《水力学》简答题和名词解释题总结

《水力学》简答题和名词解释题总结1、什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?答:理想液体就是忽略黏性效应的液体。引入理想液体的概念是为了简化理论分析。2、什么是液体的压缩性?什么情况下需要考虑液体的压缩性?答:压缩性是指液体的体积随所受压力的增大而减小的特性。研究水击时需要考虑液体的可压缩性。3、“均匀流一定是恒定流”，这种说法对吗?为什么?答:不对，均匀流是相对空间而言，运动要素沿程不变，而恒定流是相对时间而言，运动要素不随时间改变，判定标准不同。4、什么是相对压强和绝对压强?答:绝对压强是以设想没有任何气体存在的绝对真空为计算零点所得到的压强。而相对压强是以当地大气压强为计算零点所得到的压强。5、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。答:缓流:v＜ch＞hcFr＜1i＜ic临界:v=ch=hcFr=1i=ic急流：v＞ch＜hcFr＞1i＞ic6、明渠均匀流产生的条件是什么?并简述明渠均匀流的水力特征。答:条件:①水流为恒定流，流量沿程不变，且无支流的汇入或分出;②明渠为长直的棱柱形渠道，糙率沿程不变，且渠道中无水工建筑物的局部干扰;③底坡为正坡。特征:①过水断面的流速分布、断面平均流速、流量、水深及过水断面的形状、尺寸均沿程不变;②总水头线、水面线、底坡线三线平行。7、简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。答:层流区、层流到紊流过渡区、紊流的水力光滑区:λ=f(Re)紊流的水力光滑区到水力粗糙区的过渡区:λ=f(Re,△d)紊流的水力粗糙区:λ=f(△d)8、为什么谢才公式只适用于阻力平方区?答:因为该公式为经验公式，而自然界中的明确水流几乎都处于紊流的阻力平方区。9、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哪些?答:因为直接水击产生的水击压强很大，对管道和闸门会产生较大的不利影响，所以在工程中应当避免。而发生间接水击时，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冲击。控制压力管道内发生间接水击的措施有延长阀门关闭时间、缩短管长、设置调压井等。10、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:由于明渠均匀流是-种匀速直线运动，因此所作用在水体上的各种力沿流动方向平衡，即阻力与重力沿流动方向的分量大小相等、方向相反，而只有正坡渠道中才能满足该条件。11、分析水面曲线时，如何寻找急流和缓流的控制断面?答:急流的控制断面在.上游，因为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，因为外界对缓流的干扰能向上游传播。12、在渗流计算中达西定律和杜比公式有何区别?答: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13、流动相似的含义是什么?答:流动相似包括几何相似、运动相似、动力相似。几何相似是原型和模型的对应长度成比例，运动相似是原型和模型对应点的速度、加速度成比例，动力相似是原型和模型的作用力成比例。14、为什么要考虑水泵和虹吸管的安装高度?答:因为吸水管内存在负压，安装高度过高时，虹吸管最高处和水泵的进口处压强可能小于水的汽化压强，水在此处汽化，导致水流中断发生空化空蚀现象。15、简述堰流、闸孔出流的特点和区别。,答:堰流和闸孔出流都会壅高水位，都是急流，都是以局部水头损失为主。堰流不受闸门影响，自由表面连续;闸孔出流受闸门影响，自由表面不连续。16、筒述渗流模型。答:忽略全部土壤颗粒的存在，认为地下水的流动是连续的充满整个渗流空间。