《水力学》题集13章答案文档格式.docx

1、2. 连续介质模型：只研究液体在外力作用下的机械运动（宏观特性），不研究液体内部的分子 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，贝U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：忽略液体粘性的流体。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：液体表面上的液体分子由于其两侧分子引力不平衡， 而承受极其微小的拉力。8. 表面力：作用于被研究的液体体积表面上的力，其大小与受作用的液体表面积成正比。9. 质量力：作用于被研究的液体体积内

2、所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正 比。第五题、简答题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. 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，

3、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。3. 文字描述牛顿内摩擦定律。流体的内摩擦力与其速度梯度 dU成正比，与液层的接触面积 A成正比，与流体的性dy质有关，而与接触面积的压力无关即F A鳥第六题、计算题1. 容积为10m3的水，当压强增加了 10个大气压时容积减少10升，试求该水体的体积弹性 系数K。5.一底面积为4045cm2的矩形平板，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动

4、， 斜面倾角0 =22.62,如图所示。已知平板运动速度 u=1m/s，油层厚 1mm，由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数题1-6图解：如图平板所受作用力包括：重力 G、斜面的支撑力N、摩擦力T由受力平衡得：TGsi n5 9.8 sin22.6218.85NT Adu可得18.850.1047N s/mA理10.40 0.45 -31 10第二章水静力学1. 某点压强与受压面的关系是（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 的方向与受压面垂直并指向受压面； B 的大小与受压面的方向有关；C.的

5、大小与容器大小有关；D 的大小与液体重度无关3. 静止液体中同一点各方向的压强（ 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.压应力和拉应力； C.压应力和剪应力； D.压应力、拉应力和剪应力。6. 相对压强的起算基准是：（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. 金属压力表的读值是：（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. 某点的真

6、空度为65000Pa,当地大气压为O.IMPa该点的绝对压强为：（D ）A. 65000Pa； B.55000Pa C.35000Pa； D.165000Pa10. 选择下列正确的等压面：A. A A B. B B C. C C D. D D11. 液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（B ）A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.图示封闭容器内，液面压强P0与当地大气压强pa的关系为（C ）A . p0V pa B . p0= paC. p0pa D .无法确定14. 盛水容器a和b的测压管水面位置如下图所示，其底部压

7、强分别为 pa和Pb。若两容A . Pa Pb B. Pa P2 P3 ； B. P1=P2=P3 ； C. P1P2 D. P2P1P3。19. 用U形水银压差计测量水管内 A、B两点的压强差，水银面高差 hp=10cm, Pa-Pb为: （B ）7 7 720. 曲面上静水总压力的（B ）0A .垂直分力的方向与重力一致； B .垂直分力的大小等于压力体的水重；C.水平分力的方向指向曲面的水平投影面；D .水平分力的大小等于水平投影面形心点的压强与水平投影面积的乘积22.平衡液体中的等压面必为（D ）。A.水平面； B.斜平面；C.旋转抛物面；D.与质量力相正交的面。25. 液体某点的绝对

8、压强为 58 kPa，则该点的相对压强为（D ）A. 159.3 kPa； B. 43.3 kPa； C. -58 kPa; D. -43.3 kPa。26. 图示的容器a中盛有重度为 1的液体，容器b中盛有密度为 1和2的两种液体，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. 有一倾斜放置的平面闸门，当上下游水位都上升 1 m时虚线位置，闸门上的静水总 压力。A.变大； B.变小； C.不变； D.无法确定。28. 有一水泵装置，其吸水管中某点的真空压强等于 3 m水

9、柱高，当地大气压为一个工程 大气压，其相应的绝对压强值等于（B ）A. 3 m 水柱高； B. 7 m 水柱高；C.-3 m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的表面上的水压力。绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。相对压强：以当地同高程大气压强为零点起算的压强。等压面：压强相等的各点组成的面。真空：液体中某点的绝对压强小于当地大气压强时，称该点存在真空。真空值：真空程度大小的度量，即该点绝对压强小于当地大气压强 pa的数值，用pv表示。 测压管水头：位置水头和压强水头的和，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的内法

10、线方向 平行。 测压管水头二位置高度和测压管高度之和。液体中，测管水头（z + p/ g）的能量意义是 单位重量液体的总势能；位置高度z的能量 意义是单位重量液体的位置势能 ；压强高度p/ g的能量意义是单位重量液体的压强势绝对压强和相对压强的关系表达式为 PP Pa，其中，P为 绝对压强，P为 相对压强 ，Pa为 当地大气压强 。真空压强的最小值是 0 ；真空压强的最大值是 当地大气压强 。任一平面上的静水总压力等于 平面形心点上的静水压强 与平面面积的乘积。三种液体盛有容器中，如图所示的四条水平面，其中为等压面的是 B B。对于同一种连续的静止液体，等压面为水平面。在同一种静止液体中，测压

