水力学——经典题目分析.

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（）。

第四章 思考题:4-1：N-S 方程的物理意义是什么？适用条件是什么？物理意义：N-S 方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探讨复杂问题和新的理论问题的参考点和出发点。

适用条件：不可压缩均质实际液体流动。

4-2 何为有势流?有势流与有旋流有何区别?答:从静止开始的理想液体的运动是有势流. 有势流无自身旋转,不存在使其运动的力矩.4—3 有势流的特点是什么？研究平面势流有何意义？有势流是无旋流，旋转角速度为零。

研究平面势流可以简化水力学模型，使问题变得简单且于实际问题相符，通过研究平面势流可以为我们分析复杂的水力学问题。

4-4.流速势函数存在的充分必要条件是流动无旋，即xu y u yx∂∂=∂∂时存在势函数，存在势函数时无旋。

流函数存在的充分必要条件是平面不可压缩液体的连续性方程，即就是0=∂∂+∂∂yu x u yx存在流函数。

4—5何为流网，其特征是什么？绘制流网的原理是什么 ？流网：等势线（流速势函数的等值线）和流线（流函数的等值线）相互正交所形成的网格 流网特征：（1）流网是正交网格（2）流网中的每一网格边长之比，等于流速势函数与流函数增值之比。

（3）流网中的每个网格均为曲线正方形 原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。

根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上 流线的位置。

4-6.利用流网可以进行哪些水力计算?如何计算？解:可以计算速度和压强。

计算如下：流场中任意相邻之间的单宽流量∆q 是一常数。

在流场中任取1、2两点，设流速为，，两端面处流线间距为∆m1，∆。

则∆q=∆m1=∆，在流网中，各点处网格的∆m 值可以直接量出来，根据上式就可以得出速度的相对变化关系。

如果流畅中某点速度已知，就可以其他各点的速度。

流畅中的压强分布，可应用能量方程求得。

z1++=++当两点位置高度z1和为已知，速度，u2已通过流亡求出时，则两点的压强差为-=-+-如果流畅中某一点压强已知，则其他个点压强均可求得4.7利用流网计算平面势流的依据是什么？（参考4.6的解释）4-8流网的形状与哪些因素有关？网格的疏密取决于什么因素？答：流网由等势线和流线构成，流网的形状与流函数φ（x,y）和流速势函数ψ(x,y)有关；由∆q=∆ψ=常数，∆q=u1∆m1=常数，得两条流线的间距愈大，则速度愈小，若间距愈小，则速度愈大。

题一 年调节水库兴利调节计算要求：根据已给资料推求兴利库容和正常蓄水位。

资料：(1) 设计代表年(P=75%)径流年内分配、综合用水过程及蒸发损失月分配列于下表1，渗漏损失以相应月库容的1%计。

(2) 水库面积曲线和库容曲线如下表2。

(3) V 死 =300万m 3。

表1 水库来、用水及蒸发资料 (P=75%)表2 水库特性曲线解：（1）在不考虑损失时，计算各时段的蓄水量由上表可知为二次运用，)(646031m V 万=，)(188032m V 万=，)(117933m V 万=，)(351234m V 万=，由逆时序法推出)(42133342m V V V V 万兴=-+=。

采用早蓄方案，水库月末蓄水量分别为：32748m 、34213m 、、34213m 、33409m 、32333m 、32533m 、32704m 、33512m 、31960m 、3714m 、034213m经检验弃水量=余水-缺水，符合题意，水库蓄水量=水库月末蓄水量+死V ，见统计表。

（2）在考虑水量损失时，用列表法进行调节计算： 121()2V V V =+，即各时段初、末蓄水量平均值，121()2A A A =+，即各时段初、末水面积平均值。

查表2 水库特性曲线，由V 查出A 填写于表格，蒸发损失标准等于表一中的蒸发量。

蒸发损失水量：蒸W =蒸发标准⨯月平均水面面积÷1000渗漏损失以相应月库容的1%，渗漏损失水量=月平均蓄水量⨯渗漏标准 损失水量总和=蒸发损失水量+渗漏损失水量 考虑水库水量损失后的用水量：损用W W M +=多余水量与不足水量，当M W -来为正和为负时分别填入。