17、简述渗流基本定律----达西定律。答:v=kJ，它表明在均质孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成比例，并与土的性质有关。18、什么叫做粘滞性?粘滞性对液体运动起什么作用?答:当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质叫做粘滞性。19、固体之间的摩擦力与液体之间的内摩擦力有何原则上的区别?何为牛顿内摩擦定律,该定律适用于何种液体?答:固体间的摩擦力只发生在接触表面，与压力无关，与接触面积无关;而液体间的内摩擦力发生在液体内部所有具有相对运动的相邻液层之间，与压力无关但与接触面积有关。牛顿内摩擦定律为τ=udu20、为什么可以把液体当作“连续介质”?运用这个假设对研究液体运动规律有何意义?答:因为分子间的孔隙远小于生产上我们所研究的液流尺度。运用这个假设可以把液流的物理量看作是空间和时间上的连续函数来进行分析。21、作用在液体上的力可以分为哪两类?二者有何区别?试举例说明。答:表面力是作用于表面与表面积成正比;质量力指通过所研究液体的每一部分质量而作用于液体的，大小与质量成正比的力。表面力:切力、压力。质量力:重力、惯性力。22、静水压强有哪些特性?静水压强的分布规律是什么?答:静水压强的特性:①方向与受压面垂直并指向受压面;②作用在同一点上各方面的静水压强大小相等。分布规律:在静止液体中，静水压强随深度线性规律变化。23、什么叫压力体?如何确定压力体的范围和方向。答:由静水中曲线边界上每一点引垂直于自由面的垂线形成的柱面和自由面组成的封闭柱体叫压力体。压力体周界由受压曲面自身、液面或液面延长面、通过曲面的四个边缘向液面或其延长面所做的铅垂平面组成。当液体和压力体位于曲面同侧时，压力方向向下;当液体和压力体位于曲面异侧时，压力方向向上。24、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的?他们之间有什么联系?渐变流具有什么重要性质?答:恒定流:流场中的液体质点通过空间点时所有运动要素不随时间的变化而变化。非恒定流:至少一个运动要素随时间而变化均匀流:流线为平行的直线，流速大小和方向沿程不变。非均匀流:流线非平行的直线，流速大小或方向沿程改变。渐变流:流速大小或方向沿程逐渐改变。急变流:流速大小或方向沿程急剧改变。联系:恒定流与非恒定流、均匀流与非均匀流，分别是针对时间和空间而言，运动要素是否改变来进行判断的，判定标准不同。而急变流和渐变流是属于非均匀流里的两种不同情况。渐变流的流线近乎平行直线，其流动特性与均匀流类似，即①过水断面的形状、尺寸接近于沿程不变的平面;②各过水断面的流速分布基本相同;③过水断面上的动水压强近似地符合静水压强分布规律。25、什么叫总水头线和测压管水头线?水力坡度和测压管坡度?均匀流的测压管水头线和总水头线的关系怎样?答:总水头线是水流沿程各断面总水头顶端的连线。测压管水头线是沿水流方向各测点的测压管液面的连线。水力坡度是沿程每单位距离的水头损失。测压管坡度是单位距离内测压管水头线的降落值。均匀流的测压管水头线和总水头线是相互平行的直线。26、能量方程中各项的几何意义和物理意义是什么?几何意义物理意义Z位置水头单位势能p/ρg压强水头单位压能v2/2g流速水头单位动能27、雷诺数Re具有什么物理意义?为什么可以起到判别流态(层流、紊流)的作用?试说明由层流向紊流过渡的物理过程。答:雷诺数表示惯性力与粘性力之比。层流时，惯性力不大，粘性力占主导，受粘性力的约束，流体质点做规则运行;紊流时，惯性力占主导，受到干扰形成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点互相掺混，所以用雷诺数可以判别流态。28、何谓有压管?其水力特征是什么?