水力学1第二次作业 (4)

2014西南大学《水力学》作业答案第一次作业[单选题]图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A—A内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，则两测压管水面的高度h1与h2的关系为A：① h1>h2 B：② h1=h2 C：③ h1<h2 D：④不定参考答案：C[判断题]矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合参考答案：错误[单选题]圆管紊流中的上临界雷诺数（）A：是紊流转变为层流时的雷诺数B：是层流和紊流的主要判别参数C：等于2300D：对流态判别作用不大参考答案：D[判断题]恒定不可压缩流体运动在三个坐标方向的线变形速度之和为零。

参考答案：正确1、如图所示：水箱一侧接一串联管道，已知末端管径d=0.2m，流速v=5m/s，分流量q=0.2m3/s，则水箱出流量Q为 0.357 m3/s。

2、水平射流流量为Q、以速度v射向固定平板，则射流对平板的水平作用力F为 F=ρQ βv (方向水平向右)。

3、明渠均匀流的力学特征是重力沿流程的分量=边壁摩阻力。

4、圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为λ＝64/Re 。

5、有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为等于。

6、图示容器内液面压强p0为 1.113×105 P a。

7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是光滑区→过渡粗糙区→粗糙区。

8、紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布均匀。

9、作层流运动的牛顿流体，其层间切应力为τ＝μ∂u/∂y 。

1、0.3572、F=ρQβv (方向水平向右)3、重力沿流程的分量=边壁摩阻力4、λ＝64/Re5、等于6、1.113×1057、光滑区→过渡粗糙区→粗糙区8、均匀9、τ＝μ∂u/∂y第二次作业1、下列说法中，正确的说法是（ B ）A：理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B：理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C：理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒D：理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒2、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。

1.水力学中的一维流动是指()。

[答案：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2.一明渠断面为梯形，渠底宽度为2.2m，水深为2m，边坡系数m=1.5，则湿周为()m。

[答案：D]A.5.12B.6.37C.8.23D.9.413.与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是()。

[答案：D]A.压强、速度和粘度B.压强、速度和剪切变形C.切应力、温度和速度D.粘度、切应力和剪切变形速度4.圆管层流中，管中心处的切应力()。

[答案：A]A.等于零B.最大C.等于平均应力D.为总应力的2/35.在圆管层流中，过水断面上的平均流速为管轴处最大流速的()。

[答案：D]A.3倍B.1/3C.2倍D.1/26.恒定总流的动量方程表示在单位时间内，通过控制体表面()，等于作用在该控制体上所有外力的向量和。

[答案：C]A.流入控制体的动量B.流出控制体的动量C.流出与流入控制体的动量差D.流出与流入控制体的动量和7.当流动的雷诺数小于下临界雷诺数时液体流态为()。

[答案：B]A.急流B.层流C.紊流D.缓流8.根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强()。

[答案：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9.测量水槽中某点水流流速的仪器有()。

[答案：B]A.文丘里计B.皮托管C.测压管D.薄壁堰10.弗劳德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数()。

[答案：A]A.急流和缓流B.均匀流和非均匀流C.层流和紊流D.恒定流和非恒定流11.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为()。

[答案：A]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12.某宽顶堰堰顶入口为圆角，堰的相对高度P/H=1.43，则其流量系数m为()。

[答案：A]A.0.365B.0.435C.0.612D.0.89313.虹吸管的最大真空值出现在()。

1、上下两块平行圆盘，直径均为d，间隙厚度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M的表达式。

2、一圆锥体绕其中心轴作等角速度ω＝16 1/s旋转，锥体与固定壁面间的距离δ＝1mm，用μ＝0.1Pa·s的润滑油充满间隙，锥体半径R＝0.3m，高H＝0.5m，求作用于圆锥体的阻力矩。

