水力学 思考题

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一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×”)
 (本大题分10小题,每小题1.5分,共 15分)

1、不同液体的粘滞性并不相同,同种液体的粘滞性是个常数。 随温度变化 ( × )
2、曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。 ( √ )
3、在非均匀流里, 按流线的弯曲程度又分为急变流与渐变流。 ( √ )
4、运动水流的测压管水头线可以沿程上升,也可以沿程下降。 总水头线总是下降 ( √ )
5、明渠过水断面上流速分布不均匀是由于液体粘滞性和边壁阻力造成的。 ( √ )
6、长管的作用水头全部消耗在沿程水头损失上。 ( √ )
7、水跃是明渠流从缓流过渡到急流的一种渐变水力现象。 ( × )
8、薄壁堰、实用堰和宽顶堰的淹没条件相同。 ( × )
9、当 时发生的水击为直接水击,而 为间接水击。 ( √ )
10、渗流模型中,某断面的渗流流量比该断面实际流量小。 ( × )

二、选择题(填写唯一正确答案的编号)
(本大题分10小题,每小题2分,共20分)
1、在流体力学中,单位质量力是指作用在单位(C)液体上的质量力。
A 面积 B 体积 C质量 D 重量
2、关于水流流向问题的正确说法为(D)
A 水流一定是从高处往低处流 B 水流一定是从压强大处向压强小处流
C 水流一定是从流速大处向流速小处流 D 水流一定是从机械能大处向机械能小处流
3、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 ( D )
A 均匀流 B 非均匀流 C 非恒定流 D 恒定流
4、在同一长直等径管道中用不同的液体实验,当流速相同时,其沿程水头损失在(A)相同。( =64/ Re)
A 层流区 B 紊流光滑管区 C 紊流过度区 D紊流粗燥区
5、下列各组物理量中,属于同一量纲的是( D )
A 长度、宽度、动力粘度 B 长度、密度、运动粘度
C 密度、重量、速度 D 水深、管径、测压管水头 m
6、从作用力角度分析,在下列渠道中能产生均匀流的渠道为(B )
A 平坡渠道 B 正坡渠道 C 逆坡渠道 D非棱柱形正坡渠道
7、矩形断面渠道最小断面比能Esmin与相应的临界水深hk之比Esmin/hk =(B)
A 2.0 B 1.5 C 1.0 D 0.5
8、一堰顶厚度δ=5m,堰前水头H=1.8m,则此堰属于(C)。
A 薄壁堰 B 实用堰 C 宽顶堰 D 三角堰
9、 水击

的相长计算式为(B )。
A B C D
10、液流为恒定均匀流时,必有( A )为零。
A 时变加速度 B 位变加速度 C 水力坡度 D 测压管坡度


四、简答题(本大题分3小题,共15分)
1、试述液体静力学的基本方程 及其各项的物理意义。 (5分)
z为静止液体中任一点离开基准面的几何高度,称为位置水头,表示单位重量的液体具有的位能;
为静止液体中任一点的压强水头,表示单位重量的液体具有的压能,压能是一种潜在势能,正是有压强的作用才能把容重为γ的液体举高一个几何高度 ;
称为测压管水头,也表示单位重量的液体具有的势能。
该公式表示的物理意义是:①静止液体内部各点的测压管水头维持同一常数;②静止液体内部各点的势能守恒,位能与压能之间相互转化。
2、简述尼古拉兹实验中沿程水力损失系数λ的变化规律。 (5)
1)、当Re<2000时,λ只与Re有关,且呈直线相关,与相对光滑度无关2)当20004000时,λ决定于粘性底层厚度 和绝对粗糙度
3、雷诺数与佛汝德数的意义、表达式及作用。(5)
雷诺数的物理意为水流的惯性力与粘滞力之比,表达式: 作用:判别层流和紊流
佛汝德数的力学意义为水流的惯性力与重力之比,表达式:
作用:判别缓流、急流和临界流



1、选择题:(每小题2分)
(1)在水力学中,单位质量力是指( ) c、单位质量液体受到的质量力;
(2)在平衡液体中,质量力与等压面( d、正交。
(3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 b、2 kN/m2
(4)水力学中的一维流动是指( ) d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
(5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( ) b、4;
(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
c、紊流过渡粗糙区;
(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 c 、2.45m
(8)在明渠中不可以发生的流动是( )c、非恒定均匀流;
(9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是( )。 b、均匀急流;
(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
b、急流;
(11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H( )成正比。 d、1/2次方
(12)渗流研究的对象是( )的运动规律。 a、重力水;
(13)测量水槽中某点水流流速的仪器有 b、毕托管
(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 d、10米,λQ =100000。

2、判断题:(每小题2分)
(1)任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 答案:错误
(2)水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 答案:错误
(3)水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 答案:错误
(4)粘滞性是液体产生水头损失的内因。 答案:正确
(5)同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 答案:正确
(6)在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 答案:错误
(7)矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 答案:正确
(8)断面比能沿流程总是减小的。 答案:错误
(9)在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。 答案:错误
(10)渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。答案:正确
3、填空题:(每小题2 ~ 4分)
(1) 牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。
答案:层流运动,牛顿液体
(2) 液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 ?????????????kN/m2,真空度为 。
答案:2, 不存在.
(3) 只受重力作用,静止液体中的等压面是????????????????。
答案:水平面。
(4) 实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是????????????????,??????????????????。
答案:液体存在粘滞性和边界的影响。
(5) 水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h???? hk,弗汝德数Fr?????1。
(填写? 、? 、?符号)
答案:? , ? 。
(6) 在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越????。
答案:大。
(7) 根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为???????和????????。
答案:短管,长管。
(8) 在水击计算中阀门关闭的时间Ts ? 水击相长Tr的水击,称为?????????? 水击,把Ts ? Tr的水击称为??????????水击。
答案:直接, 间接。
(9) a2型水面曲线是发生在?????? 坡上的 ????????流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程 ??????(指增大、减小或不变)
答案:陡坡, 缓流, 减小。
(10) 溢流堰的过堰流量与堰顶水头的???????? 次方成正比。
答案:3/2 。
(11) 泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深
hc’’ ????????ht(ht为下游河道的水深,填写? 、? 、?符号)
答案:填写? 、? 、?符号
(12) 按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流

