水力学1(6)

水力学习题1一、单项选择题1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( )A.3.75×10-9Pa·sB.2.4×10-3Pa·sC.2.4×105Pa·sD.2.4×109Pa·s2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是A.1-1断面和2-2断面B.2-2断面和3-3断面C.1-1断面和3-3断面D.3-3断面和4-4断面3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( )A.Q A>Q BB.Q A=Q BC.Q A<Q BD.不能确定4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度 B=2 A，两管的水头损失关系为( )A.hfB =hfAB.hfB =2hfAC.hfB =1.41hfAD.hfB =4hfA5.如图所示，水泵的扬程是( )A.z1B.z2C.z1+ z2D.z1+ z2+h w6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( )A.给定水深h，求底宽bB.给定宽深比β，求水深h与底宽bC.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽bD.给定水力坡度J，求水深h与底宽b7.断面单位能量e随水深h的变化规律是( )A.e存在极大值B.e存在极小值C.e随h增加而单调增加D.e随h增加而单调减少8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( )A.M3型B.C3型C.S3型D.H3型9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( )A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰C.三角堰、梯形堰和矩形堰D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( )A.vlv2B.v lv2C.v lv22D.vlv二、填空题（不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。

第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。

试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。

[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。

[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。

《水力学》习题、试题库一、名词解释1.有压流2.无压流3.流线4.迹线5.渐变流：6.急变流7.水力最优断面8.粘滞性9.膨胀性10.压缩性11.质量力12.表面力13.均匀流14.非均匀流15.佛汝德数16.雷诺数17.棱柱形渠道18.非棱柱形渠道19.理想液体20.圆柱形外管嘴21.长管22.短管23.孔口24.临界水深25.正常水深26.局部水头损失27.沿程水头损失28.连续介质29.恒定流30.非恒流31.基本量纲32.紊流33.层流34.流管35.元流36.总流37.过水断面38.流量39.当地加速度40.迁移加速度41.水力坡度J42.测压管坡度Jp43.正坡44.平坡45.负坡46.逆坡47.临界流48.急流49.缓流50.平均水深h m51.临界坡度i k52.不冲允许流速53.不淤允许流速54.断面比能55. 自由出流56. 淹没出流二、简答题1.请简述“连续介质假设”的内容及其对研究液体运动的意义。

2.什么是均匀流？明渠均匀流有哪些水力特征？3.什么是水力最优断面？4.什么是“佛汝德数”，其物理意义表示什么？5. 什么是理想液体？6. 什么是迹线？7. 什么是棱柱形渠道？8. 什么是“雷诺数”，其物理意义表示什么？9. 什么是圆柱形外管嘴？管嘴的形成条件。

10.简述牛顿内摩擦定律的内容及其物理意义。

11.简述静水压强的特性。

12.简述帕斯卡定律的内容。

13.什么是等压面？它有何性质？14.什么是流线？它有何特点？15.简述明渠均匀流的形成条件。

16.何谓渐变流，渐变流有哪些重要性质？17.雷诺数与哪些因数有关？其物理意义是什么？当管道流量一定时，随管径的加大，雷诺数是增大还是减小？18.欧拉数与韦伯数的物理意义是什么？三、判断题1.恒定流时，流线与迹线重合。

（）2.在相同的水头作用下，孔口的流量比管嘴的流量大。

（）3.相对压强可以大于、等于或小于零。

（）4.等压面不一定与质量力正交。

第1章绪论一、选择题1．按连续介质的概念，流体质点是指（）A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒；C . 无大小的几何点；D. 几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。

2．作用在流体的质量力包括（）A. 压力；B. 摩擦力；C. 重力；D. 惯性力。

3．单位质量力的国际单位是：（）A . N ；B. m/s；C. N/kg；D. m/s2。

4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（）Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。

5．水的粘性随温度的升高而（）A . 增大；B. 减小；C. 不变；D，无关。

6．气体的粘性随温度的升高而（）A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；D，无关。

7．流体的运动粘度υ的国际单位是（）Ａ. m2/s ；B. N/m2；C. kg/m ；D. N·s/ｍ28．理想流体的特征是（）Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT。

9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（）Ａ. 200001；Ｂ. 100001；Ｃ. 40001。

