水力学作业题第三章

第三章习题及答案一、选择问题1：实际流体在等直管道中流动，在过流断面1，2上有A，B，C点，则下面关系式成立的是：正确的是：各点的运动物理量有以下关系：2121下关系：A.单位重量流体具有的机械能；B.单位质量流体具有的机械能；C.单位体积流体具有的机械能；D.通过过流断面单位重量流体的总机械能。

问题1：在应用恒定总流的能量方程，可选用图中的那几个断面，作为计算过水断面。

A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持水平；D.前三种情况都有可能。

问题8：粘性流体测压管水头线的沿程变化是：A.沿程下降；B.沿程上升；C.保持水平；D.前三种情况都有可能。

二、计算题题1：如图所示的虹吸管泄水，已知断面1,2及2,3的损失分别为h=0.6v2/(2g)和h w2,3=0.5v2/(2g) ，试求断面2的平均压强。

w1,2解：取0-0，列断面1，2的能量方程（取α1=α2=1）图3-15题2：水深1.5m、水平截面积为3m×3m的水箱，箱底接一直径为200mm，长为2m的竖直管，在水箱进水量等于出水量情况下作恒定出流，略去水头损失，试求点2的压强。

解根据题意和图示，水流为恒定流；水箱表面，管子出口，管中点2所在断面，都是渐变流断面；符合总流能量方程应用条件。

水流不可压缩，只受重力作用。

图3-16题3：某一水库的溢流坝，如图所示。

已知坝下游河床高程为105.0m,当水库水位为120.0m时，坝址处收缩过水断面处的水深h c=1.2m。

设溢流坝的水头损失为，及。

求坝址处断面的平均流速。

图3-17题4：一抽水机管系（如图），要求把下水池的水输送到高池，两池高差15m，流量Q=30l/s，水管内径d=150mm。

泵的效率h p=0.76。

设已知管路损失（泵损除外）为10v2/(2g)，试求轴功率。

图3-26题5：自然排烟锅炉如图，烟囱直径d=1m，烟气流量Q=7.135m3/s，烟气密度ρ=0.7kg/m3，外部空气密度ρa=1.2kg/m3，烟囱的压强损失，为使烟囱底部入口断面的真空度不小于10mm水柱。

1、如图4-5所示，设某虹吸管a=2m, h=6m, d=15cm 。

试求：（1） 管内的流量。

（2） 管内最高点S 的压强。

（3） 若h 不变，点S 继续升高（即a 增大，而上端管口始终侵入水内），问使虹吸管内的水不能连续流动的a 值为多大？2、有一倾斜放置的渐粗管如图4-6所示，A-A 与B-B 两过水断面形心点 的高差为1.0m 。

断面A-A 管径a d =200mm,形心点压强Pa=68.5kpa 。

断面B-B 管径B d =300mm ，形心点压强B p =58kpa ，断面平均流速B V =1.5m/s ，试求（1）管中水流的方向。

（2）两端面之间的能量损失。

（3）通过管道的流量。

3、图4-7所示为文丘里流量计测量水管中的流量，已知1d =0.3m ，2d =0.15m ，水银压差计中左右水银面的高差为h Δ=0.02m ，试求流量Q4、矩形断面的平底渠道，宽度B=2.7m，渠底在某段面出抬高0.5m，已知该断面上游水深为2m，下游水面降低0.15m（见图4-8），忽略渠道边壁和渠底的阻力。

试求：（1）渠底的流量。

（2）水流对底坎的冲击力。

5、利用皮托管原理测量输水管中的流量如图所示。

已知输水管直径d=200mm，测得水银差压计读书h p=60mm，若此时断面平均流速v=0.84u max，这里u max为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速，问输水管中的流量Q为多大？6、有一渐变输水管段，与水平面的倾角为45º，如图所示。

已知管径d1=200mm，d2=100mm，两断面的间距l=2m。

若1-1断面处的流速v1=2m/s，水银差压计读数h p=20cm，试判别流动方向，并计算两断面间的水头损失h w和压强差p1-p2。

7、图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。

已知d A=200mm，d B=400mm，A点相对压强p A=68.6kPa，B点相对压强p B=39.2kPa，B点的断面平均流速v B=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。

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－y Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝ky 13 Ａ. 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。

《水力学》形考任务第3章水流运动的基本原理一、单选题（共7题，每题4分，共28分）1.流线和迹线重合的条件为（）。

A. 恒定流B. 非恒定均匀流C. 非恒定流D. 均匀流正确答案是：恒定流2.有人说“均匀流一定是恒定流”，下列选项哪个是正确的（）。

A. 这种说法是正确的，均匀流一定是恒定流。

B. 这种说法不一定正确，均匀流在一定的条件下，一定是恒定流。

C. 这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。

因为均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变；而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。

两者判别标准不同。

D. 这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。

因为恒定流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变；而均匀流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。

两者判别标准不同。

正确答案是：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。

因为均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变；而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。

