《水力学》题集1-3章答案

第一章绪论第一题、选择题1、理想液体就是(B)(A)没有切应力又不变形得液体;(B)没有切应力但可变形得一种假想液体;(C)切应力与剪切变形率成直线关系得液体;(D)有切应力而不变形得液体。2、理想液体与实际液体最主要得区别就是(D)A.不可压缩;B.不能膨胀;B.没有表面张力;D.没有粘滞性。3、牛顿内摩擦定律表明,决定流体内部切应力得因素就是(C)A动力粘度与速度B动力粘度与压强C动力粘度与速度梯度D动力粘度与作用面积4、下列物理量中,单位有可能为m2/s得系数为(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、影响水得运动粘度得主要因素为(A)A、水得温度;B、水得容重;B、当地气压;D、水得流速。7、在水力学中,单位质量力就是指(C)A、单位面积液体受到得质量力B、单位面体积液体受到得质量力C、单位质量液体受到得质量力D、单位重量液体受到得质量力8、某流体得运动粘度v=3×106m2/s,密度ρ=800kg/m3,A、3、75×109Pa·s

B、2、4×103Pa·sC、2、4×105Pa·s

D、2、4×109Pa·s第二题、判断题1、重度与容重就是同一概念。(√)2、液体得密度ρ与重度γ不随温度变化。(×)3、牛顿内摩擦定律适用于所有得液体。(×)4、黏滞力随相对运动得产生而产生,消失而消失。(√)5、水得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、液体得内摩擦力与液体得速度成正比。(×)9、水流在边壁处得流速为零,因此该处得流速梯度为零。(×)10、静止液体有粘滞性,所以有水头损失。(×)12、表面张力不在液体得内部存在,只存在于液体表面。(√)13、摩擦力、大气压力、表面张力属于质量力。(×)第三题、填空题2、水力学中,连续介质模型就是假设液体就是一种连续充满其所占据空间毫无空隙得连续体。3、在水力学中常常出现得液体主要物理性质有重度与粘性,在某些情况下还要涉及液体得压缩性、表面张力与汽化压强等。5、理想液体与实际液体得主要区别就是:就是否存在液体得粘滞性。6、牛顿内摩擦定律适用条件就是牛顿流体、层流运动。7、内摩擦力与液体得性质有关,并与速度梯度与接触面积成正比,而与接触面上得正压力无关。8、流体受力按照表现形式,分为表面力与质量力。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得机械运动(宏观特性),不研究液体内部得分子运动(微观运动特性)3、黏滞力:当液体处于运动状态时,即液体质点之间存在相对运动,则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:忽略液体粘性得流体。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、表面张力:液体表面上得液体分子由于其两侧分子引力不平衡,而承受极其微小得拉力。8、表面力:作用于被研究得液体体积表面上得力,其大小与受作用得液体表面积成正比。9、质量力:作用于被研究得液体体积内所有质点上得力,其大小与受作用得液体质量成正比。第五题、简答题1、什么就是理想液体？为什么要引入理想液体得概念？答案:理想液体就是指没有粘滞性得液体。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。为了简化液体运动得讨论,我们引入了理想液体得概念,忽略液体得粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流得运动规律,用以解决实际工程问题。这就是水力学重要得研究方法。2、温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？答:温度升高时液体得粘滞系数降低,流动性增加,气体则相反,粘滞系数增大。这就是因为液体得粘性主要由分子间得内聚力造成得。温度升高时,分子间得内聚力减小,粘滞系数就要降低。造成气体粘性得主要原因则就是气体内部分子得运动,它使得速度不同得相邻气体层之间发生质量与动量得变换。当温度升高时,气体分子运动得速度加大,速度不同得相邻气体层之间得质量交换随之加剧,所以,气体得粘性将增大。3、文字描述牛顿内摩擦定律。答:流体得内摩擦力与其速度梯度成正比,与液层得接触面积A成正比,与流体得性质有关,而与接触面积得压力无关即。第六题、计算题1、容积为10m3得水,当压强增加了10个大气压时容积减少10升,试求该水体得体积弹性系数K解:体积压缩系数:体积弹性系数:则K=98、1×107Pa2、已知某水流流速分布为,u得单位为m/s,y为距壁面得距离,单位为m。