电大-流体力学(保过)-选择、判断、问答-、计算

一、选择

1、在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上有（正压力、切向力、重力）

2、在水箱上接出一条等直径长细圆管，末端设有阀门以控制流量，假设水箱内水面不随时间变化，当

阀门开度一定时，管中水流为（恒定均匀流）

3、对实际流体，总水头总是［沿程下降）

4、按短管进行水力计算的管路是（虹吸管）

5、跌水的形成条件是1从缓流过渡到急流）

1.在明渠均匀流中取一六面体，其所受的外力：作用在该六面体上有（正压力、切向力、重力）

2.在水箱上接出•条等直径长细圆管，末端设有阀门以控制流量，假设水箱内水面不随时间变化，当

阀门开度一定时，管中水流为（恒定均匀流）

3.对实际流体，总水头总是（沿程下降）

4.按短管进行水力计算的管路是1虹吸管）

5.跌水的形成条件是（从缓流过渡到急流）

1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的力有.（正压力、重力）。

2.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门已控制流量，当水箱内水面不变、阀门开度一

定时，管中水流为（非恒定非均匀流）。

3.按短管进行水力计算的管路是（虹吸管）

4.外延管嘴的正常工作条件是（管长1=（3-4）5作用水头小于9米水柱）。

5.两段长直的楼柱形渠道，通过的流审相同，（粗糙系数不同其他参数相同（i,b,m,Q）,那

么h(H>h()2)o

1.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上的外表力有（正压力）

2.在水箱上接出一条逐渐收缩锥形管道，末端设有阀门以控制流量，当水箱内水面不变、斶门开度一

定时，管中水流为（恒定非均匀流）

3.等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（呈抛物线分布）

4.流体内部某点压强为2个工程大气压，用液柱高度为（20米水柱）

5.总水头线与测压管水头线的根本规律之一，是：（总水头线总是在测压管水头线的上方）

1.流体运动的连续性方程是根据（质量守恒）原理导出的。

2.判断层流和紊流的临界雷诺数是（下临界雷诺数）

3.圆管的水力半径为色

4

二、判断题

1.流体内部切应力的大小仅与流速梯度有关。（X）

2.真空压强是指没有大气存在时的压强。（X）

3.均匀流一定是恒定流。（V）

4.动能修订系数与断面流速分布有关（V）

5.壁面光滑的管道一定是水力光滑管（X）

6.假设两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自由出流，一个为淹没出流，二者的流量是

相同的（J）

1.流体内部切应力的大小仅与流速梯度有关。（X）

2.真空压强是指没有大气存在时的压强。（X）

3.均匀流一定是恒定流。（J）

4.动能修订系数与断面流速分布有关（V）

5.壁面光滑的管道一定是水力光滑管（X）

6.假设两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自由出流，一个为淹没出流，二者的流量是

相同的（V）

1.非均匀流一定是非恒定流。（X）

2流体内部切应力的大小仅与流速梯度有关。（X）

3.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。（X）

4.流体中某点的静压强大小与受压面方位无关。（V）

5.明渠水流，从急流过渡到缓流，发生跌水（水跌）。（X）

6.明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升。（X）

1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。（X）

2.无论流体作何种运动，流体内任何一个水平面都是等压面。（X）

3.在恒定流情况下，流线与迹线重合。（4）

4•对于渐变流，过流断面上动水压强分布符合静水压强分布规律（4）

5.壁面粗糙的管道一定是水力粗糙管。（X）

6.在进行水力计算时，短管是指管道几何长度较短的管道。（X）

I.实际流体在等直径长管中流动时的总水头线是水平的直线。（X）

2.流体内切应力方向与流体运动方向相同。（错误）

3.等压面与质量力垂直。（正确）

4.阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。（正确）

三、简答题（共5小题，每题10分，共50分）

1流体静压强的两个特征？（1）垂直指向受压面。（2）某点压强的大小与受压面的方位无关（某点压强

的大小仅与该点的淹没深度有关）

2、根据尼古拉兹试验，说明紊流各区沿程阻力系数与Re和K/d的关系？（1）水力光滑区：xx=f

（Re）（2）过渡粗糙区：=f（Re,K/d）（3）粗糙区：=f（K/dO）

3、为什么对于孔口淹没出流无小孔口与大孔口的区别？在划分小孔口和答孔口时，假设H/d〉10,视为孔

口各点的压强仅似相等，定义为小孔口，对于孔口淹没出流其作用水头H为上下游水面差，孔口各点的

压强相等，故对于孔口淹没出流无小孔口与大孔口之分。

4、何种流动为恒定流？假设流体中任一点的运动要素与时间无关，或者说：流体中任一点的运动要素

不随时间变化。

5、圆管中层流与紊流，其断面流速分布有什么不同？圆管中层流断面流速分布为抛物线状，而圆管中

紊流断面流速分布为对数曲线，紊流的断面流速分布均匀化了。

1流体静压强的两个特征？（U垂直指向受压血。（2J某点压演的大小与受压曲的方位尢关〔某点压强

的大小仅与该点的淹没深度有关）