11、管水头为常数。任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。相对压强必为正值。曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。静水压强仅是由质量力引起的。二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为 。则该平面上的静水总压力 P= gyDAsin。（yD 为压力中心D的坐标， 为水的密度，A为斜面面积）（X ）图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度 b,长度L及倾角 均相等，则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 （X在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔 A、B,并安

12、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的差值。绘出图（1）中的受压面AB上静水压强分布图和图；（2）中水平分力压强分布图及垂直分力的压力体图。绘制题图中AB面上的压强分布图。静水压强两个特性是什么？（1）静水压强的方向垂直指向被作用面；（2）作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。 简述静水压强分布图的绘制方法。（1）按比例用线段长度表示某点静水压强的大小。（2） 用箭头表示静水压强方向（垂直指向被作用面）（3） 将边壁各点的压强矢量箭头尾端相连。试述液体静力学的基本方程 z Vg C及其各项的物理意义。物理意义：Z:单位重量液体具有的相对于基准面

13、的重力势能，简称位能P:单位重量液体具有的压强势能，简称压能Z+P :单位重量液体具有的总势能z+ R=c :静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。1用多管水银测压计测压，图中标高的单位为 m,试求水面的压强po。p。 P4 3.0 1.4 gPa 265.00（ kPa）水面的压强p0 265.00kPs。2. 盛有水的密闭容器，水面压强为 P0，当容器自由下落时，求水中压强分部规律。 解： 选择坐标系，z轴铅垂朝上。由欧拉运动方程：fz -P0z其中fz g g 0丄 0，p 0即水中压强分布 p p0答：水中压强分部规律为p p03. =45，闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重及门

14、轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力T。（1）解析法。pPc Ahc g bl1000 9.807 2 1 2 39.228 （kN）bl3yD ycIchc122222-誇2.946 （m）ycAsinh：blsi n45012 2sin450对A点取矩，当开启闸门时，拉力T满足：P yDyAT l cos 0I212 %I cos3.92282 cos4531.007（ kN）当T 31.007kN时，可以开启闸门（2）图解法。压强分布如图所示:4. 折板ABC 侧挡水，板宽b =1m,高度0 =人2=2口，倾角 =45，试求作用在折板上的 静水总压力。水平分力：Pxg h1 h2 b（_）2

15、21000 9.807 1 78.456 （kN）竖直分力：58.842 （kN） （DP P P： 98.07 （kN）作用在折板上的静水总压力 P 98.07 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，h1 2m，h2 3m，计算曲面AB所受静水总压力的大小、方向和作用点。水平分力:Px ghcxAx 1000 9.8 1.5 2 1 29400N 29.4kN （3垂直分力:Pz gV 1000 9.8 （2 1 2 2 _ 1 ）4合力：P Px PZ2 . 29.42 23.82 37.83kN （2 ）方向：与x

16、方向的夹角为arctg # arctg 2|06arctg0.8097 39.00 （2 作用点距水箱底部距离：e Rsin 1 sin 3900.629 m （2 7. 密闭盛水容器，水深h1=60cm, h2=100cm,水银测压计读值 h=25cm,试求半径R=0.5m 的半球形盖AB所受总压力的水平分力和铅垂分力。（1）确定水面压强p0。27.460 （kPa）（2） 计算水平分量Px。29.269 （kN）（3） 计算铅垂分力Pz。半球形盖AB所受总压力的水平分力为29.269kN，铅垂分力为2.567kN9. 某压差计如图所示，已知 HA=HB=1m, H=0.5m 求：pA pB

17、。题2-4图由图可知，1-1面为等压面，根据压强公式可得Pa ghA P1 P2 Hg h， P2 Pa ghA Hg h同时，P3 Pb ghB由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽略不计，则 p2 p3，得将已知数代入公式，得10. 水闸两侧都受水的作用，左侧水深 3m、右侧水深2m。试求作用在单位宽度闸门上静水 总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解）。（1）图解法：绘出静水压强分布图，如图:压强分布图的面积：1 2 1 3 2 3 g（hi h2） gh2（h, h2） 10 9.8 （3 2） 10 9.8 2 （3 2） 24.5kN/m作用于单宽上的静水总压力 P b

