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水力学1(10)

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《水力学》题集1-3章答案

《水力学》题集1-3章答案

《⽔⼒学》题集1-3章答案第⼀章绪论第⼀题、选择题1、理想液体就是( B )(A)没有切应⼒⼜不变形得液体; (B)没有切应⼒但可变形得⼀种假想液体;(C)切应⼒与剪切变形率成直线关系得液体;(D)有切应⼒⽽不变形得液体。

2、理想液体与实际液体最主要得区别就是( D )A.不可压缩;B.不能膨胀; B.没有表⾯张⼒; D.没有粘滞性。

3、⽜顿内摩擦定律表明,决定流体内部切应⼒得因素就是( C )A动⼒粘度与速度B动⼒粘度与压强C动⼒粘度与速度梯度D动⼒粘度与作⽤⾯积4、下列物理量中,单位有可能为m2/s得系数为( A )A、运动粘滞系数B、动⼒粘滞系数C、体积弹性系数D、体积压缩系数6、影响⽔得运动粘度得主要因素为( A )A、⽔得温度;B、⽔得容重;B、当地⽓压; D、⽔得流速。

7、在⽔⼒学中,单位质量⼒就是指( C )A、单位⾯积液体受到得质量⼒B、单位⾯体积液体受到得质量⼒C、单位质量液体受到得质量⼒D、单位重量液体受到得质量⼒8、某流体得运动粘度v=3×106m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动⼒粘度µ为( B )A、3、75×109Pa·sB、2、4×103Pa·sC、2、4×105Pa·sD、2、4×109Pa·s第⼆题、判断题1、重度与容重就是同⼀概念。

(√)2、液体得密度ρ与重度γ不随温度变化。

(×)3、⽜顿内摩擦定律适⽤于所有得液体。

(×)4、黏滞⼒随相对运动得产⽣⽽产⽣,消失⽽消失。

(√)5、⽔得粘性系数随温度升⾼⽽减⼩。

(√)7、⼀般情况下认为液体不可压缩。

(√)8、液体得内摩擦⼒与液体得速度成正⽐。

( ×)9、⽔流在边壁处得流速为零,因此该处得流速梯度为零。

( × )10、静⽌液体有粘滞性,所以有⽔头损失。

( × )12、表⾯张⼒不在液体得内部存在,只存在于液体表⾯。

水力学1(17)

水力学1(17)

6
边界形状，而与Re无关。这时， 边界形状，而与Re无关。这时，对于液流边界形状一定的局部 Re无关 构件，其ξ即为定值。在水力学书籍及水力计算手册中所给出的 构件， 即为定值。 值均指湍流粗糙区的数值。 ξ 值均指湍流粗糙区的数值。 由于局部阻力和局部水头损失规律的复杂性， 由于局部阻力和局部水头损失规律的复杂性，对于局部阻 的计算， 力系数ξ的计算，目前除少数几种情况可用理论方法进行近似分 析外，绝大多数情况是用试验方法确定的。 析外，绝大多数情况是用试验方法确定的。 需要说明， 需要说明，计算手册中所给出的局部阻力系数是在局部构 件前后都有足够长的均匀流或渐变流段， 件前后都有足够长的均匀流或渐变流段，并不受其它干扰的条 件下由试验测得的。故采用这些系数计算时， 件下由试验测得的。故采用这些系数计算时，一般要求各局部 构件之间要有一段不小于三倍管直径（ 构件之间要有一段不小于三倍管直径（即l≥3d）的间隔。对于 ）的间隔。 紧连在一起的两个局部构件， 紧连在一起的两个局部构件，其局部阻力系数不等于它们单独 分开时的局部阻力系数之和，而应另行由实验测定， 分开时的局部阻力系数之和，而应另行由实验测定，这类问题 在实用中应予注意。 在实用中应予注意。
所以
l v2 H = (λ + ∑ ξ ) d 2g
9
v=
Q 4 × 0.019 = = 1.08m/s 2 A 3.14 × 0.15
1
∑ξ = ξ
Re =
+ ξ2 + ξ3 + ξ4 + ξ5 + ξ6 + ξ7
查表得，水温 1.007× /s， 查表得，水温t=20°C时，ν=1.007×10-6m2/s，故水的雷诺数为 °
3
上式是爱尔兰工程师曼宁于1889年提出的，它形式简单， 上式是爱尔兰工程师曼宁于1889年提出的，它形式简单，计算精 1889年提出的 度较高，特别对于 的管流和明渠流适用情况更好。 度较高，特别对于R<0.5m,n<0.02的管流和明渠流适用情况更好。 的管流和明渠流适用情况更好 因此，目前该式在工程中被广泛应用。 因此，目前该式在工程中被广泛应用。 （2）巴甫洛夫斯基公式（以下简称巴氏公式） 巴甫洛夫斯基公式（以下简称巴氏公式）
《水力学》第一章 水静力学

