水力学练习题第四章
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第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失
1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 λ 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。 ( )
2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 ( )
3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 ( )
4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。 ( )
5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。 ( )
6、'
'y
u x u ρτ
-=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 ( )
7、临界雷诺数随管径增大而增大。 ( ) 8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。 ( ) 9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 ( ) 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 ζ 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 ( ) 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 ( ) 11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。 ( ) 12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流，也适用于明渠水流。 ( ) 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。 ( ) 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 ( ) 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 ( ) 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 ( ) 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 ( ) 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。 ( ) 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。 ( ) 20、紊流的脉动流速必为正值。 ( ) 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 ( ) 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 ( ) 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 ( ) 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 ( ) 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 ( ) 26、当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。 ( ) 27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。
28、按普朗特动量传递理论， 紊流的断面流速分布规律符合 ( ) ( 1 ) 对数分布 ； ( 2 ) 椭圆分布 ； ( 3 ) 抛物线分布 ； ( 4 ) 直线分布 。 29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ； ( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。
30、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ； ( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。
31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 λ 的关系为 ( ) ( 1 ) C 与 λ 成正比 ； ( 2 ) C 与 1/ λ 成正比； ( 3 ) C 与 λ2 成正比； ( 4 ) C 与 λ1
成正比 。
32、A 、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A 管为热水，B 管为冷水，则两管流量 ( ) ( 1 ) qvA > qvB ; ( 2 ) qvA ＝ qvB ; ( 3 ) qvA < qvB ； ( 4 )不能确定大小 。
33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 ( ) ( 1 ) 管壁 ； ( 2 ) 管中心 ； ( 3 ) 管中心与管壁之间 ； ( 4 ) 无最大值 。
34、粘滞底层厚度 δ 随 Re 的增大而 ( ) ( 1 ) 增大 ； ( 2 ) 减小 ；( 3 ) 不变 ； ( 4 ) 不定 。
35、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，则三者的边壁切应力0τ的相互关系如下，如果沿程阻力系数λ也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下：( )
( 1 )
τ0圆 > τ0方 > τ0矩 ，q v 圆 > q v 方 > q v 矩 ； ( 2 ) τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； ( 3 ) τ0圆 > τ0方 > τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； ( 4 ) τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 > q v 方 > q v 矩 。
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36 ( ) ( 1 ) 断面流速分布规律相同 ； ( 2 ) 断面上切应力分布规律相同 ； ( 3 ) 断面上压强平均值相同 ； ( 4 ) 水力坡度相同 。
37、紊流内部结构分区的判别参数是 ( ) ( 1 ) 管壁绝对粗糙度 ； ( 2 ) 管壁相对粗糙度 ； ( 3 ) 粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比 ； ( 4 ) 雷诺数 。
38、图示两管道的管长 L 、管径 d 、流量 qv 及水温均相同，但测压管 水面差 h1 >h2 ,则两管糙率 n1 与n2 的关系为( )
( 1 ) n1 > n2； ( 2 ) n1 < n2 ； ( 3 ) n1 = n2 ； ( 4 ) 无法确定 。
39、谢才系数 C 的量纲是： ( )
( 1 ) L ； ( 2 ) 1
2
1-T L ； ( 3 ) 2
11
T L -； ( 4 ) [ 1] 无量纲量。
40、如图A 、B 二种截面管道，已知二管长度相同，通过流量相同，沿程水头损失系数相同，则二管道的沿 程水头损失 ( ) ； ( 2) hfA = hfB ； ( 3) hfA < hfB ； ( 4) 尚不能确定大小。
( )
( 1) 一条流线 ； ( 2) 一条迹线 ； ( 3) 有旋流动与有势流动的分界线； ( 4) 层流与紊流的分界线。
42、紊流附加切应力y x u u ''-=ρτ等号右端的负号是由于_____________________________。
43、圆管沿程水头损失系数 λ 的影响因素分别是：
层流 λ＝f ( ) 紊流光滑区 λ＝f ( ) 紊流过渡区 λ＝f ( ) 紊流粗糙区 λ＝f ( )
44、水流临界雷诺数可以作为判别流动形态的准则数。圆管流的临界雷诺数Re=_________________，明槽流的临界雷诺数 Re=_________________。
45、在紊流光滑区，沿程水头损失系数 λ 与相对粗糙度无关的原因是______________________________________________________________.。
46、紊流形态可分为三个流区，其判别标准是：光滑区________________，过渡区__________________， 粗糙区 _________________________。
47、底宽与水深均为 a 的矩形断面明渠和边长为 a 的正方形管道中通过水流时，假定水力坡度 相同，试求它 们的边壁切应力之比 21 ττ;再假定沿程水头损失系数 λ 亦相同，求它们的流量之比 q v1／q v2。 （
3421=ττ； 3
2
q q 21=νν）
48、动力粘滞系数为 μ 的液体在宽度为 b 的矩形断面明渠中作层流运动。已知液体深度为 h ，流速分别方程 v=v0[1-(y/h)2] ，式中 v 0 为表面流速。坐标 y 由液面铅直向下。若 μ、b 、v 0 为已知，求：(1) 断面平均流速； (2) 渠底切应力。 （(1)=v 0u 3
2
(2) τ底 =h u 20μ ）
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49、导出直径为 d 的圆管的沿程水头损失系数 λ与管壁糙率 n 之间的关系式。设水流处于阻力平方区。（3
12d
g n 7.12=λ）
50、圆管中的流速分布为7
10m )