答:有压管是水沿管道满管流动的水力现象，表现为管内压强高于大气压强。29、与有压管流相比，明渠水流的主要特征是什么?答:水流表面为与大气相接触的自由表面。30、什么叫正常水深?它与渠道底坡、糙率、流量之间有何关系?答:明渠中发生均匀流时的水深称为正常水深。正常水深与底坡成反比，与糙率成正比，与流量成正比。31、欲将产生均匀流的渠道中的流速减小，以减小冲刷，但流量仍然保持不变，试问有几种方法可以达到此目的。答:降低底坡i，增大湿周x,增加糙率n。32、急流、缓流、临界流各有哪些特点?答:急流:干扰波不能向上游传播，正常水深低于临界水深;缓流:干扰波能向上游传播，正常水深高于临界水深;临界流:干扰波恰好不能向上游传播，正常水深等于临界水深。33、佛汝德数的物理意义是什么?为什么可以用它来判断明渠水流的流态?答:佛汝德数的物理意义是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的2倍开平方。Fr=1,说明惯性力作用与重力作用相等，为临界流;Fr>1，说明惯性力作用大于重力作用，惯性力对水流起主导作用，为急流;Fr<1,说明重力作用大于惯性力作用，重力作用对水流起主导，为缓流。34、什么叫断面比能?它与断面单位重量液体的总能量E有什么区别?答:以断面最低点为基准面时的单位机械能称为断面比能(Es)。Es与E的区别:①Es与E两者相差一个渠底高程，Es只是反映水流运动状况的那部分能量。②能量损失的存在使得E总是沿程减小，但Es却可能沿程减少、不变甚至增加。35、何谓断面比能曲线?比能曲线有哪些特征?答:断面比能曲线:当流量Q和过水断面的形状及尺寸一定时，断面比能仅仅是水深的函数，即Es=f(h)，按照此函数可以绘出断面比能随水深变化的关系曲线。特征:断面比能曲线为二次抛物线，下端以水平为渐近线，上端以第一卦限角平分线为渐近线，在K点取断面比能最小值Emin,K点将曲线分为2支，下支Es随h增加而减少，上支Es随h增加而增加。36、什么叫水跃、波状水跃、完全水跃?答:水跃:明渠水流从急流过渡到缓流，产生的水面突然跃起的特殊局部水力现象。波状水跃:当1<Fr<1.7时，水跃表面形成一系列起伏不大的单波，最后消失。完全水跃:当1.7<Fr时，有表面旋滚的水跃。37、为什么可以利用水跃来消除能量?什么形式的水跃消能效率最高?答:在水跃段内，水流运动要素急剧变化，水流紊动，混掺强烈，旋滚与主流间质量不断交换，致使产生较大能量损失。稍微淹没式水跃的消能效率最高。38、何谓堰流，堰流的类型有哪些?他们有哪些特点?如何判断?答:顶部闸门完全开启，闸门下缘完全脱离水面，水流从建筑物顶部自由下泄，称为堰流。薄壁堰:δ/H<0.67，越过堰顶的水舌形状不受堰坎厚度的影响；实用堰:0.67<δ/H<2.5，水舌受到堰顶的约束和顶托；宽顶堰：2.5<δ/H<10,堰坎厚度对水流的顶托作用明显。39、堰流计算的基本公式及适用条件?影响流量系数的主要因素有哪些?答:Q=mb√2gH2适用条件:过水断面为矩形的薄壁堰流、实用堰流或宽顶堰流。流量系数m与水舌的收缩程度、断面2的流速分布、堰的水头损失等因素有关。40、淹没溢流对堰流有何重要影响?薄壁堰、实用堰、宽顶堰的淹没条件是什么?影响各种淹没系数的因素有哪些?答:淹没溢流会降低过水能力。实用堰的淹没条件:下游水位高于堰顶(些>0.15，hg为从堰顶算起的下游水深)，且堰下游发生淹没水跃。淹没系数σ。取决于然、上(P2为下游堰高)。宽顶堰的淹没条件:hs>0.8H0，淹没系数c，随相对淹没系数的增大而减小。41、泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种?它们各自的水流特征是什么?答:底流消能:利用从急流过渡到缓流产生的水跃旋滚区中水流的强烈紊动来消能;挑流消能:把下泄水流挑射到远离建筑物的地方，水流在空中跌落扩散，落入河道与水流产生碰撞，产生强烈紊动混掺，消耗大部分余能。