（3）求水库的年调节库容，根据不足水量和多余水量可以看出为两次运用且推算出兴利库容)(44623342m V V V V 万兴=-+=，)(476230044623m V 万总=+=。

（4）求各时段水库蓄水以及弃水，其计算方法与不计损失方法相同。

1—5：∵Gsina =T ，∴45.04.0135⨯⨯==⨯dtdu A G μτ∴s Pa ⋅=105.0μ 1—6：∵M=T （r +=hr r r h r u Ar 22)(2)()(2δπδδωμδπδμτ+⨯+=+⨯=∴s Pa r h M ⋅=+=07.0])(2[3δπωδμ 2—5：H h p p a a γγ++=11，22h p p a γ+=H p p 煤煤煤γγγ+⨯-=⨯-1000115100010021，得：3/25.5m N =煤γ 2—6：)()()()(404323210z z z z z z z z p p p ---+---=γγγγ=252448Pa2—10：∵0===z y x f f f 由)(dz f dy f dx f dp z y x ++=ρ得：dp =0 ∴p =C=p 02—11：∵0=+dz f dx f z x （1），将2/98.0s m f x -=，2/8.9s m g f z -=-=，m dx 5.1-=代入（1）式得：m dz 15.0=15.1)]([00⨯=-+=+=+=γγγγA dz dz h h p p =2—12：m h h H R R h H 1.0)(21)(1122=∴-=-ππ mh H gR z 4.02122=-==ω得：)/(67.18)15.0(8.02s rad g==ω∵s rad n /7.1830==πω ∴min /17830r n ==πω2—13：2mDA B 1.5m2m30kNA h P c 38.765.1260sin 38.90=⨯⨯⨯==γ=⨯⨯⨯+=+=25.131225.133A y I y y c c c D 3.11m0)1(60cos 20=+--⨯c D y y P T ∴T =2—16：设上面的水对水闸的压力为P 1，则作用点为y D1，则：HHb H H b H y D 934sin sin 2)sin (12sin 231=⋅+=αααα 设下面的水对水闸的压力为P 2，则作用点为y D2，则：h hb h h b h y D 934sin sin 2)sin (12sin 232=⋅+=ααααP 1的作用点到o 点的距离为：x H x y H D -=--932sin 1α P 2的作用点到o 点的距离为：H x h h x 932)934sin (-=--α以o 点为转轴：)932(sin 2)932(sin 2h x hb h g x H Hb H g-⋅=-⋅αραρ 解得：x =0.795m2—18：不是。

1、选择题：（每小题2分）（1）在水力学中，单位质量力是指（）a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力；c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。

答案：c（2）在平衡液体中，质量力与等压面（）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。

答案：d（3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为a、1 kN/m2b、2 kN/m2c、5 kN/m2d、10 kN/m2答案：b（4）水力学中的一维流动是指（）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。

答案：d（5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（）a、8；b、4；c、2；d、1。

答案：b（6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于a、层流区；b、紊流光滑区；c、紊流过渡粗糙区；d、紊流粗糙区答案： c（7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。

已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m答案：c（8）在明渠中不可以发生的流动是（）a、恒定均匀流；b、恒定非均匀流；c、非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。

答案：c（9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。

a、均匀缓流；b、均匀急流；c、非均匀缓流；d、非均匀急流。

答案：b（10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为a、缓流；b、急流；c、临界流；答案：b（11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（）成正比。

a、1次方b、2次方c、3/2次方d、1/2次方答案：d（12）渗流研究的对象是（）的运动规律。

a、重力水；b、毛细水；c、气态水；d、薄膜水。

答案：a（13）测量水槽中某点水流流速的仪器有a、文丘里计b、毕托管c、测压管d、薄壁堰答案：b（14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ=100；c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ=100000。

第1章 绪论例1：已知油品的相对密度为0.85，求其重度。

解：3/980085.085.0m N ⨯=⇒=γδ例2：当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。