速为vp=????????m/s 。
答案:4m/s 。
4、问答题:(每小题3 ~ 4分)
(1)什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?
答案:理想液体是指没有粘滞性的液体。
实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。
(2)“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么?
答案:这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。
(3)简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re); 过渡区λ=f2(Re, );粗糙区λ=f3( ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。
(4)为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区?
答案:舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。
(5)流动相似的含义是什么?
答案:流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提,动力相似是保证,才能实现流动相似。
(6)从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
答案:均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
(7)分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?
答案:急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。
(8)在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?
答案:达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。


一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×”)
1、不同液体的粘滞性并不相同,同种液体的粘滞性是个常数。 随温度变化 ( × )
2、曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。 ( √ )
3、在非均匀流里, 按流线的弯曲程度又分为

急变流与渐变流。 ( √ )
4、运动水流的测压管水头线可以沿程上升,也可以沿程下降。 总水头线总是下降 ( √ )
5、明渠过水断面上流速分布不均匀是由于液体粘滞性和边壁阻力造成的。 ( √ )
6、长管的作用水头全部消耗在沿程水头损失上。 ( √ )
7、水跃是明渠流从缓流过渡到急流的一种渐变水力现象。 ( × )
8、薄壁堰、实用堰和宽顶堰的淹没条件相同。 ( × )
9、当 时发生的水击为直接水击,而 为间接水击。 ( √ )
10、渗流模型中,某断面的渗流流量比该断面实际流量小。 ( × )
11、任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。 ( × )
12、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 ( × )
13、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ( × )
14、粘滞性是液体产生水头损失的内因。 ( √ )
15、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。 ( √ )
16、在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。 ( × )
17、矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。 ( √ )
18、断面比能沿流程总是减小的。 ( × )
19、在流量和渠道断面形式一定的条件下,跃前水深越大,跃后水深也越大。( × )
20、渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流,并且无渗透变形。 ( √ )
21、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。 (√)
22、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。(×)
23、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 ?×?
24、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当 Fr>1为急流。 (√)
25、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 (×)
26、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 (×)
27、达西定律适用于所有的渗流。 (×)
28、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。 (√)
29、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 (√)
30、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。

(√)
31、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。 (×)
32、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√?
33、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 (√)
34、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。 (×)
35、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。 (√)
36、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 (√)
37、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 ?×?
38、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 (√)
39、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 (×)
40、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 (√)
41、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 ?×?
42、缓坡上可以出现均匀的急流。 (√)
43、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。 (√)
44、曼宁公式只能适用于紊流阻力平方区。 (√)
45、水深相同的静止水面一定是等压面。 (√)
46、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。 (×)
47、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 ?√?
48、陡坡上可以出现均匀的缓流。 (×)
49、水跃只能发生于平底明渠中。 (×)
50、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 (×)
51、缓坡上只能出现非均匀流缓流。 (×)
52、静水压强的大小与受压面的方位无关。 (√)
53、水泵的扬程就是指水泵的提水高度。 (×)
54、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 (×)
55、平坡渠道中不可能发生均匀流。 (√)
56、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 (√)

二、选择题
1、在流体力学中,单位质量力是指作用在单位(C)液体上的质量力。C质量
2、关于水流流向问题的正确说法为(D)D 水流一定是从机械能大处向机械能小处流
3、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 ( D ) D 恒定流
4、在同一长直等径

管道中用不同的液体实验,当流速相同时,其沿程水头损失在(A)相同。A 层流区
5、下列各组物理量中,属于同一量纲的是( D )D 水深、管径、测压管水头 m
6、从作用力角度分析,在下列渠道中能产生均匀流的渠道为(B )B 正坡渠道
7、矩形断面渠道最小断面比能Esmin与相应的临界水深hk之比Esmin/hk =(B) B 1.5
8、一堰顶厚度δ=5m,堰前水头H=1.8m,则此堰属于(C)。 C 宽顶堰
9、 水击的相长计算式为(B )。 B
10、液流为恒定均匀流时,必有( A )为零。 A 时变加速度
11、在水力学中,单位质量力是指( )c、单位质量液体受到的质量力;
12、在平衡液体中,质量力与等压面( )d、正交。
13、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 b、2 kN/m2
14、水力学中的一维流动是指( ) d、运动要素只与一个坐标有关的流动。
15、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=( ) b、4;
16、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 c、紊流过渡粗糙区;
17、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 c 、2.45m
18、在明渠中不可以发生的流动是( )c、非恒定均匀流
19、在缓坡明渠中不可以发生的流动是( )。b、均匀急流;
20、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 b、急流;
21、闸孔出流的流量Q与闸前水头的H( )成正比。 d、1/2次方
22、渗流研究的对象是( )的运动规律。 a、重力水;
23、测量水槽中某点水流流速的仪器有 b、毕托管
24、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 d、10米,λQ =100000。
25、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)小 ;
26、根据静水压强的特性,静止液体中同一点各方向的压强 (1) 数值相等;
27、已知水流的沿程水力摩擦系数? 只与边界粗糙度有关,可判断该水流属于 ?4? 紊流粗糙区 。
28、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 (2)2 kN/m2
29、紊流的断面流速分布规律符合 ?1?对数分布;
30、长管的总水头线与测压管水头线 (1)相重合;
31、渗流的达西公式只能适用于 (1) 恒定均匀层流
32、液流的沿程水力摩擦系数与边壁粗糙度和雷诺数都有关,即可判断该液流属?3? 紊流过渡粗糙区 ;