10．水力学中，单位质量力是指作用在（）Ａ. 单位面积液体上的质量力；Ｂ. 单位体积液体上的质量力；Ｃ. 单位质量液体上的质量力；Ｄ. 单位重量液体上的质量力。

11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（）Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度Ｃ. 流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用；Ｄ. 流体的粘性随温度的升高而增大。

12．已知液体中的流速分布µ－yＡ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数；Ｃ. τ＝ky13Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ.Ｃ.14．液体的汽化压强随温度升高而（Ａ. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变；15．水力学研究中，为简化分析推理，Ａ. 牛顿液体模型；Ｂ.体模型；Ｅ. 连续介质模型。

16．以下哪几种流体为牛顿流体（）Ａ. 空气；Ｂ. 清水；Ｃ. 血浆；Ｄ. 汽油；Ｅ. 泥浆。

第一章绪论第一题、选择题1.理想液体是(B)(A)没有切应力又不变形的液体；(B)没有切应力但可变形的一种假想液体；(C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体；(D)有切应力而不变形的液体。

2.理想液体与实际液体最主要的区别是（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.A4.A.C.6.A.B.7.AC8.-9Pa·5Pa·1.2.3.4.5.7.一般情况下认为液体不可压缩。

（√）8.液体的内摩擦力与液体的速度成正比。

（×）9.水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。

（×）10.静止液体有粘滞性，所以有水头损失。

（×）12.表面张力不在液体的内部存在，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，连续介质模型是假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。

3.在水力学中常常出现的液体主要物理性质有重度和粘性，在某些情况下还要涉及液体的压缩性、表面张力和汽化压强等。

5.理想液体与实际液体的主要区别是：是否存在液体的粘滞性。

6.牛顿内摩擦定律适用条件是牛顿流体、层流运动。

7.内摩擦力与液体的性质有关，并与速度梯度和接触面积成正比，而与接触面上的正压力无关。

8.流体受力按照表现形式，分为表面力和质量力。

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)3.4.5.6. 8. 9. 1.为了简化2.造成3.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dudy 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du F Adyμ=。

第六题、计算题1.容积为10m 3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 。

重庆交通大学实验一流体静力学实验水力学实验重庆交通大学2013/6/8重庆交通大学水力学实验报告实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。

测压管水头线指测压管液面的连线。

实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。

2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。

，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。

(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。

(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。

这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。

3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。

最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。

4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。

常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。

水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。

于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。

另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。

如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。

因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。

5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。

目录绪论： (1)第一章：水静力学 (1)第二章：液体运动的流束理论 (2)第三章：液流形态及水头损失 (3)第四章：有压管中的恒定流 (4)第五章：明渠恒定均匀流 (5)第六章：明渠恒定非均匀流 (6)第七章：水跃 (7)第八章：堰流及闸空出流 (7)第九章：泄水建筑物下游的水流衔接与消能 (9)第十一章：明渠非恒定流 (10)第十二章：液体运动的流场理论 (10)第十三章：边界层理论 (10)第十四章：恒定平面势流 (11)第十五章：渗流 (12)第十六章：河渠挟沙水流理论基础 (12)第十七章：高速水流 (12)绪论：1 水力学定义：水力学是研究液体处于平衡状态和机械运动状态下的力学规律，并探讨利用这些规律解决工程实际问题的一门学科。

2 理想液体：易流动的，绝对不可压缩，不能膨胀，没有粘滞性，也没有表面张力特性的连续介质。

3 粘滞性：当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点见要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性。

可视为液体抗剪切变形的特性。

（没有考虑粘滞性是理想液体和实际液体的最主要差别）4 动力粘度：简称粘度，面积为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s做相对运动所产生的内摩擦力。

5 连续介质：假设液体是一种连续充满其所占空间毫无空隙的连续体。

6 研究水力学的三种基本方法：理论分析，科学实验，数值计算。

第一章：水静力学要点：（1）静水压强、压强的量测及表示方法；（2）等压面的应用；（3）压力体及曲面上静水总压力的计算方法。

7 静水压强的两个特性：1）静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面2）任一点静水压强的大小和受压面方向无关，或者说作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。

