4.流线于迹线重合的条件是:
A不可压缩流体B恒定流动C理想流体流动D渐变流动
5位变加速度为零的流动是
A恒定流B非恒定流C均匀流D非均匀流
6.连续性方程表示:
A能量守恒B动量守恒C质量守恒D动量钜守恒
7产生紊流附加切应力的原因是:
A分子内聚力B分子运动产生的动量交换C重力D质点掺混引起的动量交换
8明渠均匀流为缓流时,则有
AV>VkBi>ikCFr>1Dh>hk
9宽顶堰要求
A
B
C
D
10实际渗流与渗流模型相比
A流量相同,阻力相同B流量相同,阻力不同
C流量不同阻力相同D流量不同阻力不同
二、名词解释
1.相对压强:
以当地大气压Pa为零点来计量的压强,称为相对压强
2.当量粗糙度:
所谓当量粗糙度,指与工业管道粗糙区λ值相等的同直径尼古拉兹人工管道的粗糙高度
3.管嘴出流:
孔口出流的孔口上加一段3~4倍管径的短管,流体经短管流出时充满短管出口的全部断面,称为管嘴出流。
4.临界水深:
断面比能曲线上,相应于最小断面比能的水深hk,称为临界水深。
5.基本量纲:
认为选取的彼此之间无关,不能以其他各量的量纲所表示的量纲。
三、简答题
1.简述温度对流体动力粘度的影响。
答:
温度升高时液体的粘滞系数降低,流动性增加,气体则相反,粘滞系数增大。
这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。
温度升高时,分子间的内聚力减小,粘滞系数就要降低。
造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动,它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。
当温度升高时,气体分子运动的速度加大,速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧,所以,气体的粘性将增大。
2.归纳总流能量方程的应用条件。
答:
(1)流体是不可压缩流体
(2)流动场是重力场(3)流体的流动是恒定流
(4)过流断面是渐变流断面(5)流量沿程不变,即无分流或合流
2008
一、填空题
1.理想流体是指忽略了粘滞力的流体
2.某变径管两断面的雷诺数之比为1/4,则其管径之比为4/1
3.绝对压强是以没有气体分子存在的当地大气压Pa为基准算起的压强。
4.流线上各质点的流速都与该线相切。
5.均匀流动中沿程水头损失于切应力成正比关系
6.沿程直径不变,流量也不变的管道称为均匀管。
7.孔口自由出流和淹没出流的计算公式相同,各项系数相同,但H代表意义不同。
8.均匀流是流体中质点的位变加速度为零的流动。
9石油输送管路的模型试验,要实现动力相似,应选用相似准则是Fr弗罗特准则
10.明渠水流模型试验,长度比尺为4,模型流速为2m/s时,则原型中的流速为0.5m/s
二.简答题
11.文字描述牛顿内摩擦定律。
答:
流体的内摩擦力与其速度梯度
成正比,与液层的接触面积A成正比,与流体的性质有关,而与接触面积的压力无关即
。
12写出理想元流的伯努利方程,并说明其物理意义和使用条件。
答:
其中z表示单位重量流体所具有的位能。
表示单位重量流体所具有的压强势能
表示单位重量流体所具有的动能,,
表示单位重量流体所具有的总势能
表示单位重量流体所具有的机械能。
13.简述明渠均匀流发生的条件和特征。
答:
明渠均匀流发生的条件:
明渠均匀流只能出现在底坡不变,断面形状,尺寸,壁面粗糙系数都不变的长直顺坡渠道中。
明渠均匀流的流线是相互平行的直线,因此具有以下特征:
(1)过水断面的形状,尺寸及水深沿程不变。
(2)过水断面上的流速分布,断面平均流速沿程不变。
(3)总水头线、水面线及渠底线相互平行。
所以,总水头线坡度(水力坡度)J,水面线坡度(测压管水头线坡度)Jp和渠道底坡i彼此相等,即J=Jp=i。
一\选择题部分
(1)在水力学中,单位质量力是指()
a、单位面积液体受到的质量力;b、单位体积液体受到的质量力;
c、单位质量液体受到的质量力;d、单位重量液体受到的质量力。
答案:
c
(2)在平衡液体中,质量力与等压面()
a、重合;b、平行c、相交;d、正交。
答案:
d
(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为
a、1kN/m2b、2kN/m2c、5kN/m2d、10kN/m2
答案:
b
(4)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
(5)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
(6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数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、紊流过渡粗糙区;d、紊流粗糙区
答案:
c
(7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。
已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H=250m,则管道中原来的流速v0为
a、1.54mb、2.0mc、2.45md、3.22m
答案:
c
(8)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
(9)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
(10)底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q=1.5m3/s,已知渠中某处水深h=0.4m,则该处水流的流态为
a、缓流;b、急流;c、临界流;
答案:
b
(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H()成正比。
a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方
答案:
d
(12)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
(13)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
(14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为
a、1米,λQ=1000;b、10米,λQ=100;
c、1米,λQ=100000;d、10米,λQ=100000。
答案:
d
2、判断题:
(每小题2分)
(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。
答案:
错误
(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
答案:
错误
(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
答案:
错误
(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。
答案:
正确
(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
答案:
正确
(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。
答案:
错误
(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。
答案:
正确
(8)断面比能沿流程总是减小的。
答案:
错误
(9)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。
错误
(10)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。
(正确
3、填空题:
(每小题2~4分)
(1)牛顿内摩擦定律适用的条件是和。
答案:
层流运动,牛顿液体
(2)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为2kN/m2,真空度为不存在。
(3)只受重力作用,静止液体中的等压面是水平面。
(4)实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是,
答案:
液体存在粘滞性和边界的影响。
(5)在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越。
答案:
大。
(6)根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为和。
答案:
短管,长管。
(10)溢流堰的过堰流量与堰顶水头的次方成正比。
答案:
3/2。
(12)按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为vm=o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=4m/s。
4、问答题:
(每小题3~4分)
(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λ的变化规律。
答案:
通过尼古拉兹实验可以发现:
在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re);过渡区λ=f2(Re,);粗糙区λ=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区。
(5)流动相似的含义是什么?