《水力学》第一章 水静力学

6
理论证明静水压力具有各项同性
四面体体积：V 1 xyz
6
总质量力在三个坐标
方向的投影为：
Fpx

1 6
xyzf x

Fpy

1 6
xyzf y
按照平衡条件，所有


Fpz

1 6
xyzf z
作用于微小四面体上
的外力在各坐标轴上
投影的代数和应分别 为零。
即在绕中心轴作等角速旋转的液体中有：只有r值相同的 那些点，即位于同心圆柱面上的各点 z p 才保持不变。
g
29
例1-1 有一圆柱形容器，内径为R，原
盛水深度为H，将容器以等角速度
绕中心轴oz旋转，试求运动稳定后容器 中心及边壁处的水深。
30
解 ： 在 容 器 边 壁 处 r ＝ R ， Zs=Zw ，
1－3 等压面
等压面：静水压强值相等的点连接成的面（可
能是平面也可能是曲面）。
等压面性质：
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。
15
1－3 等压面
等压面性质： dp ( U dx U dy U dz) dU
x
y
dz
1．在平衡液体中等压面即是等势面。
17
等压面性质2：等压面与质量力正交。
力 F 沿 ds 移动所做的功可写作矢量F与ds的数性积：
W F ds ( fxdx f ydy fzdz)dm W dUdm
因等压面上 dU=0 ，所以W=F*ds=0。也即质量力必 须与等压面正交。
注意: (1) 静止液体质量力仅为重力时，等压面必定 是水平面;
以 p' 表示绝对压强，p表示相对压强，pa 则表示当地
[工程流体力学(水力学)]第二版--禹华谦1-10章习题解答

[工程流体力学(水力学)]第二版--禹华谦1-10章习题解答

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 =ρ321125679.2m 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]第二章 流体静力学2-1．一密闭盛水容器如图所示，U 形测压计液面高于容器内液面h=1.5m ，求容器液面的相对压强。

[答案][北京交通大学]《水力学》在线作业一-4

[答案][北京交通大学]《水力学》在线作业一-4

1.当液体中某点的绝对压强大于当地的大气压强时，该点的相对压强为()。

A.正值B.负值C.0D.不确定答案：A2.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：C3.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为()。

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答案：A4.在静止液体中，静水压强的方向总是()。

A.倾斜指向受压面B.平行于受压面C.垂直指向受压面D.背离受压面答案：C5.长度是水力学中用到的基本物理量之一，其所对应的量纲为()。

A.SB.LC.MD.T6.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。

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答案：C7.根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强()。

A.数值相等B.数值不等C.仅水平方向数值相等D.铅直方向数值最大答案：A8.均匀泄流管道的()等于()。

[注：两括号填同一字母]A.水头损失﹔同长同质的直管水头损失B.某断面流量﹔入口断面的流量C.某断面的流量﹔折算流量D.水头损失﹔同长同质的直管水头损失的三分之一答案：D9.圆管层流中，管中心处的切应力()。

A.等于零B.最大C.等于平均应力D.为总应力的2/3答案：A10.流线和迹线一般情况下是不重合的，若两者完全重合，则水流必为()。

B.非均匀流C.非恒定流D.恒定流答案：D11.弗劳德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数()。