r /r 1(u u -=。式中：m u 为管中最大流速；0r 为管道半径，r 为任一液层处的半径。
试计算：(1)断面平均流速 v 与 m u 的比值； （0.817）
(2)点流速恰等于断面平均流速处的半径cd r 与0r 的比值。 （0.757）
51、有一圆形断面输水隧洞，长度 L=500 m ，直径 d=5 m 。当通过流量 qv=200 m 3/s 时，沿程水头损失 hv=7.58 m 。求沿程水头损失系数λ。 （0.0143）
52、图示为一倾斜放置的等直径输水管道。已知管径 d=200 mm ，A 、B 两点之间的管长 l=2 m ，高差 ?z=0.2 m 。油的重度 ρg=8600 N/m 3。
求：(1) A 、B 两点之间的沿程水头损失h f ； （0.0245m ） (2)A 、B 两点的测压管水头差； （0.0245m ）
(3)圆管边壁的切应力 τ0，并绘出圆管断面的切应力分布图。 （6N/m 2）
d = 100 mm ，长度 l = 10 m ，沿程水头损失系数 λ = 0.037，转弯的局部 水头损失系数 ξ = 0.29，现取消两弯段，但管长和管段两端的总水头差均不变。问流量能增加百分之几？ （7.6%）
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54、流速由 v1 变为 v2 的突然扩大管道，为了减小水头损失，可分为两次扩大，如图所示。问中间段流速 v 取多
大时，所产生的局部水头损失最小？比一次扩大的水头损失小多少？（)v v (21v 21+=；2j h =]g
2)
v v ([212
21-）
55、如图管道出口段长 l = 2 m ，d = 0.1 m ，通过 ρ = 1000 kg/m 3 的流体，流量 q v = 0.02 m 3/s ，已知 h = 1.8 m ，求 1)
管道壁面切应力 τw ；2) 该管段的沿程水头损失系数 λ 。 （ 44.23=w τN/m 2
； 03.0=λ）
56、在直径 d = 32 mm 的管路中，流动着液压油，已知流量为 3 l/s ，油液运动粘度 υ = 30 ? 10-2 cm 2/s ，试确定 ：1) 流动状态 ; 2) 在此温度下油的临界速度。 （紊流 ；c v =1.88 m/s ）
57、用管径 d = 75 mm 的管道输送重油，已知 ρg 1 = 8.83 kN/m 3，运动粘度 ν1 = 0.9 cm 2/s ，如在管轴线 上装水银压差计的毕托管，水银液面高差 hp = 20mm ，求重油流量。 ρg 2 = 133.38 kN/m 3 (下标 1为油，下标 2 为 水银) （21.5q v = l/s ）
58、圆管直径 d = 15 cm ，平均流速 v = 1.5 m/s ，水温 t = 18。
C ，ν = 0.01062 cm 2/s ，已知沿程阻力系数 λ = 0.03，试求粘滞底层厚度。若水流速度提高至 3.0 m/s ，δ0 如何变化？又若流速不变，管径增大到 30 cm ，δ0又 如何 变化？(δ0 =
λ
Re 8.32d ) （1) δ0=0.0134 cm 2) δ0=cm 0067.0 3) δ0=cm 0134.0）
59、油的流量 q v = 7.7 ml/s ， 通过直径 d = 6 mm 的细管， 在 l = 2 m 长的管段两端装有水银压差计， 压差计读数 h = 18 cm ，已知水银 ρhg = 133.38 kN/m 3，油的 ρog = 8.43 kN/m 3，求油的运动粘度。 （/s cm 54.02=ν）
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60、水平管直径 d=100 mm ，管中装一蝶阀。为测定蝶阀的局部水头损失系数 ζ，在蝶阀前后设有 U 形水 银压差计，如图所示，当管中通过流量 q v =15.7 升/秒时，水银柱高差 h=500 mm ， 设沿程水头损失 可以 不计，求蝶阀在该开度时的局部水头损失系数。 （09.3=ζ）
61、适用时均流速分布的指数型公式 n h y v v )(max =，证明二元明渠流的动能校正系数为 n
n 31)1(3
++=α。 式中 max
v 为断面上时均最大流速，h 为水深，y 为从壁面到该点的距离，n 为指数。
62、证明在推导圆管突然扩大局部水头损失过程中，如果考虑壁面摩擦力(单位面积上的摩擦力为 τ0)和沿程损 失 ， 所得结果与略去摩擦力和不计沿程损失的结果相同。
63、若沿程水头损失系数 λ 被取值的误差为±20%，问当 hf 为常数时，相应计算出的流量误差有多大？ （10%）
64、某灌溉系统的塑料管道，管径 d=50 mm ，管长 l=5 m 。已测得 20 秒内出口出水量为 200 升，管道首末测 压管水头差为 0.5 m ，求管道糙率 n 和相应的沿程水头损失系数 λ。 （00849.0=λ； 005.0n =）
65、图示管道出口段长 l=10 m ，直径 d=0.1m ，通过密度 ρ=1000 kg/m 3的流体，流量 qv=0.02 m 3/s 。已知 h=0.2 m ，hm=0.1 m ，ρHg=13.6ρ，求：1)管道壁面切应力 τw ；2) 该管段的沿程水头损失系数 λ 。 （2N/m 97.25；0.032）
