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西南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院(0744)水力學(xué)作業(yè)題及答案一:論述題1、何為水躍?何為水跌?答:水躍是明渠水流由急流(hhk)過(guò)渡時(shí)短流程內(nèi)的一種水面急劇躍升的局部水力現(xiàn)象;水跌是明渠水流由緩流過(guò)渡到急流,水面急劇降落的局部水力現(xiàn)象。2: 恒定流一定是均勻流”,這種說(shuō)法是否正確?為什么?答:這種說(shuō)法錯(cuò)誤的。均勻是相對(duì)于空間分布而言,恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過(guò)一變直徑管道時(shí),雖然是恒定流,但它不是均勻流。3:正常工作條件下,作用水頭、面積相同的孔口和圓柱型外管嘴的出流能力是否相同?為什么?答:正常工作條件下,作用水頭、面積相同的孔口和圓柱型外管嘴的出流能力不同,管嘴出流大于孔口出流,其原因是圓柱型外管嘴的收縮斷面處出現(xiàn)真空,加大了出流能力。4:簡(jiǎn)述雷諾數(shù)Re、弗勞德數(shù)Fr的物理意義。答:(1)雷諾數(shù)的力學(xué)意義:表征慣性力作用與粘性力作用的對(duì)比;(2)弗勞德數(shù)的力學(xué)意義:表征慣性力作用與重力作用的對(duì)比;(3)弗勞德數(shù)的能量意義:表征斷面平均動(dòng)能的二倍與斷面平均勢(shì)能的比值。5、簡(jiǎn)述明渠均勻流的形成條件和特征。答:明渠均勻流的形成條件:根本(力學(xué))條件:重力沿流向的分量=邊壁摩阻力。具體條件:1. 水流應(yīng)為恒定流;2. 流量沿程不變;3. 渠道必須是長(zhǎng)而直的棱柱形順坡渠道;4. 糙率n沿程不變;5. 渠道中無(wú)建筑物的局部干擾。明渠均勻流的水力特征為:1. 等深流動(dòng):h1=h2=h;2. 等速流動(dòng):V1=V2=V;3. 總水頭線 / 水面線 / 渠底線,J=Jp=i。6、何為長(zhǎng)管?何為短管?答:是根據(jù)管路中沿程水頭損失加流速水頭與局部水頭損失所占的比重分為長(zhǎng)管、短管。(1)長(zhǎng)管:水頭損失以hf為主,(局部損失和速度水頭)在總損失中所占比重很小,可忽略不計(jì)或可按hf的百分?jǐn)?shù)計(jì)算的管道。(2)短管:局部損失和速度水頭在總損失中占有一定的比重,計(jì)算時(shí)不能忽略的管道。7、.圖示圓弧形閘門AB(1/4圓), A點(diǎn)以上的水深H1.2m,閘門寬B=4m,圓弧形閘門半徑R=1m,水面均為大氣壓強(qiáng)。確定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。解;水平分力;Px=POAx=74.48KN鉛垂風(fēng)力;Py=YXV=85.65KN靜水總壓力;P2=Px2+Py2 , P=113.50KNtan=Py/px=1.15 =490合力作用線通過(guò)圓弧形閘門的圓心。8、圖示一跨河倒虹吸管,正方形斷面面積為 A=0.64 m2,長(zhǎng) l =50 m,兩個(gè) 30。折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為1=0.2,2=0.5,3=1.0,沿程水力摩擦系數(shù)=0.024,上下游水位差 H=3m。求通過(guò)的流量 Q ?解;按短管計(jì)算,取下游水面為基準(zhǔn)面,對(duì)上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程;計(jì)算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù);將參數(shù)代人上式計(jì)算,可以求解得到; 即倒虹吸管內(nèi)通過(guò)的流量為2.662m3/s9、有一梯形渠道,底寬 b =10 m,水深 h = 3 m,邊坡為 1:1,糙率 n = 0.014,底坡i=0.001。如流動(dòng)在紊流粗糙區(qū) ,求通過(guò)的流量Q。答;通過(guò)的流量為144.93m3/s10、.如圖所示,消防水管直徑d1=0.15m,噴嘴出口直徑d2=0.03m,設(shè)計(jì)流量Q=0.03m3/s。噴嘴和管路用法蘭盤(pán)連接并用螺栓固定。不計(jì)水頭損失,試求螺栓所受的總拉力。11、流線和跡線的區(qū)別和聯(lián)系是什么?答;區(qū)別;跡線是單個(gè)液體質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)段內(nèi)不同時(shí)刻的流動(dòng)軌跡線。流線是同一瞬間時(shí)由連續(xù)的一系列液體質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的流動(dòng)方向線。 聯(lián)系;恒定流時(shí),流線與跡線重合。12、何為連續(xù)介質(zhì)模型?水力學(xué)研究中引入連續(xù)介質(zhì)模型的可行性和必要性是什么?答;連續(xù)介質(zhì)模型;假設(shè)液體是一種充滿其所占據(jù)空間的毫無(wú)空隙的連續(xù)體。引入可能性;水力學(xué)所研究的是液體在外力作用下的機(jī)械運(yùn)動(dòng),而不研究其微觀運(yùn)動(dòng)。