33、堰流的流量与堰顶水头的? 2 ?成正比。
34、溢流坝下泄水流收缩断面水深 hc0 的跃后水深为 hc02 ,形成远离水跃衔接的条件是 (3) ht < hc02
35、按重力相似准则设计模型,若几何比尺为100,则流速比尺为 (2)10;
36、液体中某点的绝对压强为108kN/m2,则该点的相对压强为 (4)10 kN/m2
37、静止液体中同一点沿各方向上的压强 (1) 数值相等
38、矩形断面明渠水力最佳断面的宽深比β等于? 2 ? 2 ;
39、水泵的扬程是指 (2) 水泵提水高度+吸水管的水头损失;
40、紊流粗糙区的水头损失与流速成 ?2? 二次方关系;
41、在平衡液体中,质量力与等压面 (3)正交。
42、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ?3? 层流和紊流;
43、闸孔出流的流量与闸前水头 ? 3 ?成正比 ?3? 0. 5次方 。
44、共轭水深是指 (1) 水跃的跃前水深与跃后水深
45、图示容器中有两种液体,密度?2 > ?1 ,则 A、B 两测压管中的液面必为 (2) A 管高于 B 管;
46、紊流的断面流速分布规律符合 ? 1 ? 对数分布 ;
47、平底棱柱形明渠发生水跃,其水跃函数 J (h1)与 J (h2)的关系是 ? 1 ? J(h1)= J(h2)
48、盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如图 (a)、(b) 所示,其底部压强分别为 pa和 pb。若两容器内水深相等,则 pa和pb的关系为 ( 1) pa > pb

49、层流断面流速分布规律符合 ? 3 ? 抛物线分布 ;
50、佛汝德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数 ? 1 ? 急流和缓流 ;
51、紊流中粘滞底层厚度 ? 比绝对粗糙高度 ? 大得多的壁面称为 (1)光滑面

三、填空题(在空格中填写正确答案)
1、水力模型的重力相似准则是 模型与原型的佛汝德数相同 。
2、明渠的断面和流量不变时,水跃的跃前水深越大,则跃后水深越 小 。
3、底流式消能工的主要形式有降低护坦、修建消能坎、综合式消能池3种形式。
4.测量明槽流量的主要工具有_堰__ 、__量水槽_ 。
5、根据管道计算方法的不同,管道可分类为 长管 和 短管 。
6、渗流的达西公式是____v=kJ__。
7、测量管道流量的主要仪器有文丘里流量计、涡轮流量计。
8、 计算明渠均匀流的公式是 。
9、根据管道中水击波传播时间与阀门关闭时间的对比关系,水击可分类为
(1) 直接水击 和 (2) 间接水击 。
10、底流式消力池中产生的水跃,要求是__微淹没___形式的水跃消能率高且稳定。
11、按重力相似准则设计的模型中,几何比尺为64,则流速比尺为 8 。
12、牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流

体 ,层流运动
13、理想液体与实际液体的主要区别是___是否存在液体的拈滞性____________
14、实际液体在流动时产生水头损失的内因是 液体的粘滞性 ,外因是 边界条件的影响。
15、水跃是水流从_急_流过渡到 缓 流的局部水力现象;当流量一定,跃前水深增大时,则跃后水深是 减小 。
16、三种液体盛有容器中,如图所示的四条水平面,其中为等压面的是 B—B

17、牛顿内摩擦定律适用的条件是 和 。答案:层流运动,牛顿液体
18、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 ?????????????kN/m2,真空度为 。答案:2, 不存在.
19、只受重力作用,静止液体中的等压面是????????????????。答案:水平面。
20、实际液体在流动时产生水头损失的两个主要原因是????????????????,??????????????????。
答案:液体存在粘滞性和边界的影响。
21、水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h???? hk,弗汝德数Fr?????1。答案:? , ? 。
22、在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越????。答案:大。
23、根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为???????和????????。答案:短管,长管。
24、在水击计算中阀门关闭的时间Ts ? 水击相长Tr的水击,称为?????????? 水击,把Ts ? Tr的水击称为??????????水击。答案:直接, 间接。
25、a2型水面曲线是发生在?????? 坡上的 ????????流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程 ??????(指增大、减小或不变)答案:陡坡, 缓流, 减小。
26、溢流堰的过堰流量与堰顶水头的???????? 次方成正比。答案:3/2 。
27、泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深hc的共轭水深hc’’ ????????ht(ht为下游河道的水深,填写? 、? 、?符号) 答案:填写? 、? 、?符号
29、按重力相似准则设计的溢流坝水力模型,长度比尺λL=25,当模型中某点的流速为v m= o.8m/s,则原型中对应点的流速为vp=????????m/s 。答案:4m/s 。

四、简答题(本大题分3小题,共15分)
1、试述液体静力学的基本方程 及其各项的物理意义。 (5分)
z为静止液体中任一点离开基准面的几何高度,称为位置水头,表示单位重量的液体具有的位能;
为静止液体中任一点的压强水头,表示单位重量的液体具有的压能,压能是一种潜在势能,正是有压强的作用才能把容重为γ的液体举高一个几何高度 ;
称为测压管水头,也表示单位重量的液体具有的势能。
该公式表示的物理意义是:①静止液体内部各点的测压管水头维持同一常数;②静止液体内部各点的势能守恒,位能与压