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66、某管道的直径mm d 100=，通过流量s m Q /004.03=的水，水温为200C ；该管通过相同流量的重燃油，其运动粘度s m /105.124-?=ν，试判断以上两种情况的流态。
67、有一梯形断面的排水沟，底宽cm b 70=，断面的边坡系数为1：1.5（如图示）。当水深cm h 40=，断面平均流
速s cm /0.5=υ，水温为200
C ，试判别水流流态。如果水温和水深都保持不变，问断面平均流速减到多少时水流方为层流？ （V max =0.21cm/s ）
68、有一送风系统，输送空气的管道直径mm d 400=，管内的断面平均流速s m /12=υ，空气温度为100C 。试判断空气在管内的流动形态。如果输气管的直径改为100mm ，求管道内维持紊流时的最小断面平均流速。（v C =0.282m/s ）
69、在水深为h 的宽矩形明槽中，水流维持恒定均匀紊流，利用紊流普适流速分布律公式（4-2-23）推导宽矩形明槽断面平均流速υ的表达式κ=-*/u v u max ，并计算水面以下何处的时均点流速等于其断面平均流速。
70、用高灵敏度的测速设备测得水流中A 点的纵向和垂向的瞬时速度x u 和y u ，见下表，表中数据是每隔0.5s 测得的结果。断面平均流速为2.02m/s ，试计算该点的（1）时均流速x u 和y u ；（2）纵向和垂向的相对紊动强度；（3）紊动附加切应力'
yx τ。如果A 点的流速梯度s dy u d y /26.0=，求A 点的混合长度l 。涡粘度（即紊动动力粘性系数）
η及涡运动粘度（即紊动运动粘性系数）ε，水温为200C ，试将η、ε与νμ,相比较，两者差别究竟有多大？
（（1）2.02m/s ；0；（2）0.111；0.0677；（3）27.33N/m 2
；（4）0.6364m ；105NS/m 2
；0.1053m 2
/s （5）51005.1?）
71、有一供实验用的圆管，直径为15mm ，今进行沿程水头损失试验，量测段管长为 4.0m ，试问：（1）当流量
s /m 00002.0Q 3=时，水流所处的流态，并计算该量测段的沿程水头损失；（2）当水流处于由紊流至层流的临界转
变点时，量测段的流量和沿程水头损失各为多少？设水温为400C 。（（1）0.0103m ；（2）0.000037m 3/s ；0.0191m ）
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72、直径mm 300d =的管道长km 5l =，输送重度3m /kN 66.9=γ的重油，其重量流量h /kN 2373G =（h 为小时），试计算油温从C 10t 01=（运动粘度s /cm 2521=ν）变到C 40t 02=（s /cm 5.122=ν）时，管道的损失功率的变化。并说明你做完此题后得到的启示。 （h f1=438m,N 1=289KW, h f2=23.6m, N 2=17.35KW ）
73、半径mm r 1500=的输水管在水温C t 015=下进行试验，所得数据为断面平均流速s m v /0.3=及沿程水头损失系数015.0=λ。求（1）05.0r r =和0r =处的切应力；（2）如果流速分布曲线在05.0r r =处的时均流速梯度为4.34/s ，该点的粘性切应力和紊流附加切应力；（3）设混合长度l 采用沙特克维奇公式0
1r y
y l -=κ，试求05.0r r =处的混
合长度和卡门常数κ。
（(1) =8.45Pa , τ=0(r=0时)；(2)τ1=4.94×10-3
Pa , τ2=8.445Pa ；(3)l=0.021m, κ=0.39597）
74、若要一次测得圆管层流的断面平均流速，试问比托管应放在距离管轴多远处？ （r=0.707r 0）
75、有三个管道，其断面形状分别为如图示的圆形、正方形和矩形，它们的过水断面积相等，水力坡度也相等。试求：（1）三者边壁上的平均切应力之比；（2）当沿程水头损失系数λ相等时，三者的流量之比。 （（1）1.0:0.886:0.837；（2）1.0:0.9461:0.915）
76、推求圆管和宽矩形明槽在层流流速分布条件下的动量修正系数'α。 （α’
圆管
=1.33 , α
’
宽矩形
=1.2）
77、若圆管紊流光滑区的流速分布服从指数规律，即有()n
r y u u 0max =。求证动能修正系数α和动量修正系数'α分
别为：()()()()
23134213
3
++++=
n n n n α 和 ()()()
124212
'
+++=
n n n α
,并推求混合长度l 的数学表达式.
78 、推求指数流速分布条件下的宽矩形明槽的'
,αα及混合长度l 的表达式. （α
=
1
n 3)1n (3++ , α
’
=
1
n 2)1n (2++）
79 、根据例题4-12所提供的数据,计算从左水箱到右水箱的连接管的所有水头损失的数据,绘制水头线图.
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80 、有甲乙两输水管,甲管直径为200mm,当量粗糙度为0.86mm,流量为0.00094m 3;乙管直径为40mm,当量粗糙度为0.19mm,流量为0.0035m 3,水温为150C,试判别两根管中水流处于何种流区。如果处于水力光滑区请用布拉休斯公式计算λ;如果处于过渡区可先用Jain 公式计算λ.最后计算两管的水力坡度J 。 （甲管:光滑区 J=0.00000852；乙管:紊流过度区,λ=0.0311 ,J=0.308）
