水力学：作业及答案

水力学考试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 水力学中，流体的连续性方程描述的是（）。

A. 质量守恒B. 动量守恒C. 能量守恒D. 动量和能量守恒答案：A解析：连续性方程是流体力学中描述质量守恒的基本方程，它表明在没有质量源或汇的情况下，流体的流量在流经任何截面时都是恒定的。

2. 伯努利方程适用于（）。

A. 可压缩流体B. 不可压缩流体C. 静止流体D. 任何流体答案：B解析：伯努利方程适用于不可压缩流体，即流体的密度在流动过程中保持不变。

3. 在流体流动中，雷诺数（Re）是描述流体流动状态的重要参数，它与（）无关。

A. 流体的密度B. 流体的粘度C. 流动的速度D. 管道的直径答案：B解析：雷诺数是流体流动状态的无量纲数，它与流体的密度、流动的速度和管道的直径有关，但与流体的粘度无关。

4. 流体在管道中流动时，若管道直径增大，则流速（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：D解析：根据连续性方程，流体的流速与管道的横截面积成反比。

若管道直径增大，而流量保持不变，则流速会减小；若流量增加，则流速可能增大或减小，具体取决于流量的增加程度。

5. 流体的粘性是由于（）。

A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的粘性是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体在流动时产生内部摩擦力。

6. 流体的表面张力是由于（）。

A. 流体分子间的吸引力B. 流体分子间的排斥力C. 流体分子的热运动D. 流体分子的无规则运动答案：A解析：流体的表面张力是由于流体分子间的吸引力，这种吸引力使得流体的表面具有收缩的趋势。

7. 在流体流动中，若流速增加，则流体的动能（）。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案：A解析：流体的动能与流速的平方成正比，因此流速增加时，流体的动能也会增加。

8. 流体的压强能是由于（）。

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-⨯⨯=τ Pa 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。

（√）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-50 kPa。

(√)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。

⽔⼒学练习题及答案⽔⼒学练习题及参考答案⼀、就是⾮题(正确得划“√”,错误得划“×）1、理想液体就就是不考虑粘滞性得实际不存在得理想化得液体。

（√)2、图中矩形⾯板所受静⽔总压⼒得作⽤点与受压⾯得形⼼点O重合。

（×)３、园管中层流得雷诺数必然⼤于３００0。

(×)4、明槽⽔流得急流与缓流就是⽤Fr判别得，当Fr>1为急流。

(√)5、⽔流总就是从压强⼤得地⽅向压强⼩得地⽅流动。

(×）６、⽔流总就是从流速⼤得地⽅向流速⼩得地⽅流动。

(×）6、达西定律适⽤于所有得渗流。

（×)7、闸孔出流得流量与闸前⽔头得1/２次⽅成正⽐。

(√）8、渐变流过⽔断⾯上各点得测压管⽔头都相同。

(√)9、粘滞性就是引起液流运动能量损失得根本原因。

(√）10、直⽴平板静⽔总压⼒得作⽤点就就是平板得形⼼。

(×）11、层流得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、在作⽤⽔头相同得条件下,孔⼝得流量系数⽐等直径得管嘴流量系数⼤。

