧收缩 淹没出流40．为保证薄壁堰为自由出流，应满足（ ）A、堰上水头尽量小，水舌下游空间应与大气相通B、下游水位不宜超过堰顶，水舌下游空间应与大气相通C、堰上水头尽量小，水舌下游空间不应与大气相通D、堰上水头不宜过小，水舌下游空间不应与大气相通1、流体的连续介质模型2、描述流体宏观属性的物理量在空间上是3、牛顿内摩擦定律：两平板间的流动是平行流动的；固定平板附近的流体处于静止状态；运动平板附近的流体随平板运动；y方向上是呈线性分布的；4、黏性：流体在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的性质，称为粘滞性，简称黏性，5、作用在流体上的力，表面力：压力、表面张力、摩阻力质量力：重力、惯性力、离心力6(1)71、垂直性平衡流体2、等值性平衡流体中任一点的8、流体平衡的微分方程等。等。8、等压面=0（2）特性：a-等压面就是等势面;b-等压面与质量力正交；c-等压面不能相交；（3）等压面为水平面的条件：同种液体；静止或平衡；连续介质（4）常见的等压面液体与气体的交界面

9（压强形式）P=P0+RHRHh为高的流体重量，即由液柱重量所产生的压强；流体静力学基本方程（能量形式）R重度9、静止流体中，各点的测压管水头相等，测压管水1011pa为基准计p表示。1213、物理学的真空绝对没有大气存在的状态；流体力学的真空相对压强为负值的状态故真空也称为负压 注意：只有真空存在时，才有真空值，真空值恒为正；真空与相对压强p之间的关系pv=|p|1415、作用在任意平面上的静水压力P的大小等于受压面面积与其形心点所受压强的乘积，16、拉格朗日法：研究每一质点的运动参数（坐标、速度、加速度、压强）随时间的变、通过空间固定点的运动参数随时间的变化规律。综合流场1819、时变加速度（当地加速度20、恒定流：流场中流体的运动参数不随时间而变的流动。21、 非恒定流流场中流体的运动参数随时间而变。22、迹线：流场中某一流体质点在一段时间内运动的轨迹线。23、10、流管：在流场中作一条本身不是流线又不11（即管内液体的总体。断面无限小的元流称之为微小元流。12、总流：无数微小元流的总和称为总流13。1）元流过流断面面积无限小，可认为各点的运动要素相同，总流则不然；2526v。27、渐变流：虽然流线不是相互平行的直线，但接近于平行直线时称为渐变流；渐变流特性基本与均匀流相同。2829、若流线上各质点的位变加速度为0，这种流动称为均匀流，反之则为非均匀流。均匀流的特性：1)流线为相互平行的直线，过水断面为平面，且形状、大小沿流程不变；2）同一流线上不同点的流速应相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。30、理想流体恒定元流能量方程1）理想流体、2）元流、3）恒定流、4）质量力只有重力、5）不可压缩流1、应用条件： ①液体流动为恒定流； ②液体为不可压缩液体； ③质量力仅为重力；④过水断面必须是在均匀流或渐变流区段上，两过水端面之间可以是急变流。2、截面的选取：①选在已知量多的截面处；②其中一个面含有所求量；③截面（过水断面；④基准面必须是水平面，可以与计算截面相重合第五章1、水头损失的成因：（内因、

