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1、水力学作业1(第1、2章)一、 单项选择题 （每小题3分，共计12分）1.静止液体中同一点各方向的静水压强 （ a ） a 、大小相等; b 、大小不等; c、仅水平方向数值相等; d、铅直方向数值为最大 。2.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。3.液体只受重力作用，则静止液体中的等压面是 （ b ） a、任意曲面； b、水平面 c、斜平面； d、旋转抛物面。4.液体中某点的绝对压强为88kN/m2，则该点的相对压强为 （ b ）a、10 kN/m2 b、-10kN/m2 c、12 kN/m2 d、-12 kN/m2二、 填空题 （每小题3分
2、，共计9分）1.牛顿内摩擦定律适用的条件是 层流运动 和 牛顿流体 。2.液体中某点的相对压强值为20kN/m2，则该点的绝对压强值为 118 kN/m2，真空度为 不存在 。3.当压力体与受压面位于同一侧，则铅垂方向作用力的方向是向 下 。三、 判断题 （每小题3分，共计9分）1.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。 （）2.图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点 C重合。 （） 3.静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。 （）四、 问答题 （每小题5分，共计10分）1.液体的基本特征是什么？答：液体的基本特征是易流动、不易被压缩、均匀等向的连续介质。2.什么是液体的粘滞
3、性？它对液体运动有什么影响？答：对于流动的液体，如果液体内部的质点之间存在相对运动，那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生，我们把液体的这种特性称为粘滞性；由于粘滞性的存在，液体在运动过程中要克服粘滞助力作功而消耗能量，所以粘滞性是液体在流动过程中产生能量损失的根源。五、 作图题（每小题5分，共计10分）1.试绘制图中AB面上的静水压强分布图2.试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图 题 5 1 题 5 - 2六、 计算题 （共4题，计50分）1. 如图所示，平板在水面上作水平运动，速度为v=10cm/s，平板与下部固定底板的距离为=1mm，平板带动水流运动速
4、度呈直线分布，水温为20C，试求：作用平板单位面积上的摩擦力。 （12分） 解:因为水流运动速度呈直线分布，则流速梯度为常数，即：du/dy=0.1/0.001=100查表1-1，温度为20时水的动力粘滞系数为：=1.00210-3Ns/m2根据牛顿内摩擦定律，平板单位面积上的摩擦力为：=（du/dy）=1.00210-3100=0.1002N2. 图示为复式比压计，各点的高度如图所示，已知油的密度为油=800kg/m3，水银的密度为水的密度13.6倍，求A，B两点的压强差。 （12分） 解:图中等压面为C-C，D-D，E-E。计算如下：PC=PA+水g0.5PD=PC 汞g0.2PE=PD
5、+油g0.3PB=PE 水g0.6汞g0.4PB= PA+水g0.5汞g0.2+油g0.3 水g0.6汞g0.4PAPB=水g0.1+汞g0.6油g0.3=19.80.1+13.619.80.60.89.80.3=78.596KN/m23. 如图所示矩形挡水闸AB，已知水深h=3 m，板的宽b2.5m，求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处的水深。 （12分）解: 依题意作用在闸门AB上的静水总压力FP应为：Fp=pcA=ghcA=pg(h/2)hb=1/2pgh2b=1/219.8322.5=110.25KN静水总压力Fp的作用点为：即总压力的作用点位于水面下2米处。 4. 图示
6、为溢流坝上的弧型闸门。已知R=6m，弧门宽B=5m，=60，试求：（1）作 用在弧型闸门上的静水总压力。 （10分）（2）静水总压力作用点hD的位置。（4分）解：（1）计算水平分力：计算垂直分力：垂直分力等于压力体eabB的水重。长方形abce面积=aeec=4(6 - 6cos60o)=12m2扇形eoB的面积=(60/360) R2=(1/6) 3.1462=18.84 m2三角形coB的面积=(1/2) Bcco=(1/2) 6sin60o6cos60o=7.79 m2压力体eabB的体积=（12+18.84 - 7.79）5 =115.25m3所以，垂直分力Fpz = pgv = 19
7、.8115.25=1129.5KN（反向向上）闸门上的静水总压力（2）Fp和水平线的夹角为，=33.90o因为曲面是圆柱面的一部分，各点压强都垂直于圆柱面，且同通过圆心O点，所以总压力Fp的作用线必通过O点，Fp的作用点距水平面的距离：hD=4+Rsin=4+6sin33.90o=7.35m电大天堂【水力学（B）】形考作业二： (第3、4章)一、 单项选择题 （每小题2分，共计10分）1、紊流粗糙区的水头损失与流速成 （ b ） a、一次方关系； b、二次方关系； c、1.752.0次方关系；d、不能确定2、已知液体流动的沿程水头损失系数与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于
8、 （ c ） a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R =（ b ） a、8 b、4 c、2 d、1 4、已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为 （ a ）a、2 b、1 c、0.5 d、0.255、层流断面流速分布规律符合 （ c ）a 、对数分布； b 直线分布； c、抛物线分布； d、 椭圆分布 。二、 填空题 （每小题2分，共计8分）1、恒定流时流线与迹线 重合 。2、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 。3、雷诺试验揭示了液体
9、存在_层流_和_紊流 _两种流态，并可用 临界雷诺数 来判别液流的流态。4、在等直径长直管道中，液体的温度不变，当流量逐渐增大，管道内的雷诺数Re将逐渐 增大 。三、 判断题 （每小题2分，共计16分）1、根据连续性方程，流速与过流断面面积成正比。 （）2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 （） 3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流 （） 4、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。 （） 5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。 （）6、层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。 （）7、根据达西公式hf =，层流沿程水头损失与流速平方成正比。（
10、）8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。 （）四、 问答题 （每小题5分，共计10分）1、 有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？答：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。2、 根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数在不同流态的变化规律。答：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，仅是Re的函数；在紊流光滑区=f1（Re）； 过渡区=f2（Re，/d）；粗糙区=f3（/d），紊流粗糙区又称为阻力平
11、方区。五、 计算题 （共5题，计56分）1、 管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度= 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ （8分） 解：（1）运动粘度= 0.0101 cm2/s，而管道截面积A=d2/4，=Q/A，则管道流动的雷诺数：管道水流为紊流。（2）管道流动的雷诺数，故可知水温、流量不变，管径扩大3倍后的雷诺数将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，管中水流是层流。 2、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至
12、水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水头损失系数=0.2，取动能校正系数=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 （ 12分） 解：（1）以管嘴出口为基准面，对水面1和管嘴出口2列能量方程，得：由h=5 m，=0.2，=1得=9.04m/s(2) 以管嘴出口为基准面，管嘴出口2和水面3列能量方程，得：由=9.04m/s，=1得3 、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d1 =5cm，d2=2cm，1断面与喉管断面的测压管水头差为h =5cm ，如果文丘里管流量计流量修正系数=0.98，求管路中通过流量Q为多少？（不计水头损失） （12分）解：计算文丘里管常数：管路中通过的流量：4、某水平管路的直径d1=7.5cm，管内流速v1=0.70m/s，管路末端接一渐缩喷嘴通入大气（如图）。喷嘴出口直径d2=2.0cm，用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2，求水流对喷嘴的水平作用力F（取动量校正系数为1） （12分）解：取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面，根据连续方程得：对喷嘴建立x方向的动量方程，=1得：pA1 F=Q(v2x v1x)F= pA1 Q(v2 v1)