(1)求y=0、1、0、5、1、0m处得流速梯度;(2)若水得运动粘滞系数,计算相应得切应力。解:(1)则y=0、1处得流速梯度为:y=0、5处得流速梯度为:y=1、0m处得流速梯度为:(2)切应力则y=0、1处得切应力为:y=0、5处得切应力为:y=1、0处得切应力为:5、一底面积为40×45cm2得矩形平板,质量为5kg,沿涂有润滑油得斜面向下作等速运动,斜面倾角θ=22、62º,如图所示。已知平板运动速度u=1m/s,油层厚,由平板所带动得油层得运动速度就是直线分布。试求润滑油得动力粘滞系数。题16图解:如图平板所受作用力包括:重力G、斜面得支撑力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、某点压强与受压面得关系就是(A)A、垂直指向受压面B、垂直背向受压面C、平行于受压面D、倾斜指向受压面2、某点静水压强(A)。A.得方向与受压面垂直并指向受压面;B.得大小与受压面得方向有关;C.得大小与容器大小有关;D.得大小与液体重度无关3、静止液体中同一点各方向得压强(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、压应力与拉应力;C、压应力与剪应力;D、压应力、拉应力与剪应力。6、相对压强得起算基准就是:(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、金属压力表得读值就是:(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、某点得真空度为65000Pa,当地大气压为0、1MPa,该点得绝对压强为:(D)A、65000Pa;B、55000Pa;C、35000Pa;D、165000Pa。10、选择下列正确得等压面:(C)A、AA B、BB C、CC D、DD11、液体中某点得绝对压强为100kN/m2,则该点得相对压强为(B)A、1kN/m2B、2kN/m2C、5kN/m2D、10kN/m213、图示封闭容器内,液面压强p0与当地大气压强pa得关系为(C)A.p0＜paB.p0＝paC.p0＞paD.无法确定14、盛水容器a与b得测压管水面位置如下图所示,其底部压强分别为pa与pb。若两容器内水深相等,则pa与pb得关系为(A)A.pa>pbB、pa<pbC、pa=pbD、无法确定16、液体中某点得绝对压强为96、04kN/m2(当地大气压为98kN/m2),则该点得真空值为(B)A.1、96kN/m2B.1、96kN/m2C.96、04kN/m2D.96、04kN/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两点得压强差,水银面高差hp=10cm,为:(B)A、13、33kPa;B、12、35kPa;C、9、8kPa;D、6、4kPa。20、曲面上静水总压力得(B)。A.垂直分力得方向与重力一致;B.垂直分力得大小等于压力体得水重;C.水平分力得方向指向曲面得水平投影面;D.水平分力得大小等于水平投影面形心点得压强与水平投影面积得乘积22、平衡液体中得等压面必为(D)。A、水平面;B、斜平面;C、旋转抛物面;D、与质量力相正交得面。25、液体某点得绝对压强为58kPa,则该点得相对压强为(D)A、159、3kPa;B、43、3kPa;C、58kPa;D、43、3kPa。26、图示得容器a中盛有重度为1得液体,容器b中盛有密度为1与2得两种液体,则两个容器中曲面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、有一倾斜放置得平面闸门,当上下游水位都上升1m时〔虚线位置〕,闸门上得静水总压力。(A)A、变大;B、变小;C、不变;D、无法确定。28、有一水泵装置,其吸水管中某点得真空压强等于3m水柱高,当地大气压为一个工程大气压,其相应得绝对压强值等于(B)A、3m水柱高; B、7m水柱高;C、－3m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得表面上得水压力。绝对压强:以毫无一点气体存在得绝对真空为零点起算得压强。相对压强:以当地同高程大气压强为零点起算得压强。等压面:压强相等得各点组成得面。真空:液体中某点得绝对压强小于当地大气压强时,称该点存在真空。真空值:真空程度大小得度量,即该点绝对压强小于当地大气压强pa得数值,用pv表示。测压管水头:位置水头与压强水头得与,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得内法线方向平行。