3、有一块30×40cm2的矩形平板，浮在油面上，其水平运动的速度为10 cm/s，油层厚度δ＝10mm，油的动力粘度μ＝0.102Pa·s，求平板所受的阻力。

4、两高度差z＝20cm的水管，与一倒U形管压差计相连，压差计内的水
面高差h＝10cm，试求下列两种情况A、B两点的压力差：(1) γ
1为空气；
(2) γ1为重度9kN/m3的油。

5、倾斜的矩形平板闸门，长为AB，宽b＝2m，设水深h＝8m，试求作用在闸门上的静水总压力及其对端点A的力矩。

6、矩形平板闸门，宽b ＝0.8m ，高h ＝1m ，若要求箱中水深h 1超过2m 时，闸门即可自动开启，铰链的位置y 应设在何处？。

答案说明以下答案是由老师自己做出来的，其中的每一题的画图都省略了，希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。

在答案电子话过程中可能会有一些错误，希望同学们可多提宝贵意见。

第二章作业答案2-9 10(1.5 1.0)53.9a p p g p kpa ρ=+--=11151.9abs a p p p kpa =+= 20(1.50.5)58.8a p p g p kpa ρ=+--=22156.8abs a p p p kpa =+=1212 6.5p pZ Z m g gρρ+=+= 2-11 略2-120(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0Hg Hg p g g g g ρρρρ+---+---=0265p kpa =2-14 受压面为矩形平面 76.38c P gh kN ρω==34112c b a J m ⋅==289c D c c J y y y ω=+= 所以，作用点至A 点的距离 10'29D y y '=-= 根据合力矩守恒2cos 60'84.9o T P y T kN⋅=⋅=2-18 c P gh ρω=(sin 60)2146.5o ag H abkNρ=-⋅= sin 60(cos 60)o o T G G P f =⋅++⋅45.9T kN =闸门的静水压强分布图为梯形，根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式12122()3h h a e h h +=+ 21sin h H h H a θ==-1.13e m =2-21 仅考虑左侧水：11144.1x c x P gh kN ρω== （→） 1134.6z P gV kN ρ== （↑）仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ρω== （←）2217.32z P gV kN ρ== （↓）综合两侧水1233.08x x x P P P kN =-= (→)1217.32z z z P P P kN =-= （↑） 总压力37.34P kN ==tan ZxP P θ=2-23 分析上半球0x P =232[()]3ZP gVT n n g R H R R n ρρππ===+-第三章作业答案3-32max 000.0342max max 00[(1())]1/20.212/rrQ ud u d r u u r r L sωωωωπ==-=-⋅⋅=⎰⎰0.075/Qv m s ω==3-6 根据连续性方程123Q Q Q =+34/v m s =3-7根据连续性方程123Q Q Q =+234ωω= 22231482.3370.58m mωω==3-11建立能量方程22111222121222122122()2.252hg p p v p v z z g g g gz z p p v v h m g g ααρρρρρρ++=++=---===油油油油油51.1/Q L s μ==3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p v p v z z g g g gz z p ααρρ++=++==联立连续性方程 1122v v ωω= 2 4.9/v m s = 在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232v H m g== 3-18 建立能量方程22111222121212221.8 1.680p v p v z z g g g gz m z mp p ααρρ++=++====连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v ⋅=--⋅=⋅13111.23/5.98/v m s Q v m sω===3-20建立的坐标系比较特别，X 轴沿着1Q 方向，Y 轴与X 轴垂直 根据能量方程可知1268.1/v v v m s ===建立动量方程，沿X 轴方向：11221212cos 600cos 60o oQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Qρρρ--=-=+=连续性方程12(1cos 60)2(1cos 60)2o o QQ QQ =+=- 313225.05/8.35/Q m s Q m s==建立动量方程，沿Y 轴方向：0(sin60)1969o y R Q v N ρ=--=3-23 在A-A ，B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A b v m s v m s==221112221212222175.7p v p v z z g g g gz z p kNααρρ++=++==在A-A ，B-B 断面间建立动量方程沿X 轴方向：1cos 60(cos 60)sin 60sin 60o o A A B B x B ooB B y B p v p v R Q v v p v R Qv ρρ--=-+=-54555984y x R N R N==3-24 （1）建立能量方程2212120022v v h h g g++=++连续性方程1122h v h v =3228.9215)998(v v +⨯⨯=+ 0294107232=+-v v s m v /512.82= m h v v h 762.15512.831212=⨯==（2）以1-1断面和2-2断面之间的水体为控制体，并假设整个坝面对水体的水平反力为F '。