能之间相互转化。
2、简述尼古拉兹实验中沿程水力损失系数λ的变化规律。 (5)
1)、当Re<2000时,λ只与Re有关,且呈直线相关,与相对光滑度无关2)当20004000时,λ决定于粘性底层厚度 和绝对粗糙度
3、雷诺数与佛汝德数的意义、表达式及作用。(5)
雷诺数的物理意为水流的惯性力与粘滞力之比,表达式: 作用:判别层流和紊流
佛汝德数的力学意义为水流的惯性力与重力之比,表达式:
作用:判别缓流、急流和临界流
4、什么是理想液体?为什么要引入理想液体的概念?
答案:理想液体是指没有粘滞性的液体。
实际液体都具有粘滞性,在液体流动时会引起能量损失,给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论,我们引入了理想液体的概念,忽略液体的粘滞性,分析其运动规律,然后再考虑粘滞性影响进行修正,可以得到实际水流的运动规律,用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。
5、“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么?
答案:这种说法错误的。均匀是相对于空间分布而言,恒定是相对于时间而言。当流量不变通过一变直径管道时,虽然是恒定流,但它不是均匀流。
6、简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
答案:通过尼古拉兹实验可以发现:在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;在紊流光滑区λ=f1(Re); 过渡区λ=f2(Re, );粗糙区λ=f3( ),紊流粗糙区又称为阻力平方区。
7、为什么舍齐公式 只适用于阻力平方区?
答案:舍齐公式是根据明渠均匀流的大量观察资料总结的公式,自然界中明渠水流几乎都处于紊流阻力平方区,因此该公式只适用于紊流阻力平方区。
8、流动相似的含义是什么?
答案:流动相似包括几何相似、运动相似和动力相似。其中几何相似是前提,动力相似是保证,才能实现流动相似。
9、从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
答案:均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变,但水流运动总要消耗能量,因此从能量方程来分析,只能消耗位能来克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
10、分析水面曲线时,如何寻找急流和缓流的控制断面?
答案:急流的控制断面在上游,因为外界对急流的干扰不能向上游传播;缓流的控制断面在下游,其原因与急流正好相反。
11、在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别?
答案:达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ,其适用于恒定均匀层流渗流;而杜比公

式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流,同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。
12、什么是液体的可压缩性?什么情况下需要考虑液体的可压缩性?
解:可压缩性是:当外界的压强发生变化时液体的体积也随之发生改变的特性。液体可压缩性一般情况下可以不必考虑,但是当外界压强变化较大,如发生水击现象时必须予以考虑。
13、有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?为什么?
解:这种说法是错误的,均匀流不一定是恒定流。因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。
14、什么是相对压强和绝对压强?

15、写出水力半径R的表达式。

16、请分别叙说明渠均匀流水深和临界水深的含义和区别。

17、明渠的底坡可以分为哪些类型?

18、如何用临界水深hk与渠道内的水深h 来判别明渠水流的流态?

19、根据边界条件的不同,水头损失可以分为哪两类?

20、试叙述判断明渠水流流态有哪些方法。

21、明渠均匀流产生的条件是什么?

第一章 绪论 1.水力学的研究方法:理论分析方法、实验方法,数值计算法。 2.实验方法:原型观测、模型试验。 3.液体的主要物理性质:①质量和密度 ②重量和重度 ③易流动性与粘滞性 ④压缩性 ⑤气化特性和表面张力。 4.理想液体:没有粘滞性的液体(μ=0)。5.实际液体:存在粘滞性的液体(μ≠0)。 6.牛顿液体:τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。 7.非牛顿液体:与牛顿内摩擦定律不相符的液体。 8.作用在液体上的力:即作用在隔离体上的外力。 9.按物理性质区分:粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。10.按力的作用特点区分:质量力和表面力两类。 11.质量力:作用在液体每一质点上,其大小与受作用液体质量成正比例的力。 12.表面力:作用于液体隔离体表面上的力。第二章 水静力学 1.静水压强特性:①垂直指向作用面 ②同一点处,静水压强各向等值。 2.静水压强分布的微分方程:dp=ρ(Xdx+ Ydy+ Zdz),它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。 3.等压面:液体压强相等各点所构成的曲面。等压面概念的应用应注意,它必须是相连通的同种液体。 4.压强的单位可有三种表示方法:①用单位面积上的力表示:应力单位Pa,kN/m2②用液柱高度表示:m(液柱),如p=98kN/m2,则有p/γ=98/9.8=10m(水柱) ③用工程大气压Pa的倍数表示:1pa=98kPa。 5.绝对压强pabs:以绝对真空作起算零点的压强(是液体的实际压强,≥0)pabs=po+γh 6.相对压强pγ:以工程大气压pa作起算零

