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《水力学》题集13章答案

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第一章 绪论第一题、选择题1.理想液体是( B )(A)没有切应力又不变形的液体； (B)没有切应力但可变形的一种假想液体；(C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体；(D)有切应力而不变形的液体。2.理想液体与实际液体最主要的区别是（ 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的因素是（ C ）A动力粘度和速度 B动力粘度和压强 C动力粘度和速度梯度 D动力粘度和作用面积4.下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（ 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.影响水的运动粘度的主要因素为（ A ）A.水的温度； B.水的容重；B.当地气压； D.水的流速。7.在水力学中，单位质量力是指（ C ）A、单位面积液体受到的质量力 B、单位面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8.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s，密度ρ=800kg/m3，其动力粘度μ为( B )

A.3.75×10-9Pa·s B.2.4×10-3Pa·sC.2.4×105Pa·s D.2.4×109Pa·s第二题、判断题1.重度与容重是同一概念。（√）2.液体的密度ρ和重度 γ不随温度变化。 （×）3.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（×）4.黏滞力随相对运动的产生而产生，消失而消失。（√）5.水的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.液体的内摩擦力与液体的速度成正比。（ × ）9.水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。（ × ）10.静止液体有粘滞性，所以有水头损失。（ × ）12.表面张力不在液体的内部存在，只存在于液体表面。（√）13.摩擦力、大气压力、表面张力属于质量力。（×）第三题、填空题2.水力学中， 连续介质 模型是假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无 空隙 的连续体。3.在水力学中常常出现的液体主要物理性质有 重度 和 粘性 ，在某些情况下还要涉及液体的 压缩性 、 表面张力和 汽化压强 等。5.理想液体与实际液体的主要区别是：是否存在液体的粘滞性。6.牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 、层流运动 。7.内摩擦力与液体的性质有关，并与 速度梯度 和 接触面积 成正比，而与 接触面上的正压力 无关。8.流体受力按照表现形式，分为 表面力 和 质量力 。第四题、名词解释2.连续介质模型：只研究液体在外力作用下的机械运动(宏观特性)，不研究液体内部的分子运动(微观运动特性)3.黏滞力：当液体处于运动状态时，即液体质点之间存在相对运动，则质点之间产生内摩擦力阻碍其相对运动，这种性质称为粘滞性，内摩擦力即黏滞力。4.理想流体：忽略液体粘性的流体。5.压缩性：由于流体只能承受压力，抵抗体积压缩变形，并在除去外力后恢复原状，因此这种性质就称为压缩性。6.表面张力：液体表面上的液体分子由于其两侧分子引力不平衡，而承受极其微小的拉力。8.表面力：作用于被研究的液体体积表面上的力，其大小与受作用的液体表面积成正比。9.质量力：作用于被研究的液体体积内所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。第五题、简答题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.温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体则相反，粘滞系数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高时，气体分子运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将增大。3.文字描述牛顿内摩擦定律。答：流体的内摩擦力与其速度梯度成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性dudy

质有关 ，而与接触面积的压力无关 即。duFA

dy

第六题、计算题1.容积为10m3的水，当压强增加了10个大气压时容积减少10升，试求该水体的体积弹性

系数K。

解：体积压缩系数： 体积弹性系数：则K=98.1×107Pa

2.已知某水流流速分布为，u的单位为m/s ，y为距壁面的距离，单位为m。10/172.0yu（1）求y=0.1、0.5、1.0m处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数，计scm/1010.02算相应的切应力。

解：（1）10/910/9072.010172.0yydy

du

则y=0.1处的流速梯度为：572.01.0072.010/91.0ydy

du

y=0.5处的流速梯度为：134.05.0072.010/95.0

ydy

du

y=1.0m处的流速梯度为：072.00.1072.010/90.1

ydy

du

（2）切应力 dydudydudydudydu4410082.101001010.02.998

则y=0.1处的切应力为：Padyduyy41.041.01077.510082.10y=0.5处的切应力为：Padyduyy45.045.01035.110082.10

y=1.0处的切应力为：Padyduyy401.140.110726.010082.10

pVV

VV

pK15.一底面积为40×45cm2的矩形平板，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，

斜面倾角θ=22.62º，如图所示。已知平板运动速度u=1m/s，油层厚，由平板所带mm1

动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数。

题1-6图解：如图平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撑力N、摩擦力T由受力平衡得：NGT85.1862.22sin8.95sin

可得 dyduAT23/1047.0101145.040.085.18msNdyduA

T

第二章 水静力学第一题、选择题1.某点压强与受压面的关系是（ A ）A. 垂直指向受压面 B. 垂直背向受压面 C. 平行于受压面 D. 倾斜指向受压面2.某点静水压强（ A ）。A．的方向与受压面垂直并指向受压面；B．的大小与受压面的方向有关；C．的大小与容器大小有关；D．的大小与液体重度无关3.静止液体中同一点各方向的压强（ A ）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4.在平衡液体中，质量力与等压面（ D ）A.重合； B.平行 C.相交； D.正交。5.静止流体中存在：（ A ）A.压应力； B.压应力和拉应力； C.压应力和剪应力； D.压应力、拉应力和剪应力。6.相对压强的起算基准是：（ C ）A.绝对真空； B.1个标准大气压； C.当地大气压； D.液面压强。7.金属压力表的读值是：（ B ）A.绝对压强； B.相对压强； C.绝对压强加当地大气压； D.相对压强加当地大气压。8.某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ D ）A.65000Pa； B.55000Pa； C.35000Pa； D.165000Pa。10.选择下列正确的等压面：( C )A. A  A B. B  B C. C  C D. D  D

11.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（ B ）

A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2 C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.图示封闭容器内，液面压强p0与当地大气压强pa的关系为（ C ）

A．p0＜pa B．p0＝pa

C．p0＞pa D．无法确定

14.盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如下图所示，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 (A)

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水力学课后答案

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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 '。

(完整版)水力学答案

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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]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。

《水力学》吴持恭课后习题答案

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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(-+==Θ原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμΘ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-=Θ)(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yuATmgddsinμθ==001.0145.04.062.22sin8.95sin⨯⨯⨯⨯==δθμuAmgsPa1047.0⋅=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yuddμτ=，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。

已知导线直径0.9mm，长度20mm，涂料的粘度μ=0.02Pa．s。

水力学练习题答案

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水力学练习题及参考答案一、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。

（√）O重合。

(×)3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。

（×）4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。

(√)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。

（×）6、达西定律适用于所有的渗流。

（×）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。

（√）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。

（√）12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。

(√)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。

(×)14、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。

(√)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。

(×)21、缓坡上可以出现均匀的急流。

(√)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。