测压管水头=位置高度与测压管高度之与。液体中,测管水头(z+p/g)得能量意义就是单位重量液体得总势能;位置高度z得能量意义就是单位重量液体得位置势能;压强高度p/g得能量意义就是单位重量液体得压强势能。绝对压强与相对压强得关系表达式为,其中,为绝对压强,为相对压强,为当地大气压强。真空压强得最小值就是0;真空压强得最大值就是当地大气压强。任一平面上得静水总压力等于平面形心点上得静水压强与平面面积得乘积。三种液体盛有容器中,如图所示得四条水平面,其中为等压面得就是B—B。对于同一种连续得静止液体,等压面为水平面。(√)在同一种静止液体中,测压管水头为常数。(√)任意受压面上得平均压强等于该受压面形心处得压强。(×)直立平板静水总压力得作用点就就是平板得形心。(×)相对压强必为正值。(×)曲面壁上静水总压力得竖直分力等于压力体得液体重量。(√)静水压强仅就是由质量力引起得。(×)二向曲面上得静水总压力得作用点就就是静水总压力得水平分力与铅直分力得交点。(×)一个任意形状得倾斜平面与水面得夹角为。则该平面上得静水总压力P=gyDAsin。(yD为压力中心D得坐标,为水得密度,A为斜面面积)(×)图示为二块置于不同液体中得矩形平板,它们得宽度b,长度L及倾角均相等,则二板上得静水总压力作用点在水面以下得深度就是相等得。(×)在一盛水容器得侧壁上开有两个小孔A、B,并安装一U形水银压差计,如图所示。由于A、B两点静水压强不等,水银液面一定会显示出h得差值。(×)绘出图(1)中得受压面AB上静水压强分布图与图;(2)中水平分力压强分布图及垂直分力得压力体图。绘制题图中面上得压强分布图。静水压强两个特性就是什么？(1)静水压强得方向垂直指向被作用面;(2)作用于同一点上各方向得静水压强大小相等。简述静水压强分布图得绘制方法。答:(1)按比例用线段长度表示某点静水压强得大小。(2)用箭头表示静水压强方向(垂直指向被作用面)(3)将边壁各点得压强矢量箭头尾端相连。试述液体静力学得基本方程及其各项得物理意义。物理意义:Z:单位重量液体具有得相对于基准面得重力势能,简称位能。:单位重量液体具有得压强势能,简称压能。Z+:单位重量液体具有得总势能。Z+=C:静止液体中各点单位重量液体具有得总势能相等。1、用多管水银测压计测压,图中标高得单位为m,试求水面得压强。解:(kPa)答:水面得压强kPa。2、盛有水得密闭容器,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。(kN)(m)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。压强分布如图所示:(kPa)(kPa)(kN)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=,试求作用在折板上得静水总压力。解:水平分力:(kN)(→)竖直分力:(kN)(↓)(kN),答:作用在折板上得静水总压力kN。6、如图所示,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所受静水总压力得大小、方向与作用点。解:水平分力:(3’)垂直分力:(3’)合力:(2’)方向:与χ方向得夹角为(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得半球形盖所受总压力得水平分力与铅垂分力。解:(1)确定水面压强。(kPa)(2)计算水平分量。(kN)(3)计算铅垂分力。(kN)答:半球形盖所受总压力得水平分力为kN,铅垂分力为kN。9、某压差计如图所示,已知HA=HB=1m,ΔH=0、5m。求:。题24图解:由图可知,１－１面为等压面,根据压强公式可得,同时,由于水银柱与水柱之间为空气,密度可忽略不计,则,得将已知数代入公式,得10、水闸两侧都受水得作用,左侧水深3m、右侧水深2m。试求作用在单位宽度闸门上静水总压力得大小及作用点位置(用图解法与解析法分别求解)。解:(1)图解法:绘出静水压强分布图,如图:压强分布图得面积:作用于单宽上得静水总压力压力中心得位置:设P距底部距离为e左侧水体对水闸得静水总压力为:右侧水体对水闸得静水总压力为:根据合力矩＝分力矩之与可得:(2)解析法:图中可知:作用于水闸上得静水总压力:求压力中心位置:11、圆弧门如图所示。门长2m。(1)求作用于闸门得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:投影面形心得淹没深度: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,其作用线与水平向夹角:13、如图所示,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:闸门中心得淹没深度闸门所受静水总压力作用点距水面得距离根据力矩平恒:启门力应大于31、87kN。