点的压强,pγ=pabs-pa= (po+γh )- pa 真空:绝对压强小于大气压强时的水力现象。真空值pv:大气压强与绝对压强的差值。 7.帕斯卡原理:在静止液体中任一点压强的增减,必将引起其他各点压强的等值增减。应用:水压机、水力起重机及液压传动装置等。 8.压强分布图的绘制与应用要点:①压强分布图中各点压强方向恒垂直指向作用面,两受压面交点处的压强具有各向等值性。②压强分布图与受压面所构成的体积,即为作用于受压面上的静水总压力,其作用线通过此力图体积的重心。③由于建筑物通常都处于大气之中,作用于建筑物的有效力为相对压强,故一般只需绘制相对压强分布图。④工程应用中可绘制建筑物有关受压部分的压强分布图。 9.水静力学基本方程z+p/γ=C,z——计算点的位置高度,p/γ——由p=γh,称为压强高度,z+p/γ——计算点处测压管中水面距计算基准面的高度,z+p/γ=C——静止液体中各位置高度与压强高度之和不变。 10.浮体:漂浮在液体自由表面的物体。潜体:沉没于液体底部的物体。浮力:物体在液体中所受铅锤向上的浮托力。 11.压力体:以曲面为底直至自由表面间铅垂液体的体积。虚压力体:液体和压力体分居曲面两侧。实压力体:液体和压力体居曲面同一侧。 12.阿基米德原理:物体在静止液体中所受曲面总压力pz,其大小等于物体在液体中所排开的同体积液体重量。第三章 水动力学基础 1.描述液体运动的两种方法:拉格朗日法(把液体看成质点系,用质点的迹线来描绘流场中的运动情况),欧拉法(以空间点的流速、加速度为研究对象)。 2.迹线:某液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线。 3.流线:同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线。4.流线特性:1、一般不会相交,也不会成90°转折。2、只能是一根光滑曲线。3、任一瞬时,液体质点沿流线的切线方向流动,在不同瞬时,因流速可能有变化,流线的图形可以不同。 5.流管:在流场中取一封闭的几何曲线C,在此曲线上各点作流线则可以构成一管状流面。 6.过水断面:垂直于流线簇所取的断面A。元流:过水断面无限小的流股,成为元流。 7.液流分类:1、恒定流(运动要素不随时间变化的流动)与非恒定流2、均匀流(流线簇彼此呈平行直线的流动)与非均匀流(又分为渐变流与急变流)3、有压流(过水断面全部边界都与固体边壁接触且无自由表面、液体压强大部分不等于大气压强的流动)与无压流。 8.理想液体元流能量方程各项意义z—计算点距基准面的位置高度,又称位置水头p/r—测压管中水面距计算点的压强高度,

又称为压强水头z+p/r—测压管水面距基准面的高度,又称测管水头或单位重量液体的总势能u2 /2g—流速u所转化的高度。H计算点处液体的总水头。 9.水力坡度:单位长度上的水头损失。 10.测管坡度:单位长度上的测管水头变化。11.控制断面:在总流中任取一流段作隔离体,其前后过水断面称为控制断面。 12.什么是理想液体?什么为实际液体?没有粘滞性的液体称为理想液体,反之有粘滞性的液体称为实际液体。 13.恒定流是否可以同时为急变流?均匀流是否可以同时为非恒定流?答:恒定流可以为急变流。恒定流是运动要素不随时间变化的流动,急变流是流线簇彼此不平行,流线间夹角大或流线曲率大的流动,二者定义之间不存在矛盾。均匀流不可以为非恒定流。均匀流中过水断面为平面,沿程断面流速分布相同,断面流速相等,而非恒定流的这些运动要素是随时间变化的。第四章 水流阻力与水头损失 1.水头损失:单位重量液体在流动中的能量损失。 2.沿程阻力:液体内摩擦力,它与液体流动的路程成正比 3.局部阻力:局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。 4.层流:液体质点在流动中互不发生混掺而是分层有序的流动 5.紊流:液体质点互相混掺的无序无章的流动。 6.量纲:物理性质类别,又称因次。 7.单位:量度各物理量数值大小的标准。 8.绝对粗糙度:管壁粗糙突出的绝对高度。 9.水力光滑管:管壁绝对粗糙度被粘性底层淹没对紊流结构基本上没有影响,粘性底层成了紊流流核的天然光滑壁面。 10.水力粗糙管:管壁绝对粗糙度突出于粘性底层之外,伸入到紊流的流核之中,可造成液流产生漩涡加剧紊流的脉动。 11.当量粗糙度:和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。12.水力光滑区:粘性底层大于粗糙凸起高度,沿程阻力系数只与雷诺数有关而与壁面粗糙无关的区域。 13.水力粗糙区:粗糙凸起高度高出粘性底层、沿程阻力系数只与壁面粗糙有关而与雷诺数无关的区域,水流阻力与流速平方成正比,又称阻力平方区。 14.阻力平方区为什么可为自动模型区?在阻力流区内对于模型试验研究的阻力相似条件因λ与雷诺数无关,只与管壁粗糙有关,只要保证模型与原型的几何相似,既可达到阻力相似的目的,故可以称为自动模型区。15.均匀流基本方程的结论是什么?它对水头损失计算有什么意义?答:它导出了沿程水头损失与水流阻力间的关系。它表明,沿程水头损失与液体重度和水力半径成反比,与切应力及流程长度成正比。 它对有压流、无压流、层流、紊流都