8 等压面：1）在平衡液体中等压面即是等势面2）等压面与质量力正交3）等压面不能相交4）绝对静止等压面是水平面5）两种互不相混的静止液体的分界面必为等压面6）不同液体的交界面也是等压面9 静水压强的计算公式：p=p0+10 绕中心轴作等角速度旋转的液体：11 绝对压强：以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。

选择题（单选题）1. 水在垂直管内由上向下流动，测压管水头差（a）h f=h；（b）h f=h+l ；（c）h f=l －h；（d）h f =l 。

2. 圆管流动过流断面上切应力分布为：（b）（ a ）在过流断面上是常数；（ b ）管轴处是零，且与半径成正比；（ c ）管壁处是零，向管轴线性增大；（ d ）按抛物线分布。

3. 圆管流的雷诺数（下临界雷诺数）：（d）（ a ）随管径变化；（ b ）随流体的密度变化；（c）随流体的黏度变化；（d）不随以上各量变化。

5. 在圆管流中，层流的断面流速分布符合：（c）（a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

6. 半圆形明渠半径r 0=4m，水力半径为：（c）（a）4m；（b）3m；（ c ）2m；（d）1m。

7. 变直径管流，细断面直径为d1，粗断面直径d2=2d1，粗细断面雷诺数的关系是：（d）（a）Re1=0.5 Re2；（b）Re1= Re2；（c）Re1=1.5 Re2；（d）Re1=2 Re2。

8. 圆管层流，实测管轴线上流速为4m/s ，则断面平均流速为: （c）（a）4 m/s ；（b） 3 .2m/s ；（c）2 m/s ；（d）1 m/s。

9. 圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ：（c）（a）与雷诺数Re有关；（b）与管壁相对粗糙k s/ d有关；（c）与Re及k s/ d有关；（d）与Re和管长L 有关。

10. 圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数λ：（b）（a）与雷诺数Re有关；（b）与管壁相对粗糙k s/ d有关；4. 在圆管流中，紊流的断面流速分布符合：d）a）均匀规律；（b）直线变化规律；（c）抛物线规律；（d）对数曲线规律。

h，两断面间沿程水头损失，则：a）（c）与Re及k s/ d有关；（d）与Re和管长L 有关。

11. 工业管道的沿程摩阻系数λ ，在紊流过渡区随雷诺数的增加：（b）解： v4Q 4 16.3 2 2 0.2563 m d 2 3.14 0.1523600 Re vd0.2563 0.15 1922 0.2 10 4（ a ）增加； （ b ）减小； （ c ）不变； （ d ）不定 计算题6.12 】水管直径 d=10cm ，管中流速 v=1m/s ，水温为 10℃，试判别流态。

一、是非题1、不同液体的粘滞性并不相同，同种液体的粘滞性是个常数。

随温度变化（×）2、曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。

（√）3、在非均匀流里，按流线的弯曲程度又分为急变流与渐变流。

（√）4、运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。

总水头线总是下降（√）5、明渠过水断面上流速分布不均匀是由于液体粘滞性和边壁阻力造成的。

（√）6、长管的作用水头全部消耗在沿程水头损失上。

（√）7、水跃是明渠流从缓流过渡到急流的一种渐变水力现象。

（×）8、薄壁堰、实用堰和宽顶堰的淹没条件相同。

（×）9、当2slTa≤时发生的水击为直接水击，而2slTa>为间接水击。

（√）10、渗流模型中，某断面的渗流流量比该断面实际流量小。

（×）1、在连续介质假设的条件小，液体中各种物理量的变化是连续的。

（√）2、相对压强可以大于、等于或小于零。

（√）3、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。

（√）4、谢才系数C的单位是m （×）5、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u小。

（√）6、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。

（√）7、公式22fl vhd gλ=既适用于层流，也适用于紊流。

（√）8、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（√）9、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。

（√）10、局部水头损失系数可以用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。

（×）1.重度与容重是同一概念。

（√）2.汽化温度随压强的降低而降低。

（X ）3.均匀流上两断面测压管水头差等于它们之间的水头损失。

（×）4.在同一水平轴线且无分流的串联管道中，流速大，则压强小。

（√）5.在连通的同种液体中，任一水平面都是等压面。

（×）6.不同过水断面上的测压管水头一般不相等。

西北农林科技大学水利与建筑工程学院教案学院名称水建学院课程名称水力学（乙）课程性质学科基础课授课教师张新燕职称副教授使用教材吕宏兴等主编《水力学》授课时数72学时课程说明：课程性质：专业基础课、必修课。

