1、1 水力學作業1 (第 1、2 章)一、單項選擇題（每小題 3 分，共計 12 分）1.靜止液體中同一點各方向的靜水壓強（ a ）a 、大小相等 ; b 、大小不等 ; c、僅水平方向數值相等; d、鉛直方向數值為最大。2.在平衡液體中，質量力與等壓面（ d ）a、重合；b、平行c、相交；d、正交。3.液體只受重力作用，則靜止液體中的等壓面是（ b ）a、任意曲面；b、水平面c、斜平面；d、旋轉拋物面。4.液體中某點的絕對壓強為88kn/m2，則該點的相對壓強為（ b ）a、10 kn/m2b、-10kn/m2c、12 kn/m2d、-12 kn/m2 二、填空題 （每小題 3 分，共計 9

2、分）1.牛頓內摩擦定律適用的條件是層流運動和 牛頓流體。2.液體中某點的相對壓強值為20kn/m2，則該點的絕對壓強值為118 kn/m2，真空度為 不存在。3.當壓力體與受壓面位于同一側，則鉛垂方向作用力的方向是向下 。三、判斷題 （每小題 3 分，共計 9 分）1.理想液體是不考慮液體粘滯性的理想化的液體。（）2.圖中矩形面板上的靜水總壓力作用點d 與受壓面的形心點c 重合。（）3.靜止液體內任何一點的測壓管水頭等于常數。（）四、問答題 （每小題 5 分，共計 10 分）1.液體的基本特征是什么？姓名：學號：得分：教師簽名：2 ab0.5m0.2m0.3m0.6m0.4m油水銀c d e

3、c d e 答：液體的基本特征是易流動、不易被壓縮、均勻等向的連續介質。2.什么是液體的粘滯性？它對液體運動有什么影響？答：對于流動的液體，如果液體內部的質點之間存在相對運動，那么液體質點之間也要產生摩擦力來反抗這種相對運動的發生，我們把液體的這種特性稱為粘滯性；由于粘滯性的存在，液體在運動過程中要克服粘滯助力作功而消耗能量，所以粘滯性是液體在流動過程中產生能量損失的根源。五、作圖題（每小題5 分，共計 10 分）1.試繪制圖中ab 面上的靜水壓強分布圖2.試繪制圖中曲面abc 上的水平方向靜水壓強分布圖及壓力體圖題 5 1 題 5 - 2 六、計算題 （共 4 題，計 50分）1. 如圖所示

4、，平板在水面上作水平運動，速度為 v=10cm/s，平板與下部固定底板的距離為 =1mm， 平板帶動水流運動速度呈直線分布，水溫為20c，試求：作用平板單位面積上的摩擦力。（12 分）解:因為水流運動速度呈直線分布，則流速梯度為常數，即：du/dy=0.1/0.001=100 查表 1-1，溫度為20時水的動力粘滯系數為：=1.00210-3ns/m2根據牛頓內摩擦定律，平板單位面積上的摩擦力為： = （ du/dy ） =1.002 10-3100=0.1002n 2. 圖示為復式比壓計，各點的高度如圖所pgh1 pg(h1+h2) pg(h1+h2+h3) pg(h1+h2) pg(r1+

5、r2) 3 示，已知油的密度為油=800kg/m3，水銀的密度為水的密度13.6 倍，求 a， b兩點的壓強差。（12 分）解:圖中等壓面為c-c， d-d ，e-e。計算如下：pc=pa+水g0.5 pd=pc 汞g0.2 pe=pd +油g0.3 pb=pe 水g0.6 汞g0.4 pb= pa+水g0.5 汞g0.2+油g0.3 水g0.6 汞g0.4 pa pb=水g0.1+汞g0.6 油g0.3 =19.80.1+13.619.80.6 0.89.80.3 =78.596kn/m23. 如圖所示矩形擋水閘ab，已知水深h=3 m，板的寬 b2.5m，求作用在矩形平板ab 上的靜水總壓