A.急流和缓流B.均匀流和非均匀流C.层流和紊流D.恒定流和非恒定流答案：A12.压强p随水深h呈()规律变化。

A.抛物线B.直线C.双曲线D.对数关系曲线答案：B13.水跃一般发生在()的渠道中。

水力学课件 第一章 水静力学

水力学课件 第一章 水静力学


§1.1 静水压强及其特征
联立上面各式代入后得：
1 2
pxyz
1 2
pnyz
1 6
xyzf x
0
1 2
p y xz
1 2
pnxz
1 6
xyzf y
0
1 2
pz xy
1 2
pnxy
1 6
xyzf z
0
联立上面各式代入后得：
1 2
pxyz
1 2
pnyz
1 6
xyzf x
0
1 2
p y xz
1 2
pnxz
§1.4 等压面
一、等压面(Isobaric Surface)：在平衡的液体中， 由压强相等的各点所组成的面叫做等压面。 等压面的重要特性是： 1.在静止的或相对平衡的液体中，等压面同时也是
等势面(Isopotential Surface)。 dp dU
2.在相对平衡的液体中，等压面与质量力正交。
条件：只适用于静止、同种、连续液体
三、气体压强计算
p p0
§ 1.5几种质量力同时作用下的液体平衡
z
gm h z
zs
o
x
以z轴为对称轴的旋转抛物面方程：
R
o
r
x
m
F
y 1 2rBiblioteka gz C 2§ 1.5几种质量力同时作用下的液体平衡 平衡微分方程： dp ( fxdx f ydy fzdz) 质量力：离心惯性力和重力 F m 2r, mg 单位质量力： fx 2 x, f y 2 y, fz g 自由面上压强不变为大气压： dp 0
§ 1.5几种质量力同时作用下的液体平衡
2、圆筒中液体内任一点静水压强分布规律：
水力学教程 第1章

水力学教程 第1章

高等学校教材HYDRAULICS 水力学李大美杨小亭主编武汉大学出版社第一章绪论§1-1 水力学的任务与研究对象水力学（Hydraulics）是介于基础课和专业课之间的一门技术基础课，属力学的一个分支。

主要研究以水为主的液体平衡和机械运动规律及其实际应用。

一方面根据基础科学中的普遍规律，结合水流特点，建立基本理论，同时又紧密联系工程实际，发展学科内容。

一、水力学的任务及研究对象水力学所研究的基本规律，主要包括两部分：1.液体的平衡规律，研究液体处于平衡状态时，作用于液体上的各种力之间的关系，称为水静力学；2.液体的运动规律，研究液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动之间的关系，以及液体的运动特性与能量转化等等，称为水动力学。

水力学所研究的液体运动是指在外力作用下的宏观机械运动，而不包括微观分子运动。

水力学在研究液体平衡和机械运动规律时，须应用物理学和理论力学中的有关原理，如力系平衡定理，动量定理，能量守恒与转化定理等，因为液体也同样遵循这些普遍的原理。

所以物理学和理论力学知识是学习水力学课程必要的基础。

二、液体的连续介质假定自然界的物质具有三态：固体、液体和气体。

固体：具有一定的体积和一定的形状，表现为不易压缩和不易流动；液体：具有一定的体积而无一定形状，表现为不易压缩和易流动；气体：既无一定体积，又无一定形状，表现为易压缩和易流动。

液体和气体都具有易流动性，故统称流体。

流体分子间距较大，内聚力很小，易变形（流动），只要有极小的外力（包括自重）作用，就会发生连续变形，即流体几乎没有抵抗变形的能力。

所谓液体的连续介质假定，就是认为液体是由许多微团——质点组成（每个质点包含无穷多个液体分子），这些质点之间没有间隙，也没有微观运动，连续分布在液体所占据的空间。

即认为液体是一种无间隙地充满所在空间的连续介质（Continuum）。

三、水力学的应用领域水力学在实际工程中有广泛的应用，如农业水利、水力发电、交通运输、土木建筑、石油化工、采矿冶金、生物技术以及信息、物资、资金等流动问题，都需要水力学的基本原理。