81 、有三根直径相同的输水管,直径mm 100d =,通过的流量均为s m Q /015.03=,管长均为m 1000l =,各管的当量粗糙度分别为mm 3,mm 4.0,mm 1.0321=?=?=?,水温为200C,用查穆迪图的方法求各管中的沿程水头损失f h ,水力坡度J ,摩阻流速*u 和各管中的损失功率. （h f1=38.7m,J 1=0.0387 ,u *1=0.0974m/s,N 1=5.689KW ； h f2=55.837m,J 2=0.0558 ,u *2=0.117m/s,N 2=8.207KW ； h f3=106.1m,J 3=0.106 ,u *3=0.161m/s,N 3=15.6KW ）
82、试根据圆管层流中的Re 64=λ公式，水力光滑管中25.0Re 3164.0=λ公式及完全粗糙区的()
25
.011.0d ?λ=分
析沿程水头损失f h 与断面平均流速υ之间的关系。
83、有一梯形断面的渠道，已知：底宽m b 10=，均匀流水深m h 3=，边坡系数1：1，渠道的粗糙系数（即糙率）
02.0=n ，通过的流量s m Q /393=，试求在每公里渠道长度上的水头损失及摩阻流速和沿程水头损失系数。
（每千米长渠上损失沿程水头0.148m,u *=0.0553m/s,λ=0.0245）
84、如图示有两个水池。其底部以一水管连通。在恒定的水面差H 的作用下，水从左水池流入右水池。水管直径mm 500d =，当量粗糙度mm 6.0=?，管总长m 100l =，直角进口，闸阀的相对开度为85，900缓弯管的转变半径d 2R =，水温为200C ，管中流量为s m /5.03。求两水池水面的高差H 。可以认为出水池（即右水池）的过水断面面积远大于水管的过水断面面积。 （3.81m ）
85、设计一给水管道，其直径d 已定，今就其长度l 研究Ⅰ和Ⅱ两种方案，第Ⅱ方案比第Ⅰ方案短25%。若水塔的水面高程不变，另因水管都很长，可以不计局部水头损失和流速水头，试就光滑管和完全粗糙管两种流区情况分别推求两种方案的流量比Q Ⅱ/Q Ⅰ。 （光滑管区 Q Ⅱ/Q Ⅰ=1.179,粗糙区Q Ⅱ/Q Ⅰ=1.155）
86、如图示用水泵从蓄水池中抽水，蓄水池中的水由自流管从河中引入。自流管长m l 201=，管径mm 150d 1=，吸水管长m l 122=，管径mm 150d 2=，两管的当量粗糙度均0.6mm ，河流水面与水泵进口断面中点的高差m 0.2h =。自流管的莲蓬头进口，自流管出口入池，吸水管的带底阀的莲蓬头进口以及吸水管的缓弯头的局部水头损失系数依
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次为3.0,0.6,0.1,2.04321=ξ=ξ=ξ=ξ，水泵进口断面处的最大允许真空高度为6.0m 水头高。求最大的抽水流量。水温为200
C 。 （Q=0.04126m 3
/s ）
87、有一圆形断面有压隧洞，长m 200l =，通过流量s /m 700Q 3=，如果洞的内壁不加衬砌，其平均直径m 8.7d 1=，糙率033.0n =；如果用混凝土衬砌，则直径m 0.7d 2=，糙率014.0n =；试问衬砌方案比不衬砌方案沿程水头损失减少几多？ （h f1- h f2=19.21-6.16=13.05m ）
88、某新铸铁管路，当量粗糙度mm 3.0=?，管径mm 200d =，通过流量s /m 06.0Q 3
=，管中有一个900
折角弯
头，今欲减少其水头损失拟将900折角弯头换为两个450折角弯头，或者换为一个缓弯900
角弯头（转弯半径m 1R =），
水温为200
C 。试求：（1）三种弯头的局部水头损失之比；（2）每个弯头相当于多少米长管路的沿程水头损失。 （(1)ζ1=1.1, ζ2=0.35, ζ3=0.1316,(2)l 1=4.78m, l 2=3.04m, l 3=0.57m,）
89、直径cm 1d =的小球，在静水中以匀速s /m 4.0v =下沉，水温为200C ，试求：（1）小球受的阻力F ；（2）小球的比重s 。 （(1)F=0.001963N (2)s=1.612）
90、利用公式（4-2-22），即紊流流核的普郎特普适速度分布律，推导其断面平均流速v 的表达式（4-2-24）。
水力学第二章课后习题测验答案
2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h =1.8m ，液体的密度为850kg/m 3，求液面压 强。 解：08509.807 1.8a a p p gh p ρ=+=+?? 相对压强为：15.00kPa 。 绝对压强为：116.33kPa 。 答：液面相对压强为15.00kPa ，绝对压强为116.33kPa 。 2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2，压力表中心比A 点高0.4m ，A 点在水下1.5m ，， 求水面压强。 解：0 1.1a p p p g ρ=+- 4900 1.110009.807a p =+-??