解：0=+=⇒=dV Vd dM V M ρρρρρd dV V -= Padp d dp V dV E p 84105.2105%02.01111⨯=⨯⨯==-==ρρβ例3：已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/sμ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F绘制：平板间流体的流速分布图及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运动）dy du μτ= ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=⇒2221110h u h u V μτμτ 因为 τ1＝τ2 所以sm h h Vh u h uh u V /23.02112212211=+=⇒=-μμμμμN h uV A F 6.411=-==μτ第2章 水静力学例1：如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。

解：分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合0=+s gz ax 等压面与x 轴方向之间的夹角g a tg =θPaL tg H h p A A 177552=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+==θγγ PaL tg H h p B B 57602=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-==θγγ例2：（1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变：Cz gr p +-⋅=)2(22ωγ利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0作用于顶盖上的压强：g r p 222ωγ=（表压）（2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡压强分布规律：Cz gr p +-⋅=)2(22ωγ边缘A 、B 处：r ＝R ，z ＝0，p ＝0g R C 222ωγ-=作用于顶盖上的压强：()2222r R gp --=ωγ例3：已知：r 1，r 2，Δh求：ω0 解：212120=-s z gr ω （1）222220=-s z gr ω （2）因为 h z z s s ∆==21所以212202r r h g -∆=ω例4已知：一圆柱形容器，直径D ＝1.2m ，完全充满水，顶盖上在r 0＝0.43m 处开一小孔，敞开测压管中的水位a ＝0.5m ，问此容器绕其立轴旋转的转速n 多大时，顶盖所受的静水总压力为零？已知：D ＝1.2m ，r 0＝0.43m ，a ＝0.5m 求：n解：据公式 )(Z d z Y d y X d x dp ++=ρ 坐标如图，则 x X 2ω=，y Y 2ω=，g Z -= 代入上式积分：C z gr p +-⋅=)2(22ωγ （*）由题意条件，在A 点处：r ＝r 0，z ＝0，p ＝γa 则 C gr a +-⋅=)02(202ωγγ 所以 )2(202gr a C ωγ-⋅=所以 )2()2(20222gr a z gr p ωγωγ-⋅+-⋅= 当z ＝0时： )2(220222gr a gr p ωγωγ-⋅+=它是一旋转抛物方程：盖板上静压强沿径向按半径的二次方增长。

例题1在旋转锥阀与阀座之间有厚度为1δ，动力粘度为μ的一层油膜，锥阀高为h,上、下底半径分别为1r 和2r 。

试证明，锥阀以角速度ω旋转时，作用在锥阀上的阻力矩为：2222121212()()()r r r r r r h T πμω++-+=〔解〕证明：任取r 到r+dr 的一条微元锥面环带，在半径r 处的速度梯度是δωγ，切应力ωγτμδ=，假定锥面上的微元环形面积为dA ，则作用在锥阀微元环带表面上的微元摩擦力是dF=τdA微元摩擦力矩 dT=τdA ⨯r下面讨论dA 的表达式，设半锥角为θ,显然，由锥阀的几何关系可得 222121)(hr r r r Sin +--=θθππθSin rdr dA rdr dASin 22== ∴ dr r Sin rdA dT 32θδπμωτ== ()1122441232sin 2sin r r rrr r T dT r dr πμωπμωδθδθ-===⎰⎰ 将)(4241r r -进行因式分解，并将Sin θ的表达式代入化简整理上式可得 2222121212()()()2T r r r r r r h πμωδ=++-+ 例题2盛有水的密闭容器，其底部圆孔用金属圆球封闭，该球重，直径D=10cm ，圆孔直径d=8cm ，水深H 1=50cm 外部容器水面低10cm ，H 2=40cm ，水面为大气压，容器内水面压强为p 0求：(1)当p 0也为大气压时，求球体所受的压力； (2)当p 0为多大的真空度时，球体将浮起。