（×)14、两条明渠得断⾯形状、尺⼨、糙率与通过得流量完全相等,但底坡不同,因此它们得正常⽔深不等。

(√)15、直⽴平板静⽔总压⼒得作⽤点与平板得形⼼不重合。

(√)16、⽔⼒粗糙管道就是表⽰管道得边壁⽐较粗糙。

(×)17、⽔头损失可以区分为沿程⽔头损失与局部⽔头损失。

(√)１8、⽜顿内摩擦定律适⽤于所有得液体。

（×)19、静⽌液体中同⼀点各⽅向得静⽔压强数值相等。

(√）20、明渠过流断⾯上各点得流速都就是相等得。

(×)21、缓坡上可以出现均匀得急流。

(√）２2、静⽌⽔体中，某点得真空压强为５０ｋPa，则该点相对压强为-50 kＰａ。

(√）２4、满宁公式只能适⽤于紊流阻⼒平⽅区。

(√)2５、⽔深相同得静⽌⽔⾯⼀定就是等压⾯。

??（√)２6、恒定流⼀定就是均匀流,层流也⼀定就是均匀流。

水力学习题及答案水力学习题及答案水力学是研究液体在静力学和动力学条件下的行为的学科。

它在工程学和地质学等领域中具有重要的应用价值。

本文将介绍一些水力学的学习题以及对应的答案，帮助读者更好地理解和掌握水力学的知识。

一、题目：什么是水力学？答案：水力学是研究液体在静力学和动力学条件下的行为的学科。

它主要研究液体的流动、压力、速度、流量等相关性质，并应用于水利工程、环境工程、能源工程等领域。

二、题目：什么是流体静力学？答案：流体静力学是研究静止的液体在重力作用下的平衡状态的学科。

它主要研究液体的压力、压力分布、浮力等性质。

在流体静力学中，根据帕斯卡定律，液体在静止时的压力是均匀的，并且在不同深度处的压力只与液体的密度和深度有关。

三、题目：什么是流体动力学？答案：流体动力学是研究液体在运动状态下的行为的学科。

它主要研究液体的流动速度、流量、压力变化等性质。

在流体动力学中，根据伯努利定律，液体在流动过程中速度增大时，压力会降低；速度减小时，压力会增加。

四、题目：什么是雷诺数？答案：雷诺数是描述流体流动状态的一个无量纲参数，常用符号为Re。

它是由流体的密度、速度、长度和粘度决定的。

当雷诺数小于一定的临界值时，流动是层流的；当雷诺数大于临界值时，流动是湍流的。

雷诺数的大小决定了流体流动的稳定性和混合程度。

五、题目：什么是流量？答案：流量是单位时间内通过某一截面的液体体积。

在水力学中，常用符号为Q，单位为立方米/秒。

流量的大小取决于液体的速度和截面的面积。

根据连续性方程，流体在管道中的截面面积减小时，流速会增加，从而使流量保持不变。

六、题目：什么是水头？答案：水头是描述液体能量的一个物理量。

在水力学中，常用符号为H，单位为米。

水头由压力头、速度头和位能头组成。

压力头是由液体的压力引起的能量；速度头是由液体的速度引起的能量；位能头是由液体的位置高度引起的能量。

根据伯努利定律，水头在流动过程中保持不变。

七、题目：什么是水力坡度？答案：水力坡度是河流或管道中水面高程的变化率。

1。

1图示为一密闭容器,两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为78kPa ；左管与大气相通.求:(1）容器内液面压强c p ;（2）左侧管内水面距容器液面高度h 。

解：0789.83107.4kPac p p gh ρ=+=+⨯=右 （2）107.4980.959m 9.8c a p p h g ρ--=== 1。

2 盛有同种介质（密度3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器,其中心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A与B 点之压差（差压计内成油，密度30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。

其他有关数据如图题1。

2所示.问: （1)A 与B 两点之压差为多少?（2)A 与B 两点中有无真空存在,其值为多少？ 解：（1）()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+3A 1132.6kg/m B ρρ==()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-⨯⨯=（2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-⨯⨯-⨯⨯=- 因此A 点存在真空519.995366.18Pa B A p p =+=-因此B 点也存在真空。

1.3 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。

轻油密度1ρ为3663.26kg/m ，重油密度2ρ为3887.75kg/m ，当两种油重量相等时,求：(1）两种油的深度1h 及2h 为多少?15,20,4s cm h cm h cm===(2）两测压管内油面将上升至什么高度？ 解：（1）两种油的重量相等，则1122gh A gh A ρρ=①，其中A 为容器的截面积。

又有125h h +=②解①②得1 2.86m h =,1 2.14m h =。

水力学习题及答案水力学习题及答案一、选择题1、下列哪个参数不是水动力学的研究对象？ A. 流量 B. 速度 C. 压力 D. 重量2、一根水平放置的管道，两端开口，当一端进水，另一端出水时，其流速与流量之间的关系为？ A. 反比关系 B. 正比关系 C. 不相关 D. 无法确定3、一水坝的形状为抛物线形，其水头高度为30米，底部宽度为50米，则水坝的顶部的宽度为？ A. 10米 B. 20米 C. 30米 D. 40米4、在没有特殊说明的情况下，通常情况下，所说的水密度是指？ A. 在4摄氏度时的密度 B. 在100摄氏度时的密度 C. 在常温常压下的密度 D. 在海平面的平均密度二、简答题5、请简述水动力学的基本研究方法和主要应用领域。

51、请描述层流和湍流的定义，并解释它们在流体运动中的区别。

511、请阐述水头损失的物理意义和计算方法。

5111、对于一个给定的管径和流速，如何计算管道的流量？请给出计算公式并解释每个公式的物理意义。

三、综合题9、通过数值模拟方法研究流体运动时，有哪些可能遇到的困难和挑战？如何解决这些困难和挑战？91、假设在一个直径为1米的管道中流动的水，其平均流速为1米/秒。

请计算该管道的流量。

再假设在该管道的入口处加入一个水泵，使得管道内的流速增加到2米/秒，请问流量是否会翻倍？为什么？答案：一、选择题1、D。

水动力学主要研究的是流体（包括水）的运动状态和规律，不涉及物体的重量。

因此，重量不是水动力学的研究对象。

2、B。

根据伯努利定理，在不可压缩的稳定流场中，流速与流量成正比。

因此，流速与流量之间存在正比关系。

3、A。

根据抛物线的几何性质，抛物线的顶点位于其对称轴上。

因此，水坝顶部的宽度为底部的1/2，即25米。

又因为题目中给出的底部宽度为50米，所以水坝顶部的宽度为10米。

因此，答案为A。

4、C。

在工程应用中，通常所说的水密度是指常温常压下的密度。

因此，答案为C。

二、简答题5、水动力学的基本研究方法是基于物理学和数学的流体动力学理论和实验方法，研究流体运动的规律和特性。

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。