5.888a p =-（kPa ） 相对压强为： 5.888-kPa 。 绝对压强为：95.437kPa 。 答：水面相对压强为 5.888-kPa ，绝对压强为95.437kPa 。 解：（1）总压力：433353.052Z P A p g ρ=?=??=（kN ） （2）支反力：()111333R W W W W g ρ==+=+??+??总水箱箱 980728274.596W =+?=箱kN W +箱 不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体g ρ?。而支座反力与水体 重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积g ρ?。 答：水箱底面上总压力是353.052kN ，4个支座的支座反力是274.596kN 。 2.14 盛满水的容器，顶口装有活塞A ，直径d =0.4m ，容器底的直径D =1.0m ，高h =1.8m ， 如活塞上加力2520N （包括活塞自重），求容器底的压强和总压力。
武大水力学习题第4章 层流絮流及水流阻力及水头损失剖析
第四章层流和紊流及水流阻力和水头损失 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数λ仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。() 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。() 3、紊流中存在各种大小不同的涡体。() 4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。() 5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。() 6、 ' ' y u x uρ τ- =只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。() 7、临界雷诺数随管径增大而增大。() 8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。() 9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。() 10、管道突然扩大的局部水头损失系数ζ的公式是在没有任何假设的情况下导出的。() 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。() 11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。() 12、公式gRJ ρ τ=即适用于管流，也适用于明渠水流。() 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。() 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。() 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。() 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。() 17、粘性底层的厚度沿流程增大。() 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ与断面平均流速 v 的平方成正比。() 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。() 20、紊流的脉动流速必为正值。() 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。( ) 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。() 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。() 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。() 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。() 26、当雷诺数 Re很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。() 27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而（） ⑴增大；⑵减小；⑶不变；⑷不定。 28、按普朗特动量传递理论，紊流的断面流速分布规律符合() (1 )对数分布；(2 )椭圆分布；(3 )抛物线分布；(4 )直线分布。 29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而()
水力学第四版课后答案
?第一章 绪论 １-２．２0℃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3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1－4．一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干? [解］ 在地球上静止时： g f f f z y x -===；0 自由下落时: 00=+-===g g f f f z y x ； 第二章 流体静力学 ２—1．一密闭盛水容器如图所示,U 形测压计液面高于容器内液面h ＝1.5m,求容器液面的相对压强。 ［解］ gh p p a ρ+=0 kPa gh p p p a e 7.145.1807.910000=??==-=∴ρ ２—３．密闭水箱,压力表测得压强为4900P ａ.压力表中心比Ａ点高０．5ｍ，A 点在液面下1.5ｍ.求液面的绝对压强和相对压强.
［解] g p p A ρ5.0+=表 Pa g p g p p A 49008.9100049005.10-=?-=-=-=ρρ表 Pa p p p a 9310098000490000 =+-=+=' 2．８绘制题图中AB 面上的压强分布图。 h 1 h 2 A B h 2 h 1 h A B 解: B ρgh 1 ρgh 1 ρgh 1 ρgh 2
A B ρg(h2-h1) ρg(h2-h1) B ρgh
水力学(闻德荪)习题答案第四章
选择题（单选题） 等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c ） （a ）1p =2p ；（b ）3p =4p ；（c ）1z + 1p g ρ=2z +2p g ρ；（d ）3z +3p g ρ=4z +4p g ρ。 伯努利方程中z +p g ρ+2 2v g α表示：（a ） （a ）单位重量流体具有的机械能；（b ）单位质量流体具有的机械能；（c ）单位体积流体具有的机械能；（d ）通过过流断面流体的总机械能。 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c ） p p 2 （a ）1p >2p ；（b ）1p =2p ；（c ）1p <2p ；（d ）不定。 黏性流体总水头线沿程的变化是：（a ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 黏性流体测压管水头线的沿程变化是：（d ） （a ）沿程下降；（b ）沿程上升；（c ）保持水平；（d ）前三种情况都有可能。 平面流动具有流函数的条件是：（d ） 无黏性流体；（b ）无旋流动；（c ）具有速度势；（d ）满足连续性。 4.7一变直径的管段AB ，直径A d =0.2m ，B d =0.4m ，高差h ?=1.5m ，今测得A p =302 /m kN ，B p =402/m kN ， B 处断面平均流速B v =1.5s m /.。试判断水在管中的流动方向。