面流消能:在泄水建筑物末端设置一较小挑角的垂直鼻坎，将下泄的高速水股引向下游水流的表层，并逐渐向下游扩散，使靠近河底的流速较低，同时由于下游水位高于坎顶，故在坎后的主流区下部形成激烈的旋滚消耗下泄水流的能量。42、怎样判别堰、闸下游水流衔接形式(即确定水跃位置),可能有哪三种形式的水跃产生?答:远驱式水跃:ht<hco2临界水跃:ht=hco2淹没式水跃:ht>hah:下游河道中的水深;hco2:跃后水深(hco1为跃前水深)。43、在什么情况下，堰、闸下游需要修建消力池?答:当堰、闸为中低水头，下游出现远驱式水跃，且地质条件较差时需要修建消力池。44、什么叫水击?有压管道中的水击现象是怎样发生的?答:在有压管路中，由于某种外界原因(如阀门突然关闭，水泵机组突然停机等)，使得流速发生突然变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水击。当阀门突然关闭时，靠近阀门处的水流流速瞬间变为零，但是管内远离阀门处的水流由于惯性仍然保持的原流速向阀门流动，并且压缩其与阀门之间的水流使其压力突然升高，管壁膨胀;当管内水流全部静止后，管内压强已高于管外压强，在压强差的作用下，管内水流开始向水池倒流，管内逐渐恢复发生水击前的正常状态;当管内压强恢复正常后，由于惯性作用，水流继续向水池倒流，但阀门关闭，没有水流补充，因此靠近阀门处的水流被迫停止流动压强降低，水体膨胀，管壁收缩;当管内水流逐渐全部静止后，由于管内外压强差的作用，池内水流又再次流向管内，管内压强又逐渐恢复到正常状态。45、什么叫水击相、周期?水击相在水击计算中的作用是什么?答:水击波在管中往返一次所需的时间称为水击波的相(2),周期为2倍水击波的相长(T=2lc46、什么是直接水击,什么是间接水击?各有什么特点?答:阀门关闭时间Ts<2lc为直接水击，阀门处可能产生的最大水击压强值不会受到反射波的影响，其产生的水击压强数值很大;Ts>2lc为间接水击，减压波和闸门47、用解析法分析液体质点运动的基本方法有哪两种?为什么我们常采用欧拉法?答:拉格朗日法和欧拉法。因为拉格朗日法是通过个别液体质点的运动来研究整个液体运动的规律，而个别液体质点的运动轨迹非常复杂，其规律难以掌握，并且在.实际问题分析中我们并不需要知道每个质点的运动情况，所以常采用欧拉法。48、什么叫时变加速度?什么叫位变加速度?答:时变加速度:表示在每个固定点上流速对时间的变化率;位变加速度:表示流速随坐标的变化率。49、液体运动的基本形式有哪几种?写出它们的数学表达式。答:平移:线变形:角变形:旋转角速度:50、什么无涡流?什么叫有涡流?它们的基本特征是什么?判别条件是什么？答:无涡流:液体流动时每个液体质点都不存在绕自身轴的旋转运动。如果液体质点的旋转角速度都等于零，则为无涡流。有涡流:液体流动时有液体质点存在绕自身轴的旋转运动。如果液体质点存在不等于零的旋转角速度，则为有涡流。51、连续性方程__________________________对可压缩液体或非恒定流动是否成立，为什么?答:原式只适用于不可压缩液体(恒定或非恒定)的流动。对于可压缩液体的恒定流，方程应为_________________________________;而对于可压缩液体的非恒定流，方程应为____________________________________________________________________________52、何谓有势流?有势流与有涡流本质区别是什么?答:无涡流一定有流速势存在，所以也称为势流。有势流与有涡流本质区别是:有势流为不考虑粘滞性的理想液体，有涡流为考虑粘滞性的实际液体。53、势函数和流函数存在的充分必要条件是什么?答:满足不可压缩液体的连续性方程。54、什么叫流网，流网的特征是什么?绘制流网的原理是什么?答:流网:由一簇流线与一簇等势线在平面所交织的网格。