2.根据尼古拉兹试验，说明紊流各区沿程阻力系数与Re和K/d的关系？答：（1）水力光滑区：XX=

f（Re）（2）过渡粗糙区：=f（Re,K/d）（3）粗糙区：=f（K/dO

3.为什么对于孔口淹没出流无小孔口与大孔口的区别？答：在划分小孔口和答孔口时，假设H/d>10,视

为孔口各点的压强仅似相等，定义为小孔口，对于孔口淹没出流其作用水头II为上下游水面差，孔口各

点的压强相等，故对于孔口淹没出流无小孔口与大孔口之分。

4.何种流动为恒定流？假设流体中任一点的运动要素与时间无关，或者说：流体中任一点的运动要素不

随时间变化。

5.圆管中层流与紊流，其断面流速分布有什么不同？

圆管中层流断面流速分布为抛物线状，而圆管中紊流断面流速分布为对数曲线，紊流的断面流速分布均

匀化了。

1.动力粘滞系数〃和运动粘滞系数v布什么区别?两者都反映流体的粘滞性，〃为动力量，v为运动量,

"=/?",量纲不同。

3.简述明渠恒定非均匀流的水力特征。

答：①过水断面面积A,水深h,沿程改变。即〃=/（s）,A=/（s）

②底坡线，水面线，总线头线二线不再平行，即

1等压面是水平面的条件有哪些?答：（1）必须是同一种流体。（2）必须是连续流体。（3）必须是单一重力

作用条件下。（4）必须为静止流体。（5分）

2.管道内流态为紊流时，水力光滑与水力粗糙是如何定义的?答：固体边界外表存在当量粗糙度K,流

体运动时在固体边界存在粘性底层芳：（1）当粘性底层芳远远大于当量粗糙度K（KYO.4a）,粘性底层

完全掩盖当量粗糙度K,称为水力光滑。（3分）（2）当粘性底层不能掩盖当量粗糙度K时（K>63）,称为水

力粗糙（2分）

1.流体力学中连续介质假定的含义是什么？。

答案：流体是一个紧挨着一个的连续的质点所组成的，没有任何空隙的连续体，即所谓的“连续介

质”。同时认为，流体的物理力学性质，例如密度、速度、压强和能量等，为空间坐标和时间的连续函

数。

2.描述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。

答案：11）拉格朗日法：以流体质点为研究对象，研究质点空间位置随时间的变化过程。（2）欧拉

法：以流体空间位置的质点为研究对象，研究在确定位置上，流体质点速度随时间的变化过程。

3.简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数人的变化规律。

答案：通过尼古拉兹实验发现：在层流中入仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过

渡区，入仅心1^的函数；在紊流光滑区入（Re）,过渡区（Re,）,粗4区入=f3（）,紊

流粗糙区又萨阻力平方区。R

4.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F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：

绘出下列图平面AB上相对压强翁布图。

如下图，平板闸门置于水中，当上游水位均上升1米（虚线位置）时，试问：

图（a）（b）中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变？（提示：画压强分布图分析）

答：（D图（a）中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。（2）国（b）中闸门

所受的静水总压力及作用点不变。

1.如下图，容器中盛有水，右侧为一测压管：左侧为一U形测压管，管中为水银。：6=0.5m,a=02//?,

求右侧测压管中水面高度h尸？（10分）

1.解：（1）画出两个等压面（通过A点画一个，通过U形测压管中水银液面画一个）（2）列方程：

将（1）式带人（2）整理得：

答:右侧测压管中水面高度h。-2.22m（>

2.图示为一平板AB,宽1米，倾角a=45°,左侧水深为3米，右侧水深为2米，求静水总压力及其

作用点的位置？（20分）

2.解：（1）求两侧静水压力及静水总压力：

（方向向右）

右侧静水用力作用点距8点的距离为

（方向向左）

左侧静水压力作用点距8点的距离为

（方向向右）

⑵求作用点位置：（设静水总压力作用点距8点的距离为c）

答：静水总压力P=34.65kN,作用点距B点的距离为e-1.79m。

3•如下图一虹吸管，上下有水位差为H=2.5m,虹吸管顶部与上游水面高差为h尸2.0m,虹吸管顶部前,

管长为3.0m,虹吸管顶部后，管长为1。.0rn,管径d=0.2m,管道

沿程阻力系数A=0.02,进口（带有莲蓬头）局部阻力系数笈=3.0每个弯管局部阻力系数M

⑴流量Q=?

A=Q

⑵虹吸管最大真空值班一.

3.解：（1）以上游水面为基准面，列能量方程：

⑵以上游水面为基准面，列上游过流断面和顶部2-2段间的能最方程:

也=一2.0—1.428=-3.428m

以（水柱）

答：（I）流最

⑵虹吸管最大真空值发生在顶部，最大真空值为3.428m（水柱）

3•写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？

答：管流

Re：>2000（紊流）Rc<2000（层流）,

明渠水流

Re>500（紊流）Re<500（层流）。

4.如下图，平板闸门置于水中，当上游水位均上升1米（虚线位置）时，试问：

图（a）（b）中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变?（提示：画压强分布图分析）

（a）

（b）

（1）图（a）中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。（2）图（