解： 以过A 的水平面为基准面，则A 、B 点单位重量断面平均总机械能为： 4 2323010 1.0 1.50.40 4.89210009.80729.8070.2A A A A A p v H z g g αρ???? =++=++?= ?????（m ） 232 4010 1.0 1.51.5 5.69210009.80729.807 B B B B B p v H z g g αρ??=++=++=??（m ） ∴水流从B 点向A 点流动。 答：水流从B 点向A 点流动。 4.8利用皮托管原理，测量水管中的点速度v 。如读值h ?=60mm ，求该点流速。 解： 10 3.85 u = = ==（m/s ） 答：该点流速 3.85u =m/s 。 4.9水管直径50mm ，末端阀门关闭时，压力表读值为212 /m kN 。阀门打开后读值降至
工程流体水力学第四章习题答案
第四章理想流体动力学和平面势流答案 4－1 设有一理想流体的恒定有压管流，如图所示。已知管径12 1 2 d d =，2 1 2 d D =，过流断面1-1处压强p1>大气压强p a。试按大致比例定性绘出过流断面1-1、2-2间的总水头线和测压管水头线。 解：总水头线、测压管水头线，分别如图中实线、虚线所示。 4－2 设用一附有液体压差计的皮托管测定某风管中的空气流速，如图所示。已知压差计的读数h＝150mmH2O，空气的密度ρa =1.20kg/m3，水的密度ρ =1000kg/m3。若不计能量损失，即皮托管校正系数c=1，试求空气流速u0。 解：由伯努利方程得 2 00 2 s a a p u p g g g ρρ += a 2() s p p u g g ρ - =（1） 式中 s p为驻点压强。 由压差计得 0s p gh p ρ += s p p gh ρ -=（2） 联立解（1）（2）两式得 a a 1000 2229.80.15m/s49.5m/s 1.2 gh h u g g g ρρ ρρ ===???= 4－3 设用一装有液体（密度ρs=820kg/m3）的压差计测定宽渠道水流中A点和B点的流速，如图所示。已知h1 =1m，h2 =0.6m，不计能量损失，试求A点流速u A和B点流速u B。水的密度ρ=1000kg/m3。
解：（1）1229.81m/s 4.427m/s A u gh ==??= （2）由伯努利方程可得 22A A A u p h g g ρ+= （1） 22B B B u p h g g ρ+= （2） 式中A h 、A p 和B h 、B p 分别为A 点和B 点处的水深和驻点压强。由（1）、（2）式可得 2222A B A B A B p p u u h h g g g ρ-=+-- （3） 由压差计得，22ρρρρ--++=A A s B B p gh gh gh gh p ，所以 220.82A B A B p p h h h h g ρ-=+-- (4) 由（3）式、（4）式得 222 2 4.427(10.82)0.6(10.82)0.8922229.8 B A u u h g g =--=--=? 29.80.892m/s 4.18m/s B u =??=。 4－4 设有一附有空气－水倒U 形压差计装置的皮托管，来测定管流过流断面上若干点的流速，如图所示，已知管径d =0.2m ，各测点距管壁的距离y 及其相应的压差计读数h 分别为：y =0.025m ，h =0.05m ；y =0.05m ，h =0.08m ；y =0.10m ，h =0.10m 。皮托管校正系数c =1.0，试求各测点流速，并绘出过流断面上流速分布图。 解：因2u c gh =，所以 112129.80.05m/s 0.99m/s u c gh ==???= 222129.80.08m/s 1.25m/s u c gh ==???= 332129.80.10m/s 1.40m/s u c gh ==???= 过流断面上的流速分布如图所示。 4－5 已知2222 ,,0,x y z y x u u u x y x y -===++试求该流动的速度势函数，并检查速度势函数是否满足拉普拉斯方程。 解：(1)在习题3－19中，已判别该流动为有势流，所以存在速度势函数Φ。
《水力学》课后习题答案
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3 1/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m 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(002.02 y 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 dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ，y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 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
y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5．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y u d d μ τ=，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 。若导线以速率50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。（1.O1N ） [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==πΘ N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7．两平行平板相距0.5mm ，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动， 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律，得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
武大水力学习题第1章 导论
