水力学第八章
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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3第三章:液流形态及水头损失3第四章:有压管中的恒定流5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8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11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。
b5E2RGbCAP2 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)p1EanqFDPw4 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。
DXDiTa9E3d7 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。
RTCrpUDGiT8 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5PCzVD7HxA9 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)8.1 明渠均匀流只能出现在:(b )(a )平坡棱柱形渠道;(b )顺坡棱柱形渠道;(c )逆坡棱柱形渠道;(d )天然河道中。
8.2 水力最优断面是:(c )(a )造价最低的渠道断面;(b )壁面粗糙系数最小的断面;(c )过水断面积一点,湿周最小的断面;(d )过水断面积一定,水力半径最小的断面。
8.3 水力最优矩形渠道断面,宽深比/b h 是:(c ) (a )0.5;(b )1.0;(c )2.0;(d )4.0。
8.4 平坡和逆坡渠道中,断面单位能量沿程的变化:(b )(a )de ds >0;(b )de ds <0;(c )deds=0;(d )都有可能。
8.5 明渠流动为急流时:(a )(a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v <c ;(d )dedh <0。
8.6 明渠流动为紊流时:(a )(a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v <c ;(d )dedh<0。
8.7 明渠水流由急流过渡到缓流时发生:(a )(a )水跃;(b )水跌;(c )连续过渡;(d )都可能。
8.8 在流量一定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时,随底坡的增大,正常水深将:(a )(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.9 在流量一定,渠道断面的形状、尺寸一定时,随底坡的增大,临界水深将:(b )(a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.10 宽浅的矩形断面渠道,随流量的增大,临界底坡c i 将:(b )(a ) 增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。
8.11 明渠水流如图8-49所示,试求1、2断面间渠道底坡,水面坡度,水力坡度。
解: 3210.0333030i -=== 8 6.50.0530p J -==224 4.58 6.5220.042830g gJ +--==答:1、2断面间渠道底坡0.033i =,水面坡度0.05p J =,水力坡度0.0428J =。
第八章 孔口(管嘴)出流、堰顶溢流和闸孔出流δ ( )( )3、只要下游 水位超过宽顶堰堰顶,一定是淹没出流。
( )4、两个WES 型实用堰,堰高大于三倍水头,它们的设计水头不等,即d2d1H H ≠,但泄水时d11H H =,d22H H =,则它们的流量系数 m 1=m 2。
( )5、无侧收缩与收缩的实用堰,当水头、堰型及其它条件相同时,后者通过的流量比前者大。
( )6、锐缘平面闸门的垂向收综系数 'ε 随相对开度 H e 的增大而 ( )(1) 增大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定7、当实用堰水头 H 大于设计水头 H d 时,其流量系数 m 与设计流量系数 m d 的关系是 ( )(1) m =m d (2) m > m d (3) m < m d (4) 不能确定8、平底渠道中弧形闸门的闸孔出流,其闸下收缩断面水深 h c0 小于下游水跃的跃前水深 h 1,则下游水跃的型式为 ( ) (1) 远离式水跃 (2) 临界式水跃 (3) 淹没式水跃 (4)无法判断9、有两个 WES 型实用堰(高堰),它们的设计水头分别为 H 1=H d1,H 2=H d2,则它们的流量系数 m 1 与 m 2 之间的关系为 ( ) (1) m 1 > m 2 (2) m 1 < m 2 (3) m 1=m 2 (4)无法确定 10、WES 型实用堰(高堰),当水头等于设计水头 H d 时,其流量系数 m 等于 ( )(1) 0.385 (2) 0.49 (3) 0.502 (4) 0.65 11、闸孔自由出流的流量公式为 ( )(1) 23v 2H g mnb q ε= (2) 23v 2H g mnb q σε=(3) )(20v e H g nbe q εμ'-= (4) )(20v e H g mnbe q ε'-=12、宽顶堰的总水头 H 0=2 m ,下游水位超过堰高度 h a =1.0 m ,此种堰流为_______________出流。
7.8 有一薄壁圆形孔口,直径d 为10mm ,水头H 为2m 。
现测得射流收缩断面的直径c d 为8mm ,在32.8s 时间内,经孔口流出的水量为0.013m ,试求孔口的收缩系数ε,流量系数μ,流速系数ϕ及孔口局部损失系数ζ。
解: 2280.6410c A A ε=== ∵V Q Tμ==∴20.0132.80.620.014μπ===⨯0.620.970.64μϕε==== ∵ ()222222c c c c c v v v H g g gαζαζ=+=+ ∴2222110.062c c cc HgH v v gζααϕ=-=-=-= 答:孔口的收缩系数0.64ε=,流量系数0.62μ=,流速系数0.97ϕ=,孔口局部损失系数0.06ζ=。
7.9 薄壁孔口出流,直径d =2cm ,水箱水位恒定H =2m ,试求:(1)孔口流量c d ;(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量n Q ;(3)管嘴收缩断面的真空高度。
解:20.620.21.224Q πμ==⨯⨯=(l /s)20.820.02 1.614n n Q πμ==⨯⨯=(l /s )以收缩断面c -c 到出口断面n -n 列伯努利方程:()222222c n c c c n n nv v p v p v g g g g gααρρ-+=+- ()22212a c V c c n n c n p p H v v v v g g ααρ-⎡⎤==---⎣⎦()[]2c n c n c n v v v v v v g-=+-+21cn n v v v g ⎛⎫- ⎪⎝⎭=211n v gε⎛⎫-⎪⎝⎭=2324 1.611010.640.020.649.807π-⎡⎤⨯⨯-⨯⎢⎥⨯⎣⎦= 1.506=(m )答:(1)孔口流量 1.22c d =L /s ;(2)此孔口外接圆柱形管嘴的流量 1.61n Q =L /s ;(3)管嘴收缩断面的真空高度为1.506m 。