解：(1)计算p 0=p a 时，球体所受的水压力因球体对称，侧向水压力相互抵消，作用在球体上仅有垂直压力。

如解例题2(a)图，由压力体的概念球体所受水压力为()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=464622132213d H H D d H H D P γπγππ ())(205.0408.04.05.061.014.3980023↑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯⨯=N(2)计算密闭容器内的真空度 设所求真空度为Hm(水柱)高，欲使球体浮起，必须满足由于真空吸起的“吸力”+上举力=球重，如解例题2(b)图所示，即有平衡式6.19205.042=+d H πγ()()m d H 39.008.014.398004205.06.194205.06.1922=⨯⨯⨯-=-=γπ γKP ≥ p K ≥9800×=3822N/m2当真空度p K ≥3822N/m 2时，球将浮起。

水力学考试题及答案详解一、选择题1. 流体静力学基本方程式是：A. Bernoulli方程B. 连续性方程C. 牛顿第二定律D. 流体静压方程答案：D2. 以下哪种情况下，流体的流动可以视为不可压缩流动？A. 液体在管道中的流动B. 气体在管道中的流动C. 液体在开放渠道中的流动D. 气体在封闭容器中的快速膨胀答案：A二、填空题1. 根据连续性方程，当流体在管道中流动时，如果管道截面面积增大，那么流体的_________将减小。