2、沿程水头损失hf: 在固体边界平直的水道中单位重量的流体从一断面流至另一断面所损失的机械能称之为两断面间的水头损失这种水头损失是沿程都有的并随着流程长度的增加而增加，所以叫做沿程水头损失hf3、局部水头损失hj:在固体边界的情况（形状、大小）急剧变化，流速的大小或方向显著改变并往往伴随着产生一定的漩涡区这种发生在局部地段的水头损失称为局部水 头损失hj4、同一流体在同一管道中流动，当流速不同时，有两种不同的运动形态：层流和紊流层流：呈线状的，有条不紊地流动，流体质点互不混杂；紊流：当流速较大时，各流层流体质点形成涡体，在流动过程中相互混掺5、雷诺数6、当采用水力半径作为特征长度来判断流态时，临界雷诺数应为57530、管道的类型：简单管路和复杂管路；长管与短管；第六章孔口直径d作用水头H：孔口中心以上的水头可认为孔口断面上各点的水头都相等31、小孔口的淹没出流与自由出流公式相同，不同之处是水头H0是上下游水位差。32、各种形状的水力最优断面：（1）梯形渠道水力最优断面的水力半径等于水深的一半，与边坡系数m无关；（2）矩形渠道水力最优断面的底宽慰水深h的两倍。33、明渠水流的三种流态及判别1、缓流、临界流、急流；缓坡渠道：i<ik，则h0>hk，ik；h0=hk，v0=vk，渠中水流为临界流；陡坡i>ikh0<hk，v0>vk，渠中水流为这种判别只适用于均匀流的情况明渠均匀流的形成条件：3、明渠均匀流的基本公式：、明渠的水力最优断面：水流应为恒定流；（（3）渠道必须是长而直的棱柱形顺坡渠边；4）粗糙率n沿程不变；（5）渠道中无建筑物的局部干扰，如闸、坝等。5、弗劳德数：6、以断面最低点所在的水平面为基准面计算的单位重量流体所具有的机械能。答案1当渠道的底坡、粗糙系数流场中流体的运动要素不随时间而变的流动。绝对压强总是正值，而相对压强在水力学上，把任一点的相对压强高度与该点在基准面以上的位置之和称为测压管水头。实际液体由于具有粘性，在流

0.5个工程大气压。若在容器底4m30°，d50mmH5m2.6mQ解：取密闭容器水面为1-1断面，取管子出流断面为2-2断面，对两个断面列能量方程：Z1+P1/γ+v12/2g=Z2+P2/γ+v22/2g+hw(5+4×1/2) +(0.5×98/9.8)+0=0+0+v22/2g+2.6v2=13.57m/sQ=v2×1/4πd22 =13.57×3.14×0.25×0.052=26.63L/s33所示的输水管路中，过水断面上的uumax[1-(r/r0)2]径0为mx为s。求Qv。解：dA=d(πr2)=2πrdr空间，在水力学中称为“能量损失”，或者说是单位重量液体克服水流阻力所消耗的液体

QudAru

r0 1(0

)22rdr0机械能，也称“水头损失”(定义)。0

max rA 0 =水力坡度表示单位重量液体在单位长度流程上水头损失。160°

0r0 maxr

rdr02 maxr0 r2r0

r3的光滑平板上（不计摩擦阻力。若喷嘴出口d30mmQ36L/s。试求Q1Q2以及F。假定水头损失可忽略不计。解 ： 由 连 续 性 方 程 ：v=4Q/πd2=4×0.036/(3.14×0.032)=50.955m/s（2分）设出流管方向为yx轴与之垂直，列动量方程：x方向列动量方程：-F’=ρQ(0-βvsin60°)则F’=ρQβvsin60°=1000×0.036×1×50.955×0.866=1588.57NF与F’大小相等，方向相反。y方向动量方程：ρQ1β1v1-ρQ2β2v2-ρQβvcos60°=0由能量方程得 v=v1=v2得出Q1-Q2=1/2Q，再由连续性方程：Q1+Q2=Q 得Q1=3/4Q=27L/s，Q2=1/4Q=9L/s2、如图2所示，一盛水密闭容器，液面上气

=π/2×umax×r02=2.12×10-4m3/s=umax/2=0.075m/s测定一蝶阀的局部阻力系数装置如图4所示。在蝶阀的上、下游装设三个测压管，其间距L1=1m，L2=2md50mm，实测▽1=150cm，▽2=125cm，▽3=40cm，流速v=3m/sξ值。对1断面和2断面列能量方程Z1+P1/γ+v2/2g=Z2+P2/γ+v2/2g+λ·l1/d·v2/2g0+1.5+9/19.6=0+1.25+9/19.6+λ·l/0.05·9/19.6 λ=0.027对2断面和3断面列能量方程Z2+P2/γ+v2/2g=Z3+P3/γ+v2/2g+(λ·l2/d+ξ)·v2/2g解 ： 过 水 断 面 面 积0+1.25+9/19.6=0+0.4+9/19.6+(0.027·2/0.05+ξ)·9/19.6 ξ=0.77

Abh0.150.0650.00975m2湿 周4、压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低6、5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径

b2h0R水力半径

0.1520.0650.28mA0.009750.0348m 0.28d1.0m，管道总长l50m，折角、进口

nAR2i132

0.009750.034820.021323

0.0085ζ

=0.2，1

Q 0.0173ζ =0.5ζ2

=1.0λ=0.024，3上下游水位差H5m，求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线解：按短管计算

8、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水H14me，渠道L