水力学A（一）练习题及参考答案（1）

水力学A（一）练习题及参考答案（1）

⽔⼒学A（⼀）练习题及参考答案（1）⽔⼒学A（⼀）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。

（√）2、图中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。

(×)3、园管中层流的雷诺数必然⼤于3000。

(×)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。

（×）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。

(√)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。

(×)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。

(×)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。

(√)32、静⽔压强的⼤⼩与受压⾯的⽅位⽆关。

(√)33、⽔泵的扬程就是指⽔泵的提⽔⾼度。

(×)34、恒定总流能量⽅程只适⽤于整个⽔流都是渐变流的情况。

（×）⼆、单项选择题(填写唯⼀正确答案的编号)1、作⽤⽔头相同时，孔⼝的过流量要⽐相同直径的管咀过流量（2）(1)⼤; (2)⼩；(3)相同；(4)⽆法确定。

水力学讲义第一章水静力学

水力学讲义第一章水静力学

水力学部分知识
水力学是研究液体(主要是水) 的平衡 水 和机械运动规律,以及运用这些规律解决 力 生产实际中的工程技术问题的一门学科。 学 包括水静力学和水动力学两个部分。 讲 义
第一章 水静力学
本章研究处于静止和相对平衡状态下液体的力学规律。
➢学完本章，你应该掌握：
➢1、静水压强的两个重要的特性和等压面
不能承受切向力，故静压强方向与作
水 用面的内法线方向重合。
力
学 讲
（2）静压强的各向等值性：静止液体 内任一点沿各方向上静水压强的大小 都相等。或作用于静止流体同一点压
义 强的大小各向相等，与作用面的方位
无关。
B
证明第二个特性
• （1）表面力
1 dPx pxdAx px 2 dydz
dPy
3、重力作用下的静水压强基本公式 （另一种表达方式）为 p = p0+γh 式中：
p0—液体自由表面上的压强， h—测压点在自由面以下的淹没深度， γ—液体的容重。
水 力 ➢该式说明：在静止液体中，任一点 学 的压强等于表面压强与从该点到液 讲 体自由表面的单位面积上的液柱重 义 量之和。
已知：p0=98kN/m2， h=1m，
107.877 kPa
B
A
1m
pD p0 gh2
C
98.07 19.8071.6
D
0.6m
113.761 kPa
p
z C
g
p1
p0
p2
• 水头、液柱高度与能量守衡

2
测压管是一端与大气相通，
1
另一端与液体中某一点相接的
z1
z2
管子，如图。
在同一容器的静止液体中， 所有各点的测压管水面在同一水平面上。
水力学

水力学


常常忽略流速水头的影响，则总水头线与测压管 水头线重合。 （3）在等直径均匀流条件下，流速沿程不变，测 压管水头线与总水头线相互平行。 （4）如果系统中有水泵，发生机械能的输入，水 头线会突然的上升，总水头线的上升幅度就是 水泵的扬程。
4.恒定流连续性方程
根据质量守恒定律可以导出没有分叉的不 可压缩液体一维恒定总流任意两个过水断面的 连续性方程有下列形式。
1.5 水头和单位势能
重力作用下静水压强基本公式可表示为：
z----位置水头；单位位能。 p/γ ----压强水头；单位压能。 z+p/γ ----测压管水头；单位势能。 z+p/γ=C ----测压管水头等于常数；静止液体内各点的单
位势能相等。
因此，水静力学基本方程也可表述为：静止液体 中各点的测压管水头是常数。该方程反映了静止液体 中的能量分布规律。
上式说明：任意两个过水断面的平均流速与过水断 面的面积成反比。
对于有分叉的恒定总流，连续性方程可以表示为：
连续性方程是一个运动学方程，它没有涉及作用力 的关系，通常应用连续方程来计算某一已知过水断面的 面积和断面平均流速或者已知流速求流量，它是水力学 中三个最基本的方程之一。
5.恒定流能量方程
5.1 恒定总流能量方程式 实际流体恒定总流的能量方程（对单位重流
式中： ——流体密度 g ——重力加速度 V ——浸没于流体中的物体体积
1.8 潜、浮物体平衡与稳定
潜体在倾斜后恢复其原来平衡位置的能力，称为潜 体的稳定性。按照重心C和浮心D在同一铅垂线上的相对 位置，有以下三种可能
1、重心C位于浮心D之下，潜体如有倾斜，重力G 与浮力F形成一个使潜体恢复原来平衡位置的转动力矩， 使潜体能恢复原位，这种情况的平衡为稳定平衡。
国开 电大 2032 水力学(B) 形考任务 1-10章 参考答案

国开 电大 2032 水力学(B) 形考任务 1-10章 参考答案

国开电大2032 水力学（B）形考任务1-10章参考答案第1章绪论（3分）一、单选题（共5题，每题8分，共40分）题目1连续介质假定认为流体（）连续。

选择一项：A. 在宏观上B. 原子间C. 在微观上D. 分子间题目2在国际单位制中水力学基本量纲不包括（）。

选择一项：A. 力B. 时间C. 长度D. 质量题目3牛顿内摩擦定律适用于（）。

选择一项：A. 非牛顿流体B. 牛顿流体C. 任何流体D. 理想流体题目4液体不具有的性质是（）。

选择一项：A. 黏滞性B. 抗拉性C. 易流动性D. 压缩性题目5下述哪些力属于质量力（）。

选择一项：A. 惯性力B. 表面张力C. 粘性力D. 弹性力二、多选题（共1题，每题1分，共15分）题目6在水利水电工程中经常遇到的水力学问题主要有（）。

选择一项或多项：A. 确定水力荷载、计算过流能力B. 分析水流运动形态C. 确定水流能量的利用和消耗D. 特殊水力学问题三、判断题（共5题，每题6分，共30分）题目7理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体具有不可压缩性。