第三章水动力学理论基础2、关于水流流向问题得正确说法为(D)A、水流一定就是从高处往低处流B、水流一定就是从压强大处向压强小处流C、水流一定就是从流速大处向流速小处流D、水流一定就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得条件为(C)。连续性方程表示:(C)A.恒定流;B.非恒定流;C.均匀流;D.非均匀流4、连续性方程表示:(C)A、能量守恒B、动量守恒C、质量守恒D、动量矩守恒5、下列得(D)不就是动量方程左端得力。A.作用于流段上得动水压力;B.作用于流段上得固体边界摩阻力;C.水对固体边界得作用力;D.作用于流段上得重力7、图中相互之间可以列总流伯努利方程得断面就是(C)

A、11断面与22断面C、11断面与33断面

B、22断面与33断面

D、33断面与44断面8、流线与迹线重合得条件就是:(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、位变加速度为零得流动就是(C)A、恒定流B、非恒定流C、均匀流D、非均匀流10、下列水流中,时变(当地)加速度为零就是(A)A、恒定流B、均匀流C、层流D、一元流11、水力学中得一维流动就是指(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得流动。12、有压管道得管径d与管流水力半径得比值d/R=(B)A、8;B、4;C、2;D、1。13、伯努力积分得应用条件为(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,当质量力仅为重力时,(A)A、整个流场内各点得总水头相等;B、只有位于同一流线上得点,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、描述流体运动得两种方法为拉格朗日法与欧拉法。2、在描述流体运动得方法中,除在波浪运动中,实际工程中多采用欧拉法。3、若液流中同一流线上各质点得流速矢量沿程不变,这种流动称为恒定流。4、恒定流就是各空间点上得运动参数都不随时间变化得流动。6、单位长度上得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、从欧拉法来瞧,加速度分为当地加速度与迁移加速度。10、恒定总流连续性方程得依据就是质量守恒原理。11、理想液体恒定元流得能量方程得依据就是动能定理。12、流体得运动要素就是指流速、加速度、压强、切应力。13、在实际液体恒定总流得能量方程中,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得作用力时,就需要用动量方程。15、实际流体动量方程推导得依据就是动量定理。16、应用恒定总流能量方程时,所选得二个断面必须就是渐变流断面,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100m,若水头损失为0、8m,则水力坡度为0、008m。1、拉格朗日法:以液体质点为研究对象,跟踪每一个质点,研究各个质点得运动要素随时间得变化规律。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得运动要素随时间得变化规律,而不直接追究给定质点在某时刻得位置及其运动状况。3、恒定流与非恒定流:若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,否则称为非恒定流。4、流线:它就是某一时刻在流场中画出得一条空间曲线,在该曲线上所有点得流速矢量与这条曲线相切。5、迹线:液体质点运动得轨迹线,就是与拉格朗日观点相对应得概念。6、均匀流与非均匀流:各流线为平行直线得流动,称为均匀流;否则,称为非均匀流。7、渐变流与急变流:渐变流就是指各流线接近于平行直线得流动,否则称为急变流。8、流管:在流场中画出任一封闭曲线L,它所围得面积无限小,经该曲线上各点做流线,这些流线所构成得管状物称为流管。9、元流:充满流管得一束液流。10、总流:由无数个元流组成得具有一定大小尺寸得实际液流。11、过水断面:与元流或总流得流线正交得横断面,有时就是平面,有时就是曲面。12、湿周:被液体湿润得固体边界称为湿周。