教学目的与要求：要求学生了解或掌握液体运动与平衡规律及其在工程上的简单应用。

教学内容包括两大部分：前半部分介绍液体的平衡与运动规律、后半部分介绍其工程应用。

通过本课程的学习，使学生掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续专业课程和从事专业技术工作打下基础。

课程总学时72学时，包括实验8学时和观看录像学时2学时。

教学方式：课堂讲授、实验教学、课堂讨论等，以课堂讲授为主。

考核方式：最终总成绩评定中，闭卷考试成绩占70%，实验、平时作业占30%。

实验课：每项实验由2-3名学生组成实验小组进行，实验结束需递交实验报告，由实验指导教师评定实验成绩。

具体安排第1次课（第1周） 2 学时第2次课（第1周） 2 学时第3次课（第1周） 2 学时第4次课（第2周） 2 学时第5次课（第2周） 2 学时第6次课（第2周） 2 学时第7次课（第2周） 2 学时第8次课（第3周） 2 学时第9次课（第3周） 2 学时第10次课（第4周） 2 学时第11次课（第4周） 2 学时2 学时第12次课（第5周）第13次课（第5周） 2 学时第14次课（第5周） 2 学时第15次课（第6周） 2 学时第16次课（第6周） 2 学时第17次课（第7周） 2 学时第18次课（第7周） 2 学时第21次课（第8周） 2 学时第22次课（第9周） 2 学时第25次课（第10周） 2 学时第26次课（第10周） 2 学时第27次课（第10周） 2 学时第28次课（第11周） 2 学时第29次课（第11周）2学时第第第第。

第一章绪论第一节水力学的任务及其发展概况一、水力学的定义1.水力学的定义水力学是研究液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门学科，是力学的一个重要分支。

1.1 对象：液体，以水为代表，又如，石油等1.2 内容：（1）液体平衡和机械运动规律（宏观的，非微观的运动）（2）在工程（水利工程等领域）上应用（用于人类改造自然的活动）注：实验在在哲学上属于实践的范畴其成果是检验水力学理论的唯一标准理论分析1.3方法：数值计算实验研究理论分析：将普遍规律、公理，如：牛顿定律、能量守恒原理、力系的平衡定律、动能定律、动量定律等用于液体分析中，建立液体微分方程、积分方程，优化方程，结合边界条件、限定条件求解。

数值计算：利用计算机技术，数值求解描述液体运动的微分方程、积分方程等，得到问题的数值解。

实验研究：对有关问题进行物理模型实验。

理论分析、数值计算和实验研究结合。

1.4课程性质技术基础课（介于基础课和专业课）要求学过的课程有：高等数学包括：微分（偏导数、导数）、积分（曲面积分、定积等）、泰勒展开式、势函数、微分方程。

理论力学包括：达朗贝尔原理、能量守恒定律、动能定律、动量定律。

材料力学包括：变形概念、平行移轴定律、惯性矩、惯性积等。

二、水力学的起源和发展1. 古代中国水力学发展几千年来，水力学是人们在与水患作斗争发展生产的长期过程中形成和发展起来的。

相传四千多年前（公元前2070，夏左右）大禹治水他采用填堵筑堤,疏通导引方法，治理了黄河和长江。

例如，《庄子·天下篇》所说，大禹“堙（yin）洪水，决江河，而通四夷九州”，治理了“名川三百，支川三千，小者无数”。

春秋战国末期（公元前221前左右）秦国蜀郡太守李冰在岷江中游修建了都江堰，闻名世界的防洪灌溉工程，消除了岷江水患，灌溉了大片土地，使成都平原成为沃野两千年来，一直造福于人类。

都江堰工程采取中流作堰的方法，把岷江水分为内江和外江，内江供灌溉，外江供分洪，这就控制了岷江急流，免除了水灾，灌溉了三百多万亩农田。