（错）题目8水动力学是研究液体在静止或平衡状态下，作用在液体上各种力的平衡关系。

（错）题目9压强和切应力属表面力。

（对）题目10流体惯性力与加速度方向相同。

（错）题目11黏滞性可以制止流体流动。

（对）四、计算选择题（共1题，每题15分，共15分）第2章水静力学（13分）一、单选题（共4题，每题5分，共20分）题目1静止液体中同一点各方向的静水压强（）。

选择一项：A. 大小不等B. 大小相等C. 铅直方向数值为最大D. 仅水平方向数值相等题目2液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是（）。

选择一项：A. 水平面B. 旋转抛物面C. 任意曲面D. 斜平面题目3液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为（）。

选择一项：A. 10 kN/m2B. 12 kN/m2C. -12 kN/m2D. -10kN/m2题目4在静止液体中，作用在表面上的压强变化，必将均匀不变地传到液体中的各个部分，这就是______原理。

第1章水力学


0.0101 + 0.0989 由线性插值，得t=21 ℃时， = = 0.009995cm 2 /s t=21 ℃时 ν 2
µ = ρν = 1000 ×10−6 kg/cm3 × 0.009995cm 2 /s = 9.995 ×10−6 kg/cm s ② 经验公式法
由经验公式， 由经验公式，得
1.3.2 万有引力特性与重力
万有引力特性是指任何物体之间相互具有吸 万有引力特性是指任何物体之间相互具有吸 引力的性质。 引力的性质。 重力， 地球对物体的引力称为物体所受的重力 地球对物体的引力称为物体所受的重力，或 称物体的重量。 称物体的重量。 一个质量为m的物体，其所受重力的大小为： 一个质量为 的物体，其所受重力的大小为： 的物体
B C A D η 1 du/dy
τ
A线为牛顿流体，当流体种类一 定、温度一定时，μ=常数 ，切 应力与剪切变形速度成正比
B线是理想宾汉流体，如泥浆、血浆等 线是理想宾汉流体，如泥浆、
牛顿平板实验：
内摩擦切应力
U du 引入比例系数μ，内摩擦力表示为： = µA = µA T h dy
单位面积的内摩擦力为 τ = T = µAdu A= µ du
A dy dy
此式即为牛顿内摩擦定律公式。其中：µ为动力粘 度，表征流体抵抗变形的能力，它和密度的比值 称为流体的运动粘度: µ
ν＝ ρ
1.1 水力学的任务与研究对象
水力学： 水力学：用实验和理论分析的方法研究液体 以水为代表） （以水为代表）的平衡和机械运动的规律及 其在实际工程中应用的一门学科。 其在实际工程中应用的一门学科。 水力学是是力学的一个分支， 水力学是是力学的一个分支，是一门技术科 是力学的一个分支 是水利类专业的一门重要的技术基础课。 学，是水利类专业的一门重要的技术基础课。

水力学1-7章习题

⽔⼒学1-7章习题第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。

水力学一教案

西北农林科技大学水利与建筑工程学院教案学院名称水建学院课程名称水力学（乙）课程性质学科基础课授课教师张新燕职称副教授使用教材吕宏兴等主编《水力学》授课时数72学时课程说明：课程性质：专业基础课、必修课。

教学目的与要求：要求学生了解或掌握液体运动与平衡规律及其在工程上的简单应用。

教学内容包括两大部分：前半部分介绍液体的平衡与运动规律、后半部分介绍其工程应用。

通过本课程的学习，使学生掌握水流运动的基本概念、基本理论与分析方法，理解不同水流的特点，学会常见水利工程中的水力计算，并具备初步的试验量测技能，为学习后续专业课程和从事专业技术工作打下基础。

课程总学时72学时，包括实验8学时和观看录像学时2学时。

教学方式：课堂讲授、实验教学、课堂讨论等，以课堂讲授为主。

考核方式：最终总成绩评定中，闭卷考试成绩占70%，实验、平时作业占30%。

实验课：每项实验由2-3名学生组成实验小组进行，实验结束需递交实验报告，由实验指导教师评定实验成绩。

具体安排第1次课（第1周） 2 学时第2次课（第1周） 2 学时第3次课（第1周） 2 学时第4次课（第2周） 2 学时第5次课（第2周） 2 学时第6次课（第2周） 2 学时第7次课（第2周） 2 学时第8次课（第3周） 2 学时第9次课（第3周） 2 学时第10次课（第4周） 2 学时第11次课（第4周） 2 学时2 学时第12次课（第5周）第13次课（第5周） 2 学时第14次课（第5周） 2 学时第15次课（第6周） 2 学时第16次课（第6周） 2 学时第17次课（第7周） 2 学时第18次课（第7周） 2 学时第21次课（第8周） 2 学时第22次课（第9周） 2 学时第25次课（第10周） 2 学时第26次课（第10周） 2 学时第27次课（第10周） 2 学时第28次课（第11周） 2 学时第29次课（第11周）2学时第第第第。