答案：流速2. 流体力学中，雷诺数（Re）是描述流体流动_________的一个重要参数。

答案：状态三、简答题1. 简述流体的粘性对流动的影响。

答案：流体的粘性会影响流动的层流和湍流状态。

粘性较大的流体在流动时，相邻层之间的摩擦力较大，容易形成层流；而粘性较小的流体则容易形成湍流。

粘性还会影响流体的边界层厚度和流体的阻力。

2. 解释什么是流体的压缩性，并说明它在水力学中的应用。

答案：流体的压缩性是指流体在受到压力作用时体积变化的能力。

在水力学中，压缩性较低的流体（如水）可以被视为不可压缩流体，这简化了许多流动问题的计算和分析。

四、计算题1. 某水库的水位高度为20米，求水对底部的压强。

答案：根据流体静压方程，水对底部的压强P = ρgh，其中ρ是水的密度（约为1000 kg/m³），g是重力加速度（约为9.81 m/s²），h是水位高度。

代入数值计算得P = 1000 × 9.81 × 20 = 196200 Pa。

2. 已知管道的直径为0.5米，流速为2米/秒，求管道的流量。

答案：管道的流量 Q 可以通过公式Q = A × v 计算，其中 A 是管道横截面积，v 是流速。

横截面积A = πr²，r 是管道半径（0.25米）。

代入数值计算得A = π × (0.25)²，Q = π ×(0.25)² × 2 = 0.19635 m³/s。

填空题（每空1分，共20分）1、流体阻抗变形运动的特性称为粘滞性，其大小由粘滞系数来表征，它与切应力以及剪切变形速率之间符合牛顿内摩擦定律。

2、按运动要素是否随时间变化，把液体分为恒定流和非恒定流，其中各点运动要素都不随时间变化的流动称为恒定流。

3、按流体微团是否绕自身轴旋转，将流体运动分为有涡流和无涡流。

4、水头损失的从本质上讲都是液体质点之间相互摩擦和碰撞，或者说，都是液流阻力做功消耗的机械能。

5、液体运动的两种流态是层流和紊流。

6、雷诺数之所以能判别液流形态，是因为它反映了流体惯性力和粘滞力的对比关系。

7、对于不可压缩的液体，三元流动连续性方程为。

8、液体微团运动的四种基本形式分别为：平移、旋转、角变形和线变形。

9、以渠底为基准面，过水断面上单位重量液体具有的总机械能称为断面单位能量。

10、在明渠水流中，从缓流到急流过渡的局部水力现象叫水跌。

11、水流经过泄水建筑物时发生水面连续地光滑跌落的现象称为堰流。

12、在水力计算中，根据堰的体型特点，即按堰壁厚度与水头的相对大小，将堰分为薄壁堰、实用堰和宽顶堰。

13、确定渗流系数的方法有：经验法、实验室测定法和现场测定法。

二、作图题（共14分）1、绘出图中各挡水面上的静水压强分布图。

（每题4分，共2题）2、绘出图中二向曲面上的铅垂水压力的压力体。

（每题3分三、简答题（每题6分，共2×6=12分）1、有哪两种描述液体运动的方法? 分别叙述这两种方法。

拉格朗日法以研究个别流体质点的运动为基础，通过对每个流体质点运动规律的研究来获得整个流体的运动规律。

欧拉法以考察不同流体质点通过固定的空间的运动情况来了解整个流体空间内的流动情况，即着眼于研究运动要素的分布场。

2、明渠均匀流形成的条件是什么？1、明渠中水流必须是恒定流2、渠道必须是长直棱柱形渠道，糙率系数沿程不变3、明渠中的流量沿程不变4、渠道必须是顺坡一，名词解释：1．连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连续分布的介质。

《水力学》简答题和名词解释题总结1、什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?答:理想液体就是忽略黏性效应的液体。

引入理想液体的概念是为了简化理论分析。

2、什么是液体的压缩性?什么情况下需要考虑液体的压缩性?答:压缩性是指液体的体积随所受压力的增大而减小的特性。

研究水击时需要考虑液体的可压缩性。

3、“均匀流一定是恒定流”，这种说法对吗?为什么?答:不对，均匀流是相对空间而言，运动要素沿程不变，而恒定流是相对时间而言，运动要素不随时间改变，判定标准不同。

4、什么是相对压强和绝对压强?答:绝对压强是以设想没有任何气体存在的绝对真空为计算零点所得到的压强。

而相对压强是以当地大气压强为计算零点所得到的压强。

5、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

答: 缓流: v＜c h＞h c Fr＜1 i＜i c临界: v=c h=h c Fr=1 i=i c急流：v＞c h＜h c Fr＞1 i＞i c6、明渠均匀流产生的条件是什么?并简述明渠均匀流的水力特征。

答:条件:①水流为恒定流，流量沿程不变，且无支流的汇入或分出;②明渠为长直的棱柱形渠道，糙率沿程不变，且渠道中无水工建筑物的局部干扰;③底坡为正坡。

特征:①过水断面的流速分布、断面平均流速、流量、水深及过水断面的形状、尺寸均沿程不变;②总水头线、水面线、底坡线三线平行。

7、简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。

答:层流区、层流到紊流过渡区、紊流的水力光滑区: λ=f(Re)紊流的水力光滑区到水力粗糙区的过渡区:)λ=f(Re,△d)紊流的水力粗糙区: λ=f(△d8、为什么谢才公式只适用于阻力平方区?答:因为该公式为经验公式，而自然界中的明确水流几乎都处于紊流的阻力平方区。

9、为什么工程中希望在压力管道内发生间接水击?控制压力管道内发生间接水击的措施有哪些?答:因为直接水击产生的水击压强很大，对管道和闸门会产生较大的不利影响，所以在工程中应当避免。

例题1在旋转锥阀与阀座之间有厚度为1δ，动力粘度为μ的一层油膜，锥阀高为h,上、下底半径分别为1r 和2r 。

试证明，锥阀以角速度ω旋转时，作用在锥阀上的阻力矩为：2222121212()()()2r r r r r r h T πμωδ++-+=〔解〕证明：任取r 到r+dr 的一条微元锥面环带，在半径r 处的速度梯度是δωγ，切应力ωγτμδ=，假定锥面上的微元环形面积为dA ，则作用在锥阀微元环带表面上的微元摩擦力是dF=τdA微元摩擦力矩 dT=τdA ⨯r下面讨论dA 的表达式，设半锥角为θ,显然，由锥阀的几何关系可得 222121)(hr r r r Sin +--=θθππθSin rdr dA rdr dASin 22== ∴ dr r Sin rdA dT 32θδπμωτ== ()1122441232sin 2sin r r rrr r T dT r dr πμωπμωδθδθ-===⎰⎰ 将)(4241r r -进行因式分解，并将Sin θ的表达式代入化简整理上式可得 2222121212()()()2T r r r r r r h πμωδ=++-+ 例题2盛有水的密闭容器，其底部圆孔用金属圆球封闭，该球重19.6N ，直径D=10cm ，圆孔直径d=8cm ，水深H 1=50cm 外部容器水面低10cm ，H 2=40cm ，水面为大气压，容器内水面压强为p 0求：(1)当p 0也为大气压时，求球体所受的压力； (2)当p 0为多大的真空度时，球体将浮起。