6、力大小以及作用點處的水深。（12 分）解: 依題意作用在閘門ab 上的靜水總壓力fp 應為：fp=pca=ghca=pg(h/2)hb=1/2pgh2b =1/219.8322.5=110.25kn 靜水總壓力fp 的作用點為：mhhbhhbhyayiycccd2=332=32=2+2121=+=3即總壓力的作用點位于水面下2 米處。4. 圖示為溢流壩上的弧型閘門。已知r=6m，弧門寬b=5m，=60，試求：（1）作用在弧型閘門上的靜水總壓力。hdh4mabarodbcep4 （10 分）（2）靜水總壓力作用點hd的位置。（ 4 分）解： （1）計算水平分力：knbrrghbhgpghcaxf

7、px9 .1679=506sin6)06sin621+4(9.81=sin)sin21+4(=)21+4(=計算垂直分力：垂直分力等于壓力體eabb的水重。長方形 abce面積=aeec=4(6 - 6cos60o)=12m2扇形 eob的面積 =(60/360) r2=(1/6) 3.1462=18.84 m2三角形 cob 的面積 =(1/2) bcco=(1/2) 6sin60o6cos60o=7.79 m2壓力體 eabb的體積 =（12+18.84 - 7.79）5 =115.25m3所以，垂直分力fpz = pgv = 19.8115.25=1129.5kn（反向向上）閘門上的靜水

8、總壓力knfffpzpxp3.2024=5 .1129+9.1679=+=2222（2）fp和水平線的夾角為 ，672.0=9.16795.1129=tanpxpzff=33.90o因為曲面是圓柱面的一部分，各點壓強都垂直于圓柱面，且同通過圓心o 點，所以總壓力 fp的作用線必通過 o 點，fp的作用點距水平面的距離：hd=4+rsin=4+6sin33.90o=7.35m 電大天堂【水力學（ b） 】形考作業二：(第 3、4 章)5 一、單項選擇題（每小題 2 分，共計 10 分）1、紊流粗糙區的水頭損失與流速成（ b ）a、一次方關系；b、二次方關系；c、1.752.0 次方關系； d、不

9、能確定2、已知液體流動的沿程水頭損失系數與邊壁粗糙度和雷諾數re都有關，即可以判斷該液體流動屬于（ c ）a、層流區；b、紊流光滑區；c、紊流過渡粗糙區；d、紊流粗糙區3、有壓管道的管徑d 與管流水力半徑的比值d /r =（ b ）a、8 b、 4 c、2 d、1 4、已知突擴前后有壓管道的直徑之比d1/d2 =1：2，則突擴前后斷面的雷諾數之比為（ a ）a、2 b、1 c、0.5 d、 0.25 5、層流斷面流速分布規律符合（ c ）a 、對數分布；b 直線分布；c、拋物線分布；d、 橢圓分布。二、填空題 （每小題 2 分，共計 8 分）1、恒定流時流線與跡線重合。2、實際液體在流動時產生

10、水頭損失的內因是液體的粘滯性，外因是邊界條件的影響。3、雷諾試驗揭示了液體存在_層流 _和_紊流_兩種流態，并可用臨界雷諾數 來判別液流的流態。4、在等直徑長直管道中，液體的溫度不變，當流量逐漸增大，管道內的雷諾數re 將逐漸增大。三、判斷題 （每小題 2 分，共計 16 分）1、根據連續性方程，流速與過流斷面面積成正比。（）2、水流總是從壓強大的地方向壓強小的地方流動。（）3、只有過水斷面上各點流速相等的流動才是均勻流（）4、均勻流與漸變流一定是恒定流，急變流一定是非恒定流。（）5、判別圓管水流是層流或紊流流態的臨界雷諾數re為 2000。（）6、層流一定是均勻流，紊流一定是非均勻流。（）7

11、、根據達西公式hf =gvrl242，層流沿程水頭損失與流速平方成正比。（）8、紊流粗糙區的沿程水頭損失系數只與雷諾數有關。（）四、問答題 （每小題 5 分，共計 10 分）6 1、 有人說“均勻流一定是恒定流”，這種說法是否正確？為什么？答：這種說法是錯誤的，均勻流不一定是恒定流。因均勻流是相對于空間而言，即運動要素沿流程不變，而恒定流是相對于時間而言，即運動要素不隨時間而變。兩者判別標準不同。2、 根據尼古拉茲實驗，簡單敘述沿程水頭損失系數在不同流態的變化規律。答：通過尼古拉茲實驗可以發現：在層流中 僅是雷諾數 re 的函數并與 re 成反比；在層流到紊流過渡區， 僅是 re的函數；在紊流