水力学第一章

第一章绪论第一节水力学的任务及其发展概况一、水力学的定义1.水力学的定义水力学是研究液体的平衡和机械运动规律及其实际应用的一门学科，是力学的一个重要分支。

1.1 对象：液体，以水为代表，又如，石油等1.2 内容：（1）液体平衡和机械运动规律（宏观的，非微观的运动）（2）在工程（水利工程等领域）上应用（用于人类改造自然的活动）注：实验在在哲学上属于实践的范畴其成果是检验水力学理论的唯一标准理论分析1.3方法：数值计算实验研究理论分析：将普遍规律、公理，如：牛顿定律、能量守恒原理、力系的平衡定律、动能定律、动量定律等用于液体分析中，建立液体微分方程、积分方程，优化方程，结合边界条件、限定条件求解。

数值计算：利用计算机技术，数值求解描述液体运动的微分方程、积分方程等，得到问题的数值解。

实验研究：对有关问题进行物理模型实验。

理论分析、数值计算和实验研究结合。

1.4课程性质技术基础课（介于基础课和专业课）要求学过的课程有：高等数学包括：微分（偏导数、导数）、积分（曲面积分、定积等）、泰勒展开式、势函数、微分方程。

理论力学包括：达朗贝尔原理、能量守恒定律、动能定律、动量定律。

材料力学包括：变形概念、平行移轴定律、惯性矩、惯性积等。

二、水力学的起源和发展1. 古代中国水力学发展几千年来，水力学是人们在与水患作斗争发展生产的长期过程中形成和发展起来的。

相传四千多年前（公元前2070，夏左右）大禹治水他采用填堵筑堤,疏通导引方法，治理了黄河和长江。

例如，《庄子·天下篇》所说，大禹“堙（yin）洪水，决江河，而通四夷九州”，治理了“名川三百，支川三千，小者无数”。

春秋战国末期（公元前221前左右）秦国蜀郡太守李冰在岷江中游修建了都江堰，闻名世界的防洪灌溉工程，消除了岷江水患，灌溉了大片土地，使成都平原成为沃野两千年来，一直造福于人类。

都江堰工程采取中流作堰的方法，把岷江水分为内江和外江，内江供灌溉，外江供分洪，这就控制了岷江急流，免除了水灾，灌溉了三百多万亩农田。

水力学第一章

有粘材抵滞料抗性发剪。切生变形形变的时能力内，部这产就生是了大小相等但方向相反的反作 用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力 ； 按照牛应顿力内和摩应擦定变律的：方向关系，可以将应力分为正应力σ 和切 应 用面力平τ，行T正。应A 力dduy 的方向与作用面垂直，而切应力的方向与作
du d
密度为ρ=m/V，重度为γ=G/V。
对于非均质液体
lim m dm
V 0 V dV
lim G dG
V 0 V dV
00:22
量纲和单位
量纲：表征各种物理量属性和类别的称为物理量的量纲（或称因次）
例如：长度─［L］、时间─ ［T］、质量─ ［M ］、 力─ ［F］
基本量纲：相互独立，即其中的任意一个量纲都不能从其 它量纲中推导出来。如［L］、［T］、 ［M ］
水力学发展简史——世界发展简史
公元前250年古希腊的阿基米德（Archimides）撰 写的“论浮体”奠定了水静力学的基础。
此后千余年间，直到15世纪文艺复兴时期，流体力学没 有重大发展。
16世纪以后，流体力学较快发展，如达·芬奇、伽利略、 E·托里拆利、B·帕斯卡、I·牛顿等人用实验方法研究了静水 压力、大气压力、孔口出流、压强传递和水的切应力等问题。
体积弹性系数
E=1/β=-dp/dV/V E的单位是 N/m2
E值越大，表示液体愈不容易压缩。
00:22
dm d V dV Vd 0
dV d
V
d 即βk=
dp
液体的压缩性很小，即每增加一个大气压，水的 体积比原体积缩小约二万分之一，因此，在一般情 况下，可以将水作为不可压缩液体来处理。
鱼嘴与上游的百丈堤及下游的内、外金刚堤联合作用，自动将岷江上 游的水流按照丰水期“内四外六”、枯水期“外四内六”的比例分流引入 灌区，工作原理满足弯道水流“大水走直，小水走弯”的规律；鱼嘴的位 置处在水流中泓线左右偏转的一个临界点上。
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当液体流经文丘里管的喉道时，由 于流速增大，导致势能减小，测压 管水头下降。通过测量设置在1-1、 2-2断面处的测压管水头差（或差 压计的读值），根据能量方程就可 计算得到管中的流量Q值。
12
建立1-1和2-2断面的能量方程，暂不计水头损失，则有
z1

p1 ρg

v12 2g

z2

p2 ρg

如图，在两计算断面 间有能量的输入（安 装有水泵），或有能 量的输出（安装有水 轮机）,则根据能量守 恒的原理可以推得过 水断面1-1、2-2的能 量方程为
z1
p1 ρg