水力学作业1(第1、2章)一、单项选择题（每小题3分，共计12分）1.静止液体中同一点各方向的静水压强（ a ）a、大小相等;b、大小不等;c、仅水平方向数值相等;d、铅直方向数值为最大。

2.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。

3.液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（b）a、任意曲面；b、水平面c、斜平面；d、旋转抛物面。

4.液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（b）a、10 kN/m2b、-10kN/m2c、12 kN/m2d、-12 kN/m2二、填空题（每小题3分，共计9分）1.牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿流体。

2.液体中某点的相对压强值为20kN/m2，则该点的绝对压强值为118kN/m2，真空度为不存在。

3.当压力体与受压面位于同一侧，则铅垂方向作用力的方向是向下。

三、判断题（每小题3分，共计9分）1.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。

（√）2.图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点C重合。

（×）3.静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。

（×）四、问答题（每小题5分，共计10分）1.液体的基本特征是什么？答：液体的基本特征是易流动、不易被压缩、均匀等向的连续介质。

2.什么是液体的粘滞性？它对液体运动有什么影响？答：对于流动的液体，如果液体内部的质点之间存在相对运动，那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生，我们把液体的这种特性称为粘滞性；由于粘滞性的存在，液体在运动过程中要克服粘滞助力作功而消耗能量，所以粘滞性是液体在流动过程中产生能量损失的根源。

五、作图题（每小题5分，共计10分）1.试绘制图中AB面上的静水压强分布图2.试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图题5 – 1 题5 - 2六、计算题（共4题，计50分）1. 如图所示，平板在水面上作水平运动，速度为v=10cm/s，平板与下部固定底板的距离为δ=1mm，平板带动水流运动速度呈直线分布，水温为20C，试求：作用平板单位面积上的摩擦力。

2014西南大学《水力学》作业答案第一次作业[单选题]图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A—A内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，则两测压管水面的高度h1与h2的关系为A：①h1>h2 B：②h1=h2C：③h1<h2D：④不定参考答案：C[判断题]矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合参考答案：错误[单选题]圆管紊流中的上临界雷诺数（）A：是紊流转变为层流时的雷诺数B：是层流和紊流的主要判别参数C：等于2300D：对流态判别作用不大参考答案：D[判断题]恒定不可压缩流体运动在三个坐标方向的线变形速度之和为零。

参考答案：正确1、如图所示：水箱一侧接一串联管道，已知末端管径d=0.2m，流速v=5m/s，分流量q=0.2m3/s，则水箱出流量Q为0.357 m3/s。

2、水平射流流量为Q、以速度v射向固定平板，则射流对平板的水平作用力F为F=ρQ βv (方向水平向右)。

3、明渠均匀流的力学特征是重力沿流程的分量=边壁摩阻力。

4、圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为λ＝64/Re 。

5、有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为等于。

6、图示容器内液面压强p0为 1.113×105 P a。

7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是光滑区→过渡粗糙区→粗糙区。

8、紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布均匀。

9、作层流运动的牛顿流体，其层间切应力为τ＝μ∂u/∂y 。

1、0.3572、F=ρQβv (方向水平向右)3、重力沿流程的分量=边壁摩阻力4、λ＝64/Re5、等于6、1.113×1057、光滑区→过渡粗糙区→粗糙区8、均匀9、τ＝μ∂u/∂y第二次作业1、下列说法中，正确的说法是（ B ）A：理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B：理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C：理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒D：理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒2、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。