答案:
流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。
其中几何相似是前提,动力相似是保证,才能实现流动相似。
(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。
5、作图题:
(1)定性绘出图示管道(短管)的总水头线和测压管水头线。
(5分)
解:
(2)定性绘出图示棱柱形明渠内的水面曲线,并注明曲线
水力学练习题及参考答案
一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×)
1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
(√)
2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。
(×)
3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
×
4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当Fr>1为急流。
(√)
5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
(×)
6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
(×)
6、达西定律适用于所有的渗流。
(×)
7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。
(√)
8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
(√)
9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
(√)
10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
(×)
11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
√
12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。
(√)
13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
(×)
14、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。
(√)
15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
(√)
16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
×
17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)
18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)
19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
(√)
20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
×
21、缓坡上可以出现均匀的急流。
(√)
22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50kPa。
(√)
24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)
25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)
26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。
(×)
27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
√
28、陡坡上可以出现均匀的缓流。
(×)
29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)
30、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。
(×)
31、缓坡上只能出现非均匀流缓流。
(×)
32、静水压强的大小与受压面的方位无关。
(√)
33、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。
(×)
34、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。
(×)
35、平坡渠道中不可能发生均匀流。
(√)
36、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。
(√)
37、水跃只能发生于平底明渠中。
(×)
二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)
1、作用水头相同时,孔口的过流量要比相同直径的管咀过流量
(2)
(1)大;
(2)小;(3)相同;(4)无法确定。
2、根据静水压强的特性,静止液体中同一点各方向的压强
(1)
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等;(4)铅直方向数值最大。
3、已知水流的沿程水力摩擦系数只与边界粗糙度有关,可判断该水流属于(4)
1层流区;2紊流光滑区;
3紊流过渡粗糙区;4紊流粗糙区。
4、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为
(2)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2
(3)5kN/m2(4)10kN/m2
5、紊流的断面流速分布规律符合
(1)
1对数分布;2直线分布;3抛物线分布;4椭圆分布。
6、长管的总水头线与测压管水头线
(1)
(1)相重合;
(2)相平行,呈直线;
(3)相平行,呈阶梯状;(4)以上答案都不对。
7、渗流的达西公式只能适用于
(1)
(1)恒定均匀层流
(2)恒定均匀紊流(3)恒定均匀流;(4)非恒定流。
8、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关,即可判断该液流属(3)
1层流区;2紊流光滑区;
3紊流过渡粗糙区;4紊流粗糙区。
9、堰流的流量与堰顶水头的2成正比。
11/2次;23/2次方;32次方;41次方。
10、溢流坝下泄水流收缩断面水深hc0的跃后水深为hc02,形成远离水跃衔接的条件是
(1)ht=hc02
(2)ht>hc02(3)ht11、按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100,则流速比尺为
(2)
(1)100;
(2)10;(3)20;(4)50。
12、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为(4)
(1)1kN/m2
(2)2kN/m2(3)8kN/m2(4)10kN/m2
13、静止液体中同一点沿各方向上的压强
(1)
(1)数值相等;
(2)数值不等;(3)仅水平方向数值相等。
14、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于
(2)
11;22;33;44。
15、水泵的扬程是指
(2)
(1)水泵提水高度;
(2)水泵提水高度+吸水管的水头损失;
(3)水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失。
16、紊流粗糙区的水头损失与流速成
(2)
1一次方关系;2二次方关系;31.75~2.0次方关系。
17、在平衡液体中,质量力与等压面(3)
(1)重合;
(2)平行;(3)正交。
18、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数3
1急流和缓流;2均匀流和非均匀流;
3层流和紊流;4恒定流和非恒定流。
19、闸孔出流的流量与闸前水头3成正比
11次方;22次方;30.5次方。
20、共轭水深是指
(1)
(1)水跃的跃前水深与跃后水深
(2)溢流坝下游水流收缩断面水深
(3)均匀流水深(4)临界水深
21、图示容器中有两种液体,密度2>1,则A、B两测压管中的液面必为
(2)
(1)B管高于A管;
(2)A管高于B管;(3)AB两管同高。
22、紊流的断面流速分布规律符合
(1)
1对数分布;2椭圆分布;
3抛物线分布;4直线分布。
23平底棱柱形明渠发生水跃,其水跃函数J(h1)与J(h2)的关系是
(1)
1J(h1)=J(h2)2J(h1)>J(h2)3J(h1)24、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示,其底部压强分别为pa和pb。
若两容器内水深相等,则pa和pb的关系为
(1)
(1)pa>pb
(2)pa25、层流断面流速分布规律符合(3)
1对数分布;2直线分布;
3抛物线分布;4椭圆分布。
26、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数
(1)
1急流和缓流;2均匀流和非均匀流;
3层流和紊流;4恒定流和非恒定流。
27、紊流中粘滞底层厚度比绝对粗糙高度大得多的壁面称为
(1)
(1)光滑面2过渡粗糙面(3)粗糙面(4)以上答案均不对
三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是模型与原型的佛汝德数相同。
2、明渠的断面和流量不变时,水跃的跃前水深越大,则跃后水深越小。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4.测量明槽流量的主要工具有_堰__、__量水槽_。
5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为长管和短管。
6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、计算明渠均匀流的公式是
。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为
(1)直接水击和
(2)间接水击。
10、底