α1v
2 1
2g
H
z2

p2 ρg

α2
v
2 2
2g
hw
3
式中:+H表示液流自水泵获得的单位机械能（称为水泵的扬程);-H 表示液流流经水轮机时所输出的单位机械能。
d12
2g (d1 d2 )4 1
Δh K
Δh
13
式中
K

π 4
d12
2g (d1 d2 )4 1
仅取决于文丘里管的结构尺寸，
称为文丘里管系数.对于某一文丘里流量计来讲K为一常数。
考虑到实际液流存在水头损失，在上式中应再引入一个小于1的 修正系数（称为文丘里管流量系数），故实际的流量计算公式
（6）建立能量方程求解 在解决了上述问题后，即可建立两个计算断面的能量方程。
方程两端的动能修正系数α1和α2一般可近似取为1.0。如果所列能 量方程中的未知量不只一个，则可以考虑用恒定流连续性方程和 后面将要讲到的恒定流动量方程联立求解。
【例3-3】如图一水泵装置，已知抽 水量Q = 0.11m3/s，水泵泵轴至吸水 池水面的高度（称水泵的安装高度） hs=4m,水泵吸水管直径d=300mm,吸 水滤头至水泵进水口断面的水头损 失hw=0.6mH2O。试求水泵进水口22断面的真空度。
为 Q μK Δh
文丘里管的流量系数可由实验确定，一般为0.95~0.98。
如果在断面1-1和2-2处直接安装水银差压计，且被测液体为水 时，则管中的流量为
Q μK 12.6hp
14
【例3-6】 如图，若已知文丘里管的流量系数μ=0.98，文丘里 管进口直径d1=100mm，喉道直径d2=50mm，测得水银差压计 的液柱高差hp=3.97cm。试求管道中水的实际流量Q。
1．毕托管 毕托管是根据元流能量方程设计的一种测量液体或气体中某点 流速的装置。
在恒定流动的液体中放置 一测压管和一两端开口称 为测速管的90弯管，如图 （a）所示。
8
测速管的前端开口正对着来流置于B点，液体在B点处因受阻而 流速为零，动能全部转化为压能，使得测速管中液柱的上升高 度为 pB ρg （即B点的相对压强水头）。
v2

Q A

4Q πd2

4 0.11 3.14 0.32
1.56m/s;
hw=0.6mH2O,
；取α=1.0,
则
p2v γ
p2 γ
hs
α2v22 2g
hw
4 1.56 2 0.6 4.72mH2O 2 9.8
【例3-4】 【例3-5】
7
三、能量方程在流速和流量测量中的应用 作为恒定元流能量方程和恒定总流能量方程的应用，下面分别 介绍一种测量流速和测量流量装置的测量原理。
（5）能量方程在推导的过程中，流量是沿流程不变的。但因 为能量方程讨论的是单位重量液体的能量平衡问题，所以一般 而论，对于沿流程有流量分出或汇入的情况，仍可分别对每一 支流建立能量方程;
2
（6）建立能量方程的两计算断面间，液流除损失的机械能外， 没有能量的输入或输出。
两断面间有能量出入或输出的能量方程
毕托管放入液流后对流场的干扰，以及测速管和测压管测得的
压强水头值并不是一点的值，而是小孔截面上的平均值等因素，
使用式
u
2gpB pA ρg
2时ghu应引入一修正系数，故实际流
速的计算公式为
u 2ghu
式中的修正系数由实验确定。在毕托管的出厂说明书中都给出
了该值，它通常很接近于1。
2．文丘里流量计 文丘里流量计是以文丘里管为节流件的一种测量有压管道中液 体流量的装置。
11
文丘里管由渐缩段、喉道和渐扩段三部分组成，并在渐缩段的进 口断面1-1和喉道断面2-2处设有测压孔，如图
测量流量时，将其安装在管道中， 并在断面1-1和2-2处各安装一根测 压管（或直接设置差压计）。
现讨论如下：
二、应用能量方程的注意事项 应用恒定流能量方程进行有关水力学计算时，还应注意以下几点： （1）分析流动 （2）选择基准面 任意选择一个水平面都可作为基准面，但在同 一能量方程中，两计算断面的位置水头z必须相对同一基准面计算。 为计算方便，一般将基准面选择在较低的位置上，以使z>0. （3）选择计算断面 能量方程的计算断面除应选择在渐变流(或 均匀流)过水断面上外，同时还应考虑所选取的计算断面包含的 己知量最多，并包含所要求的未知量,故常取作能量方程的计算 断面。
6
【解】在水泵转速和水源水面一定的情况下，水泵吸水管内水 流为恒定流。以水源水面1-1为基准面，取已知量较多。并 与所求量有关，符合渐变流条件的水源水面0-0和水泵进口 断面2-2为计算断面，建立能量方程得
0 p1 α1v12 γ 2g