2014西南大学《水力学》作业答案第一次作业[单选题]图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A—A内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，则两测压管水面的高度h1与h2的关系为A：① h1>h2 B：② h1=h2 C：③ h1<h2 D：④不定参考答案：C[判断题]矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合参考答案：错误[单选题]圆管紊流中的上临界雷诺数（）A：是紊流转变为层流时的雷诺数B：是层流和紊流的主要判别参数C：等于2300D：对流态判别作用不大参考答案：D[判断题]恒定不可压缩流体运动在三个坐标方向的线变形速度之和为零。

参考答案：正确1、如图所示：水箱一侧接一串联管道，已知末端管径d=0.2m，流速v=5m/s，分流量q=0.2m3/s，则水箱出流量Q为 0.357 m3/s。

2、水平射流流量为Q、以速度v射向固定平板，则射流对平板的水平作用力F为 F=ρQ βv (方向水平向右)。

3、明渠均匀流的力学特征是重力沿流程的分量=边壁摩阻力。

4、圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为λ＝64/Re 。

5、有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为等于。

6、图示容器内液面压强p0为 1.113×105 P a。

7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是光滑区→过渡粗糙区→粗糙区。

8、紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布均匀。

9、作层流运动的牛顿流体，其层间切应力为τ＝μ∂u/∂y 。

1、0.3572、F=ρQβv (方向水平向右)3、重力沿流程的分量=边壁摩阻力4、λ＝64/Re5、等于6、1.113×1057、光滑区→过渡粗糙区→粗糙区8、均匀9、τ＝μ∂u/∂y第二次作业1、下列说法中，正确的说法是（ B ）A：理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B：理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C：理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒D：理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒2、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。

（0744）《水力学》网上作业题及答案1：第一次作业2：第二次作业3：第三次作业4：第四次作业5：第五次作业6：第六次作业1：[论述题]何为水跃?何为水跌?参考答案：答：水跃是明渠水流由急流(h<h k)向缓流(h>h k)过渡时短流程内的一种水面急剧跃升的局部水力现象；水跌是明渠水流由缓流过渡到急流，水面急剧降落的局部水力现象。

2：[论述题]"恒定流一定是均匀流”，这种说法是否正确？为什么？参考答案：答：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：[填空题]在缓坡、陡坡、临界坡、平坡、负坡五种底坡明渠中，不能够发生均匀流的底坡是。

参考答案：是平坡、负坡4：[填空题]水在直径为1cm的圆管中流动，流速v=1m/s，运动粘度ν=0.01cm2/s，雷诺数= ，水流为流。

参考答案：雷诺数= 10000 ，水流为紊流。

5：[单选题]莫迪图A：适用于层流、紊流各流区B：只适用于紊流光滑区C：只适用与紊流过渡区D：只适用于阻力平方区参考答案：A6：[单选题]堰流的流量Q与堰前水头的H（）成正比。

A：1次方B：2次方C：3/2次方D：1/2次方参考答案：C1：[单选题]圆管粗糙紊流中，沿程水头损失与断面平均速度的A：0.5次方成正比B：1.0次方成正比C：1.75次方成正比D：2.0次方成正比参考答案：D2：[判断题]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。

参考答案：正确3：[判断题]紊流切应力包含粘滞应力和雷诺应力，故紊流的沿程能量损失高于层流。

参考答案：正确4：[单选题]平衡液体中的等压面必为A：水平面B：斜平面C：旋转抛物面D：与质量力相正交的面参考答案：D5：[论述题]正常工作条件下，作用水头、面积相同的孔口和圆柱型外管嘴的出流能力是否相同？为什么？参考答案：、答：正常工作条件下，作用水头、面积相同的孔口和圆柱型外管嘴的出流能力不同，管嘴出流大于孔口出流，其原因是圆柱型外管嘴的收缩断面处出现真空，加大了出流能力。