12、光滑區 =f1（re） ； 過渡區=f2（re，/d） ；粗糙區=f3（/d） ，紊流粗糙區又稱為阻力平方區。五、計算題（共 5 題，計 56 分）1、 管道直徑d = 10 mm，通過流量q = 20 cm3/s，運動粘度 = 0.0101 cm2/s。問管中水流流態屬層流還是紊流？若將直徑改為d = 30 mm，水溫、流量不變，問管中水流屬何種流態？（8 分）解： （1）運動粘度 = 0.0101 cm2/s，而管道截面積 a=d2/4，v=q/a，則管道流動的雷諾數：)(re20002523=100.010110103.1410204=4=re4-3-6kdqvd管道水流為紊流。（2）管

13、道流動的雷諾數4=redqvd，故可知水溫、流量不變，管徑擴大3倍后的雷諾數)2000(re841=252331=re31=)(34=rekdq將直徑改為d = 30 mm，水溫、流量不變，管中水流是層流。2、圖示水箱一側有一向上開口的短管，箱內水位恒定，水通過管嘴向上噴射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水頭損失系數=0.2，取動能校正系數=1。求管嘴的出流速度v 及此射流達到的高度z。（ 12 分）解： （1）以管嘴出口為基準面，對水面1 和管嘴出口2 列能量方程，得：2g+2g+0+0=0+0+h22由 h=5 m，=0.2，=1 得1 2 3 7 2g2 .0+2g=h2

14、25=9.822 .0+9.8222=9.04m/s (2) 以管嘴出口為基準面，管嘴出口2 和水面 3 列能量方程，得：0+0+z=2g+0+02由=9.04m/s，=1 得m17.4=9.8204.9=2g=z223 、已知如圖所示的文丘里管流量計，管的直徑d1 =5cm，d2=2cm， 1 斷面與喉管斷面的測壓管水頭差為 h =5cm ，如果文丘里管流量計流量修正系數=0.98，求管路中通過流量 q 為多少？（不計水頭損失）（12 分）解：計算文丘里管常數：smddgk/0014.0=1)02. 0/05. 0(8 .92405.03.14=1)/(24d=5. 24242121管路中通

15、過的流量：smq/0003.0=05.00014.098.0=hk=34 、 某 水 平 管 路 的 直 徑d1=7.5cm ， 管 內 流 速v1=0.70m/s，管路末端接一漸縮噴嘴通入大氣（如圖）。噴嘴出口直徑d2=2.0cm，用壓力表測得管路與噴嘴接頭處壓強p=49kn/m2，求水流對噴嘴的水平作用力f（取動量校正系數為1）（12 分）解：取管路 1-1 斷面和管嘴 2-2 斷面為計算斷面，根據連續方程得：x 8 smvavq/0031.0=075.03.14417.0=d41=3221111smvddv/625.2=7.0)02.0/075.0(=)/(=212212對噴嘴建立x 方

16、向的動量方程，=1 得：pa1 f=q(v2x v1x) f= pa1 q(v2 v1)=49(1/4) 3.140.0752 - 110.0031(2.625-0.7) =0.21kn 水流對噴嘴的水平作用力f與 f大小相等，方向相反。5、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，寬b = 6m，當 q = 14.0m3/s 時，渠中均勻水深h = 2m，糙率 n = 0.025，試求 500m 長渠道中的沿程水頭損失。（12 分）解：計算渠道斷面水力要素：過流斷面面積a=bh=6 2=12m2濕周 =b+2h=6+2 2=10m 水力半徑mxar2.1=1012=smaqv/17.1=1214=根據舍齊

17、公式，沿程水頭損失：mlrvnhf335.0=5002.117.1025.0=3/4223/422電大天堂【水力學（ b） 】形考作業三：(第 5、6、7 章) 一、單項選擇題（每小題 2 分，共計 10 分）1、 根據管道水頭損失計算方法的不同，管道可以分為（ a ）a、 長管，短管；b、復雜管道，簡單管道；c、并聯管道，串聯管道；2、矩形水力最佳斷面的寬深比= （b ）a、1；b、2；c、3；d、4 3、在緩坡明渠中不可以發生的流動是（b ）a、均勻緩流；b、均勻急流；c、非均勻緩流；d、非均勻急流。4、長管的總水頭線與測壓管水頭線（b ）9 b、 重合；b、相平行的直線；c、相平行呈階梯