流网特征有:①流网是正交网格;②流网中每-网格的边长之比，等于流速势函数φ和流函数ψ增值之比;③对于曲边正方形网格，任意两条流线间的单宽流量为常量。绘制流网的原理:流网中的每个网格均为曲线正方形原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上流线的位置。55、滲流的基本定律是什么?写出数学表达式并说明其物理意义。答:达西定律:v=k]。它表明在均匀孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成正比，且与土的性质有关。56、何谓渗透系数?它的物理意义是什么?怎样确定渗透系数值?答:渗透系数:综合反映土壤透水能力的系数。物理意义:水力坡度J=1时的流速。渗透系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温等，可通过经验法、室内测定法、野外测定法等方法确定渗透系数值。57、什么叫浸润线?浸润线的基本微分方程的形式是什么?答:浸润线:渗透水流表面与土坝横断面的交线。浸润线的基本微分方程:Q=kA(i-dℎds58、什么叫普通完全井、不完全井?写出普通井浸润曲线方程。答:普通完全井:井底直达不透水层;不完全井：井底未达到不透水层。普通完全井的浸润线方程:z59进行水工模型试验的目的是什么?理论基础是什么?答:目的:水力模型试验一般是将设计中或已建成的工程或其一部分作为原型，按照相似原理将其缩小为模型，在实验室条件下进行水流试验，观察水流现象并进行水力要素量测，试验数据和结果可按相似原理引申至原型，从而对原型工程运行时出现的现象进行预测。理论基础:水力相似基本原理。60、什么叫相似原理?两种水流力学相似必须满足的条件是什么?答:相似原理是指组成模型的每个要素必须与原型的对应要素相似，在流动现象中若两种流动相似，一般应满足几何相似，运动相似，动力相似。61、重力相似准则的相似条件是什么?比尺换算关系是什么?答:重力相似准则的相似条件是模型和原型流动的弗洛德数相等，即Frp=Frm=up2比尺换算关系:λn为糙率比尺、Cl为长度比尺。流速比尺:Cv=2.5流量比尺:Cq=2q5时间比尺:Ct=2Q.5作用力比尺:Cf=Apq62、何为等压面，等压面的性质有哪些?答:由压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面上，质量力所做的功等于零，且任意点处的质量力与等压面正交。63、简述流线和迹线的基本概念。流线具有哪些基本特征?答:流线是同一时刻与许多质点的流速矢量相切的空间曲线。迹线是同一质点在一个时段的运动轨迹线。流线的基本特征有:①流线不能相交也不能转折;②在恒定流情况下，流线的形状、位置不随时间变化;而在非恒定流时，速度随时间变化，一般流线也会随时间变化;③流线簇的整体形状与约束水流的固体边界形状有关;④流线簇的疏密程度直接反映该时刻流场中各点的流速大小。64、在阀门关闭时的水击波传播过程中，绘制进口断面处流速随时间的变化关系(一个周期)65、要做到模型与原型的水流现象相似，并且把模型试验结果应用于原型，则模型与原型须做哪几方面的相似。试简要叙述。答:要做到流动相似，就要做到几何相似、运动相似、动力相似。几何相似:是指流场的几何形状相似，相应长度成比例，角度相等，边界性质相同。运动相似:是指流场速度大小成比例，方向相同。动力相似:是指流场中各种成分的力大小成比例，方向相同，且力的相似比例系数相同。66、什么是连续介质?答:认为液体是由无数没有微观运动的质点所组成，没有空隙存在的连续体，并且表征液体运动的各物理量在时间和空间上也是连续分布的。67、什么是短管与长管?答:短管:局部水头损失、流速水头与沿程水头损失相比不能忽略的，必须要同时考虑的管道。长管:沿程水头损失起主要作用，局部水头损失、流速水头可以忽略的管道。68