hs

p2 γ
α2v22 2g
hw
采用相对压强时，p1=0;因为水源水面相对很大,故v1≈0;hs=4m;
（或均匀流）过水断面，但两断面间可以是急变流。
对于
z p ρg
C
的过水断面，如果能够算得其断面的平均单
位势能 z p 和平均流速v，也可作为能量方程的计算断面
ρg
1
（4）因为能量方程式是相对惯性参照系（即与地面间无相对 运动的固体边界）建立的，所以也可以说，能量方程式所研究 的液体受到的质量力只有重力；
v
2 2
2g

(z 1

p1 ρg
)

(z 2

p2 ρg
)

Δh

v
2 2
2g

v12 2g
v1
1 (d1 d2 )4 1
2gΔg,
设管道在断面1-1和2-2处的直径分
别为d1和d2 ，则
v2

v1(
d1 d2
)2
Δh

v12 2g
(
d1 d2
)4

1
Q

v1A1

π 4
4
（4）选取计算点 由于除类似上述管道出口断面的特殊情况外，
渐变流过水断面上各点的
z p C 而且能量方程中采用
ρg
的是断面平均流速，它们都与计算点位置无关。
因此列写能量方程时，原则上可在渐变流计算断面上任意选取
计算点。但为了计算方便，管流的计算点常选在断面的形心点，
明渠流的计算点常选在自由表面上。对于直接流向大气的管道
2ghu
由此可见，量得测速管和测压管中的液面高差hu，就可利用上式 求得A点的流速u。
根据这个原理，可将测速管和测压
管组合制成一种测量定点流速的装
置，称为毕托管，其构造如图（b）
其中与前端迎流孔相通的是测速管，
与侧面顺流孔（一般有4至8个）相
通的是测压管。
10
考虑到实际液体从前端小孔流至侧面小孔的粘滞性效应，还有
【解】该文丘里管系数为
m /s K

4
d12
2g
3.14 0.12
(d1 d2 )4 1 4
2 9.8 0.00897 (0.1 0.05)4 1
5/2
则管道中水的实际流量为
Q μK 12.6h P 0.98 0.00897 12.6 0.0397 0.00622m3/ s 6.22L/s
出口断面或在大气中水柱的渐变流过水断面，计算点必须选在
断面的形心点上。 （5）断面动水压强的计算 能量方程两端的压强必须采用同一
种压强来表示。例如，同取相对压强或同取绝对压强。工程实
际中一般采用相对压强。注意，管道出口的断面压强与出口处
周围介质的压强相等，若液流经管道出口直接流向大气，则出
口处的断面相对压强为零。 5
这一由于受阻而使液体流 速为零的B点称为滞止点 （或驻点）。
另一方面，在B点上游同流线上相距很近的A点未受测速管的影 响，液体流速为u，其动水压强水头由测压管测得为 pA ρg
9
若忽略水头损失，沿流线建立A、B两点的元流能量方程得
pA u2 pB ρg 2g ρg
u
2gpB pA ρg
第十讲 第五节 恒定流能量方程的应用
一、能量方程的应用条件 恒定流能量方程是在一定条件下推导出来的，因此用它来解决 实际问题时，必须受到相应的条件限制。这些限制条件可归纳 为以下几点： （1）液流必须是恒定流；
（2）液体不可压缩，其密度沿流程保持不变； （3）建立能量方程所选取的两个计算断面，一般应为渐变流
15
【例3-7】 p50
小结：
1. 能量方程的应用条件;
2. 两断面间有能量出入或输出的能量方程
z1
p1 ρg

α1v12 2g
H
z2

p2 ρg

α 2 v 22 2g
hw
3.应用能量方程的注意事项。
作业（1） 3-12、3.13、3-15、3-18
16