适用,但τ0尚待确定,所以它不能用来解决沿程水头问题。
第六章 明渠水流与有压管流的水力特性有何差异?明渠水流具有自由表面,其表面处相对压强为零,故又称无压流。明渠水流因断面尺寸,底坡,糙率的变化,都可引起过水断面,渠中水深和流速等一系列变化。有压管流的基本特征是断面形状多为圆形,整个断面上被水充满,无自主表面,管中流量变化,只会引起过水断面的压强和流速变化,有压管流一般多为若干等直径管段组成。
什么是水力最佳断面?什么是流量模数?当渠道过水断面面积A,糙率n及渠道底坡i一定时,过水能力最大的断面形状,称为水力最佳断面形状,简称水力最佳断面。河水某一断面以上流域单位面积上的来水量称为流量模数。
渠底高程变化值称为渠道底坡《i》i>0顺坡渠道,i<0逆坡渠道。
明渠均匀流发生条件:1,属恒定流,流量沿程不变;2,长直的棱柱形顺坡(i>0)渠道;3,渠道糙率n及底坡i沿程不变。
干扰:破坏明渠均匀流条件的局部因素;桥梁涵洞压缩了渠道断面,渠道底坡折变。
临界水深与底坡i及糙率无关,只与流量与断面形状尺寸有关。
明渠非均匀流水力现象可有四类:壅水曲线:水深沿程增大的水面曲线;降水曲线:水深沿程减小的水面曲线;水跌现象:底坡突降或由缓变陡折变处附近局部渠段内,水面曲线急剧下降的水力现象。水跌是一种急变流,渐变流水面曲线至此终止;水跃现象:渠中水深在局部渠段内曾突跃性增大的水力现象,在水跃区内,水深曾突跃性增大,流速沿程急剧减小,主流位于底部,表面有掺气的逆流向旋滚,能量损失大,属急变流,上游渐变流水面曲线至此终止。第七章 堰 1.堰:明渠水流中的局部障壁。 2.堰的三种类型:薄壁堰、实用堰、宽顶堰。

一、水力学的研究方法:理论分析、实验验证与补充,并利用现代化电子技术快速求解。实验方法:原型观测、模型试验。液体的主要物理性质:①质量和密度 ②重量和重度 ③易流动性与粘滞性 ④压缩性 ⑤气化特性和表面张力。理想液体:没有粘滞性的液体。实际液体:存在粘滞性的液体。牛顿液体:τ与du/dy呈过原点的正比例关系的液体。非牛顿液体:与牛顿内摩擦定律不相符的液体。作用在液体上的力:即作用在隔离体上的外力。按物理性质区分:粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力。按力的作用特点区分:质量力和表面力两类。质量力:作用在液体每一质点上,其大小与受作用液体质量成正比例的力。表面力:作用于液体隔离体表面上的力。
二、静水压强特性:①垂直指向作用面

②同一点处,静水压强各项等值。静水压强分布的微分方程: ,它表明静水压强分布取决于液体所受的单位质量力。等压面:液体压强相等各点所构成的曲面。等压面概念的应用应注意,它必须是相连通的同种液体。重力作用下水静力学基本方程Z+p/r=C压强的单位可有三种表示方法:①用单位面积上的力表示:应力单位Pa,kN/m2②用液柱高度表示:m(液柱),如p=98kN/m2,则有p/γ=98/9.8=10m(水柱)③用工程大气压Pa的倍数表示帕斯卡原理:在静止液体中任一点压强的增减,必将引起其他各点压强的等值增减。应用:水压机、水力起重机及液压传动装置等。压强分布图的绘制与应用要点:①压强分布图中各点压强方向恒重垂直指向作用面,两受压面交点处的压强具有各向等值性。②压强分布图与受压面所构成的体积,即为作用于受压面上的静水总压力,其作用线通过此力图体积的重心。③由于建筑物通常都处于大气之中,作用于建筑物的有效力为相对压强,故一般只需绘制相对压强分布图。④工程应用中可绘制建筑物有关受压部分的压强分布图。压力体:以曲面为底直至自由表面间铅垂液柱的体积。当液体和压力体分居曲面异侧时,压力体中无液体,此称为虚压力体。浮体:漂浮在液体自由表面的物体。潜体:沉没于液体底部的物体。浮力:物体在液体中所受铅垂向上的浮托力。
三、描述液体运动的两种方法:拉格朗日法(质点),欧拉法。迹线:某液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所连成的线。流线:同一时刻与流场中各点运动速度矢量相切的曲线。流管:在流场中取一封闭的几何曲线C,在此曲线上各点作流线则可以构成一管状流面。过水断面:垂直于流线簇所取的断面A。元流:过水断面无限小的流股,成为元流。
液流分类:1、恒定流与非恒定流2、均匀流与非均匀流(又分为渐变流与急变流)3、有压流与无压流。理想液体元流能量方程各项意义Z—计算点距基准面的位置高度,又称位置水头p/r—测压管中水面距计算点的压强高度,又称为压强水头Z+p/r—测压管水面距基准面的高度,又称测管水头或单位重量液体的总势能u平方/2g—流速u所转化的高度。H—计算点处液体的总水头。水力坡度:单位长度上的水头损失。测管坡度:单位长度上的测管水头变化。控制断面:在总流中任取一流段作隔离体,其前后过水断面称为控制断面。
什么是理想液体?什么为实际液体?没有粘滞性的液体称为理想液体,反之有粘滞性的液体称为理想液体。恒定流是否可以同时为急变流?均匀流是否可以同时为非恒定流?恒定流可以为急