在常溫下,水相鄰分子間的距離與我們所要研究的液流特征尺度相比是極其微小的。引入必要性;有了連續(xù)介質(zhì)假設(shè),就可以擺脫分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,在研究液體的宏觀運(yùn)動(dòng)時(shí),就可以將液體視為均勻的連續(xù)體,其每個(gè)空間點(diǎn)和每個(gè)時(shí)刻都有確定的物理量,且都是空間和時(shí)間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)。這樣,我們就可以運(yùn)用連續(xù)函數(shù)的方法來(lái)分析液體的平衡和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。13、“恒定流一定是均勻”,這種說(shuō)法是否正確?為什么?答;這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。均勻想相對(duì)于空間分布而言,恒定是相對(duì)于時(shí)間而言。當(dāng)流量不變通過(guò)一變直徑管時(shí),雖然是恒定流,但他不是均勻流。二:填空題1、在緩坡、陡坡、臨界坡、平坡、負(fù)坡五種底坡明渠中,不能夠發(fā)生均勻流的底坡是; 平坡、負(fù)坡2、水在直徑為1cm的圓管中流動(dòng),流速v=1m/s,運(yùn)動(dòng)粘度=0.01cm2/s,雷諾數(shù)等于; 10000 ,水流為 紊 流。3、水平射流量為Q、以速度V射向固定平板,則射流對(duì)平板的水平作用力F為;F=QV(方向水平向右)4、明渠均勻流的力學(xué)特征是:重力沿流程的分量=邊壁摩阻力。5、當(dāng)管道尺寸及粗造度一定時(shí),隨著流量的加大,紊流流區(qū)的變化是;光滑區(qū)過(guò)度粗糙區(qū)粗糙區(qū)。6、紊流過(guò)水?dāng)喽系牧魉俜植急葘恿鬟^(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植迹痪鶆?。三:?jiǎn)芜x題。1、莫迪圖 ( A )A:適用于層流、紊流各流區(qū)B:只適用于紊流光滑區(qū)C:只適用與紊流過(guò)渡區(qū)D:只適用于阻力平方區(qū)2、堰流的流量Q與堰前水頭的H( C )成正比。 A:1次方 B:2次方 C:3/2次方 D:1/2次方3、圓管粗糙紊流中,沿程水頭損失與斷面平均速度的( D )A:0.5次方成正比B:1.0次方成正比C:1.75次方成正比D:2.0次方成正比4、平衡液體中的等壓面必為( D )A:水平面 B:斜平面 C:旋轉(zhuǎn)拋物面 D:與質(zhì)量力相正交的面5、液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為100kN/m2,則該點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)為( B )A: 1 kN/m2 B:2 kN/m2 C:5 kN/m2 D:10 kN/m26、按是否考慮液體的粘滯性,可將液體分為( D )A:牛頓液體與非牛頓液體; B:連續(xù)液體與非連續(xù)液體C:可壓縮液體與不可壓縮液體 D:理想液體與實(shí)際液體7、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:18、牛頓流體具有( B )A:擴(kuò)散并充滿整個(gè)容器的特性B:在任何切應(yīng)力作用下不能維持靜止?fàn)顟B(tài)的特性C:實(shí)際上絕對(duì)不可壓縮的性質(zhì)D:切應(yīng)力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)的性質(zhì)9、水的動(dòng)力粘度隨溫度的升高而( B )A:增大 B:減小 C:不變 D:不定10、下列說(shuō)法中,正確的說(shuō)法是 ( B )A:理想不可壓均質(zhì)量重力流體作定常或非定常流動(dòng)時(shí),沿流線總機(jī)械能守恒B:理想不可壓均質(zhì)重力流體作定常流動(dòng)時(shí),沿流線總機(jī)械能守恒C:理想不可壓均質(zhì)重力流體作非定常流動(dòng)時(shí),沿跡線總機(jī)械能守恒D:理想可壓縮重力流體作非定常流動(dòng)時(shí),沿流線總機(jī)械能守恒11、圓管紊流中的上臨界雷諾數(shù) ( D )A;是紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù) B;是層流和紊流的主要判別參數(shù)C;等于2300 D;對(duì)流態(tài)判別作用不大12、管軸高程沿流向增大的等直徑管道,其管軸壓強(qiáng)沿流向( B ) A;增大 B;減小 C;不變 D;不定四:判斷題1、滲流達(dá)西定律適用的條件是恒定均勻?qū)恿鳚B流,并且無(wú)滲透變形。 2、紊流切應(yīng)力包含粘滯應(yīng)力和雷諾應(yīng)力,故紊流的沿程能量損失高于層流。 3、園管中層流的雷諾數(shù)必然大于000。 4、漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的測(cè)壓管水頭都相同。 5、水力粗糙管道

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