18、狀。5、水流在明渠中的流態為緩流時，其水深h hk，弗汝德數fr1。 （c ）a、，；b、，；c、，；d、，。二、填空題（每小題 2 分，共計 4 分）1、在水擊計算中閥門關閉的時間ts水擊相長tr的水擊， 稱為直接水擊，把 ts tr的水擊稱為間接水擊。2、a2型水面曲線是發生在陡坡上的急流（指急流或緩流）的水面線，這時弗汝德數fr 沿程減小（指增大、減小或不變）三、判斷題（每小題 2 分，共計 12 分）1、水泵的揚程就是指提水的高程。（）2、同樣條件下直接水擊比間接水擊更不安全。（）3、在正坡非棱柱渠道內可以形成均勻流。（）4、在流量和渠道斷面形狀一定的條件下，水躍的躍后水深隨躍前水深的

19、增大而增大。（）5、斷面比能沿流程總是減小的。（）6、陡坡渠道中產生均勻流必定是急流，緩坡上出現均勻流必為緩流。（）四、問答題（每小題 4 分，共計 8 分）1、 簡述明渠均勻流的特征。書本 p148 面2、判別明渠水流的流態有哪幾種方法？答：有四種方法：（1）用弗德德數判別 （2）用微波波速判別 （ 3）用臨界水深判別（4）用臨界流速判別五、作圖題（共 2 題，計 8 分）1、定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線。10 l2h sl3l16060z河道渠道2、 定性繪出圖示棱柱形明渠內的水面曲線，并注明曲線名稱及流態。(各渠段均充分長，各段糙率相同) (a) (b) 七、計算題

20、（共 6 題，計 58 分）1、圖示用直徑d = 0.4m 的鋼筋混凝土虹吸管從河道向灌溉渠道引水，河道水位為120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段長度為l1 = 10m，l2 =5m， l3 =12m，虹吸管進口安裝無底閥的濾網（= 2.5）,管道有兩個60o的折角彎管（ =0.55） 。 （12 分）求： （1）通過虹吸管的流量。（2）當虹吸管內最大允許真空值hv =7.0m 時，虹吸管的最大安裝高度。解：（1） 虹吸管的出口淹沒在水面以下，當不計行近流速時， 可按照淹沒出流公式測 壓 管 水 頭 線總 水 頭 線v0=0 kki1=0i2ikkki1iki3iknnn1n1n2n2n

21、3n3b b 11 來計算流量。先計算管道流量系數：443.0=55.02+5.2+12+5+10022.01=b+1=e321cddlll虹吸管的流量：smgzaq/35.0=)118120(8 .92)44.014.3(443.0=2=32c（2）虹吸管的最大真空發生在管道的最高位置。即bb 斷面。 以上游河面為基準面，對斷面 00 和斷面 bb 建立能量方程：bwbsahgvpgphgvpgp02200+2+=2+0其中，gvdllhbw2b)+(=2e210，v=q/a=0.35/(3.14 0.22)=2.79m/s，取 =1.0，v00，代入得則：gvdllpgppgpba2)b+

22、1(+h=2e21s式中pgppgpba是斷面 b b 的真空值，它滿足即，7m=hvpgppgpbav2e21sh2)b+1(+hgvdll故虹吸管的最大安裝高度：gvdll2)b+1 (hh2e21vsm06.5=8 .9279.2)55.0+5 .2+4 .05+100.22+(17=212 2、 底寬 b = 1.5 m 的矩形明渠， 通過的流量為q = 1.5 m3/s， 已知渠中的水深h = 0.4 m，則判斷該處水流的流態。（7 分）解：求臨界水深hk：q=q/b=1.5/1.5m3 (sm)= 1m3 (sm) mhk407.0=9.811=gq=3232用臨界水深判別：hohk，所以下游水流是緩流。cchchti = 01 1 t t 0 0 14 根據能量方程，以渠道底為基準面，對斷面1 1 和 t t 建立