变流。均匀流不可以为非恒定流。
四、水头损失:单位重量液体在流动中的能量损失 沿程阻力:液体内摩擦力,它与液体流动的路程成正比 局部阻力:局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力层流:液体质点在流动中互不发生混掺而是分层有序的流动 紊流:液体质点互相混掺的无序无章的流动 量纲:物理性质类别,在量制,以基本量的幂的乘积表示该量别中一个量的表达式,这个表达式就是该量的量纲。基本原理,凡正确反映客观规律的物理方程,其各项量纲必须一致,此称为量纲齐次性原理,又称为量纲和谐性原理或量纲齐次性法则。紊流流苏分布—结构特征:紊流流核,粘性底层,过渡层。圆管紊流结构,紊流结构是由粘性底层及粘性底层外的紊流流核所组成。绝对粗糙度:管壁粗糙突出的绝对高度 水力光滑管:管壁绝对粗糙度被粘性底层淹没对紊流结构基本上没有影响,粘性底层成了紊流流核的天然光滑壁面 。五个阻力流区:层流区,层流向紊流转变的过渡区,水力光滑区,紊流水力光滑与水力粗糙区间的紊流过渡区,紊流水力粗糙区。水力粗糙管:管壁绝对粗糙度突出于粘性底层之外,伸入到紊流的流核之中,可造成液流产生漩涡加剧紊流的脉动。 当量粗糙度:和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。
水力光滑区:RE大于400液体处于紊流状态的最初阶段称为水力光滑区 水力粗糙区:水流阻力与流速平方成正比的流区称为水力粗糙区又称阻力平方区。阻力平方区为什么可为自动模型区?在阻力流区内对于模型试验研究的阻力相似条件因那么大与雷诺数无关只与管壁粗糙有关主要保证模型与原型的几何相似的目的故可以称为自动模型区
六、渠道的几何特征:棱柱形渠道和非棱柱形渠道。渠道中沿程单位长度内的渠道高程变化值,称为渠道底坡,又称为比降,以i表示。当渠道过水断面面积A、糙率n及渠道底坡i一定时,过水能力(即流量)最大的断面形状,称为水力最佳断面形状,简称为水力最佳断面。当渠中作均匀流动时,渠中正常水深恰等于临界水深时的相应底坡,称为临界底坡。用ik表示。在缓坡的渠底突然下降或由缓坡向急坡折变处,水流因失去渠底依托,阻力突然减小而加速流动,由此可导致水面曲线急剧弯曲而呈急变流降水曲线,此即水跌现象。水流从急流向缓流过渡时,在局部渠段内将出现突跃式水位升高,称为水跃现象。
七、明渠水流中的局部障壁,称为堰。无压缓流经堰顶溢流时形成堰上水位雍高而后水面急剧下降的局部

水力现象,称为堰流。三种类型:薄壁堰,实用堰,宽顶堰。

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 2
第三章:液流形态及水头损失 2
第四章:有压管中的恒定流 3
第五章:明渠恒定均匀流 4
第六章:明渠恒定非均匀流 5
第七章:水跃 5
第八章:堰流及闸空出流 6
第九章:泄水建筑物下游的水流衔接与消能 7
第十一章:明渠非恒定流 7
第十二章:液体运动的流场理论 8
第十三章:边界层理论 8
第十四章:恒定平面势流 9
第十五章:渗流 9
第十六章:河渠挟沙水流理论基础 9
第十七章:高速水流 9


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。
2 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)
4 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。
7 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。
8 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
9 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。
12 相对压强:
13 真空度:是指该点绝对压强小于当地大气压强的数值,
14 压强的测量:测压管,U型水银测压计, 差压计
15 静止液体内各点,测压管水头等于常数,
16 作用在矩形上的静水总压力:(画图是考点)1)按一定比例,用线段长度代表改点静水压强的大小2)用箭头表示静水压强的方向,并与作用面垂直 P37
17 静水总压力的计算:(为平面形心

在点C液面下的淹没深度)
 ()
18 矩形,绕形心轴的面积惯矩:。圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩
19作用在曲面上的静水总压力:, , , tan
20 沉体:如果质量力大于上浮力,物体就会下沉,直到沉到底部才停止下来,这样的物体称为沉体。
浮体:如果质量力小于上浮力,物体就会上浮,一直要浮出水面,且使物体所排开的液体的重量和自重刚好相等后,才能保持平衡状态,这样的物体我们称为浮体。(定倾中心要高于重心)
潜体:质量力等于上浮力,物体可以潜没于水中任何位置而保持平衡,这样的物体称为潜体。(重心位于浮心之下)
21 平衡的稳定性:是指已处于平衡状态的潜体,如果因为某种外来干扰使之脱离平衡位置时,潜体自身恢复平衡的能力。
22 压力体剖面图:1)受压曲面本身2)液面或者液面的延长面3)通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所做的铅锤平面。
第二章:液体运动的流束理论
要点:(1)能量方程的应用条件和应用方法;(2)动量方程的应用条件和应用方法
23 恒定流:在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变。
非恒定流:流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化的,这种流称为非恒定流
24 流线:某一瞬时在流场中绘出的一条曲线,在该曲线上所有各点的速度向量都与该曲线相切。
迹线:某一液体质点在运动过程中,不同时刻所流经的空间点所练成的线称为迹线。
25 恒定总流得连续性方程:
26 均匀流:水流的流线为相互平行的直线。
非均匀流:水流的流线不是互相平行的直线。 渐变流:当水流的流线虽然不是互相平行直线,但几乎近于平行直线时成为渐变流(流线之间夹角很小或流线曲率半径很大)。
若流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小,这种水流称为急变流。
27 不可压缩液体恒定总流得能量方程:
条件:恒定流,只有质量力,断面符合渐变流,两个断面之间,流量保持不变,没有加入或者流出
注意:同一基准面,压强必须采用相同的标准,管道选管轴中心,明渠选自由液面,可以取1
28 J总水头线坡度:简称水力坡,总水头线沿流程的降低值与流程长度之比。
29 恒定总流的动量方程:
注意:首先确定投影轴,并表明轴的方向,必须是输出的动量减去输入的动量
第三章:液流形态及水头损失
要点:(1)层流及紊流的概念;(2)沿程水头损失与局部水头损失的概念;(3)圆管均匀层流断面平均流速及切应力的分布规律r为距圆管轴的距离,为圆管半径4)圆管均匀流沿程水头损失与切应力之间的关系
30 水