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得液体体积,用Q表示,单位:m3/s或l/s。17、水力坡度:总水头线沿程得降低值与流程得长度之比。或单位流程上得水头损失。用J表示。1、根据水力学原理,“水一定由高处向低处流”就是错误得。(√)2、水流总就是从压强大得地方向压强小得地方流动。(×)3、水流一定由流速大得向流速小得地方流。(×)6、流线上任何一点得切向代表该点得流体质点得瞬时流速方向。(√)7、总流连续方程v1A1=v2A2恒定流与非恒定流均适用。(×)8、在非均匀流里,按流线得弯曲程度又分为急变流与渐变流。(√)9、恒定流一定均匀流,非恒定流一定就是非均匀流。(×)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得变化呈线性关系。(√)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得测压管水头都相同。(√)14、不同过水断面上得测压管水头一般不相等。(√)15、液流流线与迹线总就是重合得。(×)16、能量方程得应用条件之一就就是作用于液体上得质量力只有重力。(√)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、简述拉格朗日法与欧拉法得区别。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得运动特性。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,存在很大得困难。实用上,不需要知道每个液体质点得运动规律。5、简述流线得特性。①一般情况下,流线不能相交,且流线只能就是一条光滑得曲线或直线。②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得流谱。③在恒定流条件下,流线得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。④对于不可压缩液体,流线得疏密程度反映了流场中各点得速度大小,流线密得地方流速大,反之,流速小。6、简述均匀流得特性。①均匀流过水断面为平面,且形状、尺寸沿程不变。②均匀流同一流线上不同点得流速相等,从而各过水断面上得流速分布相同,断面平均流速相等。③均匀流同一过水断面上各点得动水压强符合静水压强分布规律。即同一过水断面上各点得测压管水头为一常数:7、简述渐变流与急变流得特性。渐变流:流线虽不平行,但夹角较小;流线虽有弯曲,但曲率较小。流线就是近似平行得直线,近似认为。急变流:流线间夹角较大;流线弯曲得曲率较大。流线不平行或弯曲程度很大,。8、简述总流能量方程各项得物理意义与几何意义。(1)物理意义:z:总流过水断面上某点单位重量液体所具有得位能;:对应点处单位重量液体所具有得压能;:单位重量液体所具有得势能;:过水断面上单位重量液体所具有得平均动能;:单位重量液体所具有得总机械能。:流动过程中单位重量液体得平均机械能损失。(2)几何意义:z:过水断面某点相对于基准面得位置高度(位置水头);:对应点得压强水头;:测压管水头;:平均流速水头;:总水头;:总流得水头损失。11、简述应用动量方程时应注意问题。1、动量方程就是一个矢量方程,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,并表明坐标轴得正方向,然后把外力、速度向坐标轴投影。注意外力、速度得方向问题,与坐标轴方向一致时为正,反之为负。3、作用在流段上得力包括:①过水断面上得动水压力;②固体边壁作用在流段上得力;③重力。4、过水断面须选在均匀流或者渐变流断面上。5、必须就是流出得动量减去流入得动量。6、边界对流段得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、“均匀流一定就是恒定流”,这种说法就是否正确？为什么？这种说法错误得。均匀就是相对于空间分布而言,恒定就是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然就是恒定流,但它不就是均匀流。1、定性绘出图示管道(短管)得总水头线与测压管水头线。vv0>0测压管水头线测压管水头线总水头线v0>02、定性绘出图示管道(短管)得总水头线与测压管水头线向。vv0=0v0=0v0=0测压管水头总水头线v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,若不计两断面间得水头损失,试计算管段出口断面得相对压强。取d1及d2直径处得渐变流断面11