解：(1)计算p 0=p a 时，球体所受的水压力因球体对称，侧向水压力相互抵消，作用在球体上仅有垂直压力。

如解例题2(a)图，由压力体的概念球体所受水压力为()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=464622132213d H H D d H H D P γπγππ ())(205.0408.04.05.061.014.3980023↑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯⨯=N(2)计算密闭容器内的真空度 设所求真空度为Hm(水柱)高，欲使球体浮起，必须满足由于真空吸起的“吸力”+上举力=球重，如解例题2(b)图所示，即有平衡式6.19205.042=+d H πγ()()m d H 39.008.014.398004205.06.194205.06.1922=⨯⨯⨯-=-=γπ γKP ≥0.39 p K ≥9800×0.39=3822N/m2当真空度p K ≥3822N/m 2时，球将浮起。

水力学课后习题详解在学习水力学这门课程时，课后习题往往是巩固知识、加深理解的重要途径。

下面，我们将对一些常见的水力学课后习题进行详细的分析和解答。

首先，来看一道关于静水压力的题目。

题目：一矩形闸门，高 3m，宽 2m，垂直立于水中，顶部与水面齐平。

求闸门所受的静水压力。

解题思路：我们知道，静水压力等于压力强度乘以受压面积。

压力强度随水深线性增加，其计算公式为 p ＝ρgh，其中ρ 为水的密度，g 为重力加速度，h 为水深。

对于这道题，我们需要先求出压力中心的位置，然后计算压力强度在闸门上的积分，即可得到静水压力。

具体解答：首先计算压力中心的位置，对于矩形平面，压力中心位于距离底部 2h/3 处。

在本题中，闸门高度为 3m，所以压力中心距离底部 2m。

然后计算压力强度在闸门上的积分，即静水压力 F ＝ρghcA，其中 hc 为压力中心的水深，A 为受压面积。

压力中心的水深为 15m，水的密度ρ 取 1000kg/m³，重力加速度 g 取 98m/s²，受压面积 A ＝ 3×2 ＝ 6m²。

代入计算可得 F ＝ 1000×98×15×6 ＝ 88200N。

接下来，看一道关于水流能量方程的题目。

题目：有一管道，直径从 20cm 突然扩大到 40cm，已知管道中水流的流速在小管中为 4m/s，压强为 200kPa。

求在大管中的流速和压强。

解题思路：这道题可以运用水流能量方程来解决。

水流能量方程为：z1 ＋ p1/（ρg) ＋ v1²/（2g) ＝ z2 ＋ p2/（ρg) ＋ v2²/（2g) ＋ hw，其中 z 为位置水头，p 为压强水头，v 为流速，g 为重力加速度，hw 为水头损失。

由于本题中管道水平放置，z1 ＝ z2，且忽略水头损失 hw。

具体解答：首先根据连续性方程 A1v1 ＝ A2v2，求出大管中的流速v2。

水力学课后计算题及答案第一章 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yuAT 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。

思考题1.1静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？1.2试分析图中压强分布图错在哪里？1.3何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？1.4图示一密闭水箱，试分析水平面A—A，B—B，C—C是否皆为等压面？何谓等压面？等压面的条件有哪些？1.5一密闭水箱(如图)系用橡皮管从C点连通容器Ⅱ，并在A，B两点各接一测压管，问：思 1 . 4 思1 . 5（1）AB两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB两点压强是否相等?（2）把容器Ⅱ提高一些后，p比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？1.6什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？习 题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3 m ，管内液面0p 压强为78 kPa ；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 。