两者判别标准不同。

3.流体运动的连续性方程是根据（）原理导出的。

A. 质量守恒B. 力的平衡C. 能量守恒D. 动量守恒正确答案是：质量守恒4.（）反映水流总机械能沿流程的变化。

A. 压强水头线B. 测压管水头线C. 总水头线D. 流速水头线正确答案是：总水头线5.如果总流的由动量方程求得的力为负值说明（）。

A. 说明原假设的力的方向不对，反向即可。

B. 说明方程中流速的取值出现错误。

C. 说明方程中流量的取值出现错误。

D. 说明方程中流速和流量的取值均出现错误。

正确答案是：说明原假设的力的方向不对，反向即可。

6.过水断面是指（）。

A. 与流线斜交的横断面B. 与迹线正交的横断面C. 与流线正交的横断面D. 与流线平行的断面正确答案是：与流线正交的横断面7.下列哪项不是均匀流的特征（）。

A. 各过水断面上流速分布均相同，断面平均流速也相等。

B. 均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同，即同一过水断面上各点的测压管水头为一常数。

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 '。

武大水力学习题第3章水动力学基础1、渐变流与急变流均属非均匀流。

()2、急变流不可能是恒定流。

()3、总水头线沿流向可以上升，也可以下降。

()4、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。

()5、扩散管道中的水流一定是非恒定流。

()6、恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。

()7、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。

()8、测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。

()9、总流连续方程v1A1=v2A2对恒定流和非恒定流均适用。

()10、渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。

()11、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。

()12、恒定流中总水头线总是沿流程下降的，测压管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。

()13、液流流线和迹线总是重合的。

()14、用毕托管测得的点流速是时均流速。

()15、测压管水头线可高于总水头线。

()16、管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流，其管轴压强沿流向增大。

()17、理想液体动中，任意点处各个方向的动水压强相等。

()18、恒定总流的能量方程z1+p1／g+v12／2g=z2+p2／g+v22／2g+hw1-2，式中各项代表()(1)单位体积液体所具有的能量；(3)单位重量液体所具有的能量；(2)单位质量液体所具有的能量；(4)以上答案都不对。

19、图示抽水机吸水管断面A─A动水压强随抽水机安装高度h的增大而()(1)增大(2)减小(3)不变(4)不定20、在明渠恒定均匀流过水断面上1、2两点安装两根测压管，如图所示，则两测压管高度h1与h2的关系为()(1)h1＞h2(2)h1＜h2(3)h1=h2(4)无法确定1021、对管径沿程变化的管道()(1)测压管水头线可以上升也可以下降(3)测压管水头线沿程永远不会上升(2)测压管水头线总是与总水头线相平行(4)测压管水头线不可能低于管轴线22、图示水流通过渐缩管流出，若容器水位保持不变，则管内水流属()(1)恒定均匀流(2)非恒定均匀流(3)恒定非均匀流(4)非恒定非均匀流23、管轴线水平，管径逐渐增大的管道有压流，通过的流量不变，其总水头线沿流向应()(1)逐渐升高(2)逐渐降低(3)与管轴线平行(4)无法确定24、均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是()(1)互相平行的直线；(2)互相平行的曲线；(3)互不平行的直线；(4)互不平行的曲线。

渐变流与急变流均属非均匀流。

急变流不可能是恒定流。

总水头线沿流向可以上升，也可以下降。

水力坡度就是长度流程上的水头损失。

扩散管道中的水流一定是非恒定流。

恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。

均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。

测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。

总流连续方程UiAi=呛人2对恒定流和非恒定流均适用。

第三章水动力学基础1、 2、 3、 4、 510.渐变流过水斷面上动水圧强随水深的变化呈线性关系。

( U 、水流总是从《^位机械能大的断Ifli 流向宋位机械能小的斷面。

12、 恒定流中总水头线总是沿流程下降的.测斥管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。

(13、 液流流线和迹线总是重合的。

14、 用毕托管测得的点流速是时均流速。

15、 测圧管水头线可商于总水头线。

16、 管轴窩程沿流向增大的等直径管道中的有斥管流•其管轴斥强沿流向増大- 17、 理想液体动中，任意点处各个方向的动水压强相等。

18、恒定总流的能址方21 + P1 / g + / 2g = 22 +P2 / 9 + / 2g +^wl- 2 ,式巾?^页代表( (1)爪位体积液体所具有的能虽；(2)爪位质虽液体所具有的能虽：h⑵减小 ⑶不变(4)不定…:、.、、W.v ••、20、在明渠恒定均匀流过水断面上1. 2两点安装两根测压管•如图所示，则两测斥管禹度虹与力的关系为( (4)无法确定⑴虹＞ h2 (2) hl < h221、 对管径沿程变化的管道(1)测圧管水头线可以上升也可以下降 (3)测圧管水头线沿程永远不会上升22、 图示水流通过渐缩管流出，若容器水位保持不变，则管内水流属 1)恒定均匀流 (2)非恒定均匀流 (3)恒定非均匀流(2)测压管水头线总是与总水头线相乎行 (4)测压管水头线不可能低于管轴线(4)非恒定非均匀流23、管轴线水平•管径逐渐増大的管道有压流.通过的流fi 不变.其总水头线沿流向应 ⑴逐渐升廊 (2)逐渐降低 ⑶与管轴线平行 ⑷无法确定h□z26.如图断ifii 夹然缩小管道通过粘性恒定流，管路装有U 形管水银差计，判定圧差il •中水银液面为 (1)人商于B ； (2) A 低于8；♦ r “35、 应用恒定"赢能S 方程时，所选的一个断面必须是___________ 断面・但一断面之间可以存在 36、 有一等直径长直管道中产生均匀管流.其管长100m.若水头损失为0・8m,则水力坡度为37＞图示为一大容器接一铅直管道.容器内的水通过管道流入大气。