18、1 24.5 24.5kN压力中心的位置：设P距底部距离为e左侧水体对水闸的静水总压力为：P1b1 1103 9.8 32 44.1kN右侧水体对水闸的静水总压力为：P22 1103 9.8 22 19.6kN根据合力矩=分力矩之和可得：PeP2e2（2）解析法：图中可知：hc1虹-1.5mA1h1 13m21 2 2作用于水闸上的静水总压力：P44.119.6 24.5kN丄132求压力中心位置：Id1 lc1 Ic11.52.0micA1.5（1）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置（1）水平分力：铅垂投影面面积： Axbr 2 2 4m2水平向右投影面形心的淹没深度：hc h2 3舟4

19、mPx ghcAx 1000 9.8 4 4 156.8kN（2）铅直分力：压力体如图，压力体体积V bAACDE 2 3 218.28m3Pz gV 1000 9.8 18.28 179.1kN 方向：铅垂向上（3） 总压力：P PX2PZ2 156.82179.12 238.04kN（4） 作用力方向合力指向曲面，其作用线与水平向夹角： arcta n arcta n（179.1） 48.8Px 156.813. 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 60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）。

20、闸门中心的淹没深度hc4m30.77kN闸门所受静水总压力p ghcA 1000 9.8 4 1 12作用点距水面的距离I,r 丄4.12msin60 sin60 2根据力矩平恒：P（|d11）Gcos TmindCOS启门力应大于31.87kN。第三章水动力学理论基础2关于水流流向问题的正确说法为（ D）A.水流一定是从高处往低处流 B.水流一定是从压强大处向压强小处流C.水流一定是从流速大处向流速小处流 D.水流一定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的条件为（C ）o连续性方程表示：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

21、:（C）A.能量守恒B .动量守恒 C.质量守恒D.动量矩守恒5.下列的（D）不是动量方程左端的力。A 作用于流段上的动水压力； B 作用于流段上的固体边界摩阻力;C水对固体边界的作用力； D 作用于流段上的重力7. 图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是（C）A.1-1断面和2-2断面 C.1-1断面和3-3断面8. 流线与迹线重合的条件是：A.不可压缩流体 B.恒定流动 C.理想流体流动 D.渐变流动9. 位变加速度为零的流动是（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）加速度为零是（ A ）A.恒定流 B.均匀流 C.层流 D.一元流11.

22、 水力学中的一维流动是指（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的流动。12. 有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R= （ B ）A.8 ； B.4； C.2； D.1 o13. 伯努力积分的应用条件为（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.整个流场内各点的总水头相等； B.只有位于同一流线上的点，总水头相等;C

23、.沿流线总水头沿程减小； D.沿流线总水头沿程增加；1. 描述流体运动的两种方法为 拉格朗日法 和 欧拉法2. 在描述流体运动的方法中，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的流速矢量沿程不变，这种流动称为 恒定流4. 恒定流是各空间点上的运动参数都不随 时间 变化的流动。6. 单位长度上的沿程水头损失为 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. 从欧拉法来看，加速度分为 当地加速度和_讦移加速度_。10. 恒定总流连续性方程的依据是 质量守恒原理o11理想液体恒定元流的能量方程的依据是 动能定理。12. 流体的运动要素是指

24、 流速、加速度 、压强、切应力 。13. 在实际液体恒定总流的能量方程中，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。広当遇到求解水流对固体边壁的作用力时，就需要用 动量方程 。15. 实际流体动量方程推导的依据是 动量定理 。16. 应用恒定总流能量方程时，所选的二个断面必须是 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 100 m,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，研究各个质点的运动要素随时 间的变化规律。2. 欧拉法：以固定空间点为研究对象，研究流

25、场中某些固定空间点上的运动要素随时间的 变化规律，而不直接追究给定质点在某时刻的位置及其运动状况。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：它是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，在该曲线上所有点的流速矢量与这 条曲线相切。5. 迹线：液体质点运动的轨迹线，是与拉格朗日观点相对应的概念。6. 均匀流和非均匀流：各流线为平行直线的流动，称为均匀流；否则，称为非均匀流。7. 渐变流和急变流：渐变流是指各流线接近于平行直线的流动，否则称为急变流。8. 流管：在流场中画出任一封闭曲线 L,它所围的面积无限小，经该曲线上各点做流线, 这些流线所构成的管状物称为流管。9. 元流：充满流管的一束液流。10. 总流：由无数个元流组成的具有一定大小尺寸的实际液流11. 过水断面：与元流或总流的流线正交的横断面，有时是平面，有时是曲面12. 湿周：被液体湿润的