头损失的必备条件:1)液体具有粘滞性2)由于固体边界的影响,液流内部质点之间产生相对运动。宽浅明渠:
31 湿周:液流过水断面与固体边界接触的周界线
水力半径R:过水断面的面积与湿周的比值
32 水头损失公式: ,达西公式
33 雷诺Re=;粘性底层的厚度:
34 层流:当流速较小时,各流层的液体质点是有条不紊地运动,互不混杂
紊流(湍流):当流速较大时,各流层的液体质点形成涡体,在流动过程中,互相混掺
35 i 光滑区
波拉休斯公式: 4000尼库拉兹公式: Re<
ii 过渡粗糙区6
3000iii 粗糙区即阻力平方区 >6 Re>
36沿程水头损失的经验公式-谢齐公式 曼宁公式:C=
巴甫洛夫斯基公式:C= y=2.5 R<1.0m时y=1.5
R>1.0m时 y=1.3
37 局部水头损失:
进水口: ;出水口: ;局部扩大:;局部缩小:()
第四章:有压管中的恒定流
要点:(1)长管与短管的概念;(2)长管与短管的水力计算方法;(3)倒虹吸管与虹吸管的概念。虹吸管:是一种压力输水管道,顶部弯曲且其搞成高于上游供水水面。跨越高低,减少挖方。
长管:水头损失以沿程水头损失为主,其局部水头和流速水头在总损失中所占比例很小,计算时可以忽略不计的管道
短管:局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重,计算时不能忽略的管道。
38 简单管道:管道直径不变且无分支的管道
自由出流:管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强的作用
其中:为管道系统的流量系数 A=
淹没出流:管道出口如果淹没在水下,则称为淹没出流
其中:为管道系统的流量系数
长管:H= 流量Q= 流量模数K=AC 谢齐系数C=
(考虑技术要求和经济条件)
39 串联管道 串联管到
并联管道 ,
, ,
分叉管道:= =
40 沿程均匀泄流管道的水力计算:=;
第五章:明渠恒定均匀流
要点:(1)明渠均匀流的概念;(2)明渠均匀流水力计算方法;(3)正常水深的概念及表示方法;(4)水力最佳断面的概念及梯形断面明渠的水力最佳断面比:(5)宽浅式明渠的概念:断面为宽而浅的明渠
41 明渠恒定均匀流:在明渠恒定流中,如果流线是一簇平行直线,则水深、断面平均流速及流速分布均沿程不变,则称为明渠恒定均匀流。否则若流线不是平行直线,则称为明渠恒定非均匀流。
42 1)计算水面宽度2)过水断面面积3)湿周4)水力半径
B A R
矩形 b
梯形
圆形
43 棱柱体渠道:断面形状,尺寸及底坡沿程不变,同时又无弯曲的渠道
非棱柱体渠道:断面形状,尺寸及底坡沿程改变
44 明渠均匀流得计算公式: 设计

流量一定时的水深即为正常水深
45 水力最佳断面: 已知设计流量时面积最小或过水面积一定时流量最大;矩形或者梯形的水力最佳断面实际上是半圆的外切多边形断面
梯形水力最佳断面的水力半径等于水深的一半
46 粗糙度:
第六章:明渠恒定非均匀流
要点:(1)急流、缓流及临界流的概念与判别方法;,(2)比能函数曲线及其特点;下端以水平线为渐近线,上端以与坐标轴成45o夹角并通过远点的直线为渐近线(3)小底坡棱柱体明渠非均匀流断面比能沿程的变化规律。(4)矩形断面临界水深的计算方法;(5)临界流方程的导出。(6)12种水面曲线的型式、特点及适用范围P236
47 波速 弗劳德数为急流
48 断面比能:如果把参考基准面选在渠底这一特殊位置,把通过对渠底水平面所计算得到的单位能量。P220
断面比能函数
49 临界水深:相应于断面单位能量最小值的水深
矩形断面:
50 临界底坡:均匀流的正常水深恰好与临界水深相等
51棱柱体明渠渐变流水面线的变化规律:
52 棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析P232
53棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线计算:
其中:
转化成差分方程:
54 付流:当水流通过弯道时,液体质点除受重力外,同时还受到离心惯性力的作用,在这两种力的作用下,水流除具有纵向流速(垂直于过水断面)还有径向和竖向流速,由于几个方向的流动交织在一起,在横断面上产生的一水流成为~,从属于主流,不能独立存在。
55 明渠水流的三种流态:缓流,临界流,急流
第七章:水跃
要点:(1)水跃的概念;(2)水跃的产生条件。
56 水跃:当明渠中的水流由急流状态过渡到缓流状态时,会产生一种水面突然跃起的特殊的局部水力现象,即在较短的区段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深。这一特殊的局部水力现象称为水跃。
57 矩形明渠共轭水深的计算:
58 水跃段水头能量损失:

59 矩形明渠的跃长公式:
梯形明渠的跃长公式: 其中为水跃后断面的宽度和水跃前断面的宽度
60 共轭水深:跃前水深和跃后水深具有相同的水跃函数
当1<<1.7时,水跃表面会形成一系列起伏不大的单波,波峰沿流降低,最后消失(波峰消失得断面成为跃后断面),这种形式的水跃称为波状水跃。
表面旋滚的水跃称为完全水跃。
第八章:堰流及闸空出流
要点:(1)薄壁堰、实用堰、宽顶堰的概念;(2)堰流的基本公式;(3)堰流过流能力的影响因素:Q
61 堰流得基本计算公式:
62 矩形薄壁堰:
63 实用堰流:
64 曲线形实用堰:WES剖面
65 当时,此时若堰高继续增加

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