1.2 盛有同种介质(密度==B A ρρ 1 132.6 kg/m 3)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(差压计内盛油，密度=0ρ867.3 kg/m 3 )， 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？1.3 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。

轻油密度1ρ为6 632.6 kg / m 3，重油密度2ρ为887.75k g/m 3，当两种油重量相等时，求：（1）两种油的深度1h 及2h 为多少？（2）两测压管内油面将上升至什么高度？1.4 在盛满水的容器盖上， 加上6 154N 的荷载G （包括盖重），若盖与容器侧壁完密合，试求A ，B ，C ，D 各点的相对静水压强（尺寸见图）。

1.5 今采用三组串联的U 形水银测压计测量高压水管中压强，测压计顶端盛水。

当M 点压强等于大气压强时，各支水银面均位于0一0水平面上。

水力学简答题、什么叫水力学？2、水力学的基本原理和计算方法是否只适用于水？3、水利工程中经常遇到的水力学问题有哪些？4、为什么说水力学是水利类各专业一门重要的技术基础课？5、水力学的发展简史主要经历可那几个阶段？6、水力学的正确研究方法是什么？7、水力学中实验观测方法主要有哪三个方面？8、近代水力学的系统理论是怎样建立的？9、水力学中液体的基本特征是什么？10、引入连续介质假定的意义是什么？11、液体质点有何特点？12、为什么说研究液体的物理性质是研究液体机械运动的出发点?13、密度是如何定义的？它随温度和压强如何变化？14、容重是如何定义的？它随哪些因素变化？15、比重的概念？16、密度和容重之间有何关系？17、水力学中，水的密度、容重计算值是如何确定的？18、何谓液体的粘滞性？其主要成因是什么？它对液体的运动有何意义？19、牛顿内摩擦定律的内容是什么？20、空气与水的动力粘滞系数随温度的变化规律是否相同？试解释原因。

21、试证明粘滞切应力与剪切变形角速度成正比？22、何谓牛顿流体？非牛顿流体包括那几类？23、表面张力的概念？其产生的原因是什么？24、为什么较细的玻璃管中的水面呈凹面，而水银则呈凸面？并且水会形成毛管上升，而水银则是毛管下降？25、试证明每增加一个大气压，水的体积只缩小二万分之一？26、理想液体和实际液体有何区别？27、静止液体是否具有粘滞性?28、液体内摩擦力与固体内摩擦力在性质上有何区别？29、运动液体与固体边界之间存在摩擦吗？30、作用于液体上的力按表现形式可以分为几类？各是什么？按物理性质又可分为哪些？第一章水静力学1、水静力学的任务是什么？2、为什么可以应用理论力学中的刚体平衡规律来研究水静力学？3、研究水静力学的目的有哪些？4、静水压力的特性是什么？试加以证明。

5、液体静力学基本方程的推导及各种表达形式的意义？6、什么是等压面？重力作用下等压面必须具备的充要条件是什么？7、什么是绝对压强、相对压强、真空及真空度？8、Cpz=+γ中的p是绝对压强还是相对压强？9、常用的压强量测仪器有哪些？10、压强的表示方法有几种？其换算关系怎样？11、从能量观点说明Cpz=+γ的意义？12、绘制压强分布图的理论依据及其绘制原则是什么？13、压强分布图的斜率等于什么？什么情况下压强分布图为矩形？14、作用于平面上静水总压力的求解方法有哪些？各适用于什么情况？15、怎样确定平面静水总压力的大小、方向及作用点？16、在什么情况下，压力中心与受压面形心重合？17、压力体由哪几部分组成？压力体内有水还是无水，对静水总压力沿铅垂方向分力的大小和方向有何影响？18、曲面静水总压力的大小、方向、作用点如何确定？19、二向曲面静水总压力的计算方法如何推广的空间曲面？20、水静力学的全部内容对理想液体和实际液体都适用吗？第二章液体运动的流束理论1、简述拉格朗日法和欧拉法的基本内容？2、拉格朗日变数和欧拉变数各指什么？3、何谓恒定流与非恒定流？举例说明。