第一章导论 1、体积模量K 值越大，液体越容易压缩。 ( ) 2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 ( ) 3、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 ( ) 4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度； (2)水的容重； (3)当地气压； (4)水的流速。 5、理想液体是（） (1)没有切应力又不变形的液体；(2)没有切应力但可变形的一种假想液体； (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； (4)有切应力而不变形的液体。 6、A、B为相邻两液层，A层流速大于B层流速。则A层对B层的切应力τ1_____________ B层对A 层的切应力τ2 。其中τ1 的方向与流向__________，τ2 的方向与流向______________。 7、单位质量力的量纲为__________________；运动粘度的量纲为 _______________；动力粘度的量纲为 ____________________。 8、物体在外力作用下产生 _______________，在除去外力后能恢复原状消除变形的性质，称为 _______。 9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图示，则其切应力分布τ~y为_______________________ 分布，切应力最大值在 _________________处。 10、水力学中最基本的、贯穿始终的假定是 ________________________假定。 11、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A，则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向。 12、平板面积为 40×45cm2,厚度为 1.0cm，质量 m=5kg，沿着涂有厚度δ=1.0mm油的斜面向下作等速运动，其速度u=1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布，则油的粘度μ=______________，ν =__________________ (油的密度ρ＝950 kg/m3)。
大学水力学课件
大学水力学课件 大学水力学课件 水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。 水力学课件 【开课单位】环境科学与工程学院【课程模块】学科基础【课程编号】【课程类别】必修 【学时数】48（理论48实践0）【学分数】3 一、课程描述 本课程大纲根据20**年本科人才培养方案进行修订。 （一）教学对象：环境工程专业本科生 （二）教学目标及修读要求 1、教学目标 掌握基本概念。包括：流体的主要物理性质及作用于流体的力，静水压强及其特性，压强的测量与表示方法，恒定一元流，理想液体，微小流束，均匀流与非均匀流，非均匀渐变流与急变流，水头损失，液体运动的两种型态，管道的基本概念，明渠的类型，明渠均匀流，水力最佳断面，允许流速，明渠水流的三种流态，断面比能与临界水深，临界底坡、缓坡与
陡坡，明渠恒定非均匀渐变流，水跃，共轭水深，堰流的类型，闸孔出流。 掌握基本理论。包括：静水压强的基本公式，几种质量力同时作用下的液体平衡，实际液体恒定总流的能量方程及应用，恒定总流的动量方程及应用，量纲分析与π定理，液流型态及水头损失液体运动的两种型态，谢才公式，棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析，棱柱体水平明渠的水跃方程，水跃的能量损失，堰流与闸孔出流。 掌握基本计算。一是建筑物所受的水力荷载，即所承受的静水压力、动水总作用力等的计算；二是建筑物的过水能力计算；三是水流的流动形态及水头损失计算；四是水流的能量消耗计算。 2、修读要求 水力学是力学的一个分支，通过课程学习和训练，使学生掌握水力学基本概念、基本原理、基本技能和方法；培养学生分析解决问题的能力和实验技能，并为学习专业课程和处理工程实际中的技术问题打下基础。通过课堂讲授和讨论、课后辅导、习题和练习、实验和实践教学等教学环节，运用多媒体或实验等直观教学手段，完成教学大纲要求的基本内容。由于水力学是一门技术基础课，应当理论联系实际，但应以分析水流现象，揭示水流运动规律，加强水力学的'基本概念和基本原
水力学第二章课后习题答案
2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m ,液体的密度为850kg/m 3,求液面 压强。 解：P o = P a ，gh = P a 850 9.807 1.8 相对压强为：15.00kPa。 绝对压强为：116.33kPa。 答：液面相对压强为15.00kPa，绝对压强为116.33kPa。 2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A点高0.4m , A点在水下 1.5m，，求水面压强。 P0 1.5m 1 0.4m A
解: P0 = P a P -1.1 'g 二P a 4900 -1.1 1000 9.807 二p a「5.888 （kPa） 相对压强为：_5.888kPa。 绝对压强为：95.437kPa。 答: 水面相对压强为-5.888kPa,绝对压强为95.437kPa。 3m 解：（1）总压力：Pz=A p=4「g 3 3 = 353.052 （kN） （2）支反力：R 二W总二W K W箱二W箱;?g 1 1 1 3 3 3 =W箱 9807 28 =274.596 kN W箱 不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体Qg。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积Eg。 答：水箱底面上总压力是353.052kN，4个支座的支座反力是274.596kN。 2.14 盛满水的容器，顶口装有活塞A，直径d =0.4m，容器底的直径D=1.0m，高h
=1.8m ,如活塞上加力2520N （包括活塞自重），求容器底的压强和总压力 解: （1）容器底的压强： P D =P A'gh =252°9807 1.8 =37.706（kPa）（相对压强） /-d2 4 （2）容器底的总压力： P D二Ap D D2 p D12 37.706 10 = 29.614（kN） 4 4 答：容器底的压强为37.706kPa，总压力为29.614kN 。 2.6用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m，试求水面的压强P0。
6水力学复习笔记1
《水力学》复习指南 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2 =98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力 c p z =+γ d y d u μ τ=
水力学第四章
第四章 思考题: 4-1：N-S 方程的物理意义是什么？适用条件是什么？ 物理意义：N-S 方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探讨复杂问题和新的理论问题的参考点和出发点。 适用条件：不可压缩均质实际液体流动。 4-2 何为有势流?有势流与有旋流有何区别? 答:从静止开始的理想液体的运动是有势流. 有势流无自身旋转,不存在使其运动的力矩. 4—3 有势流的特点是什么？研究平面势流有何意义？ 有势流是无旋流，旋转角速度为零。研究平面势流可以简化水力学模型，使问题变得简单且于实际问题相符，通过研究平面势流可以为我们分析复杂的水力学问题。 4-4.流速势函数存在的充分必要条件是流动无旋，即x u y u y x ??=??时存在势函数，存 在势函数时无旋。流函数存在的充分必要条件是平面不可压缩液体的连续性 方程，即就是0 =??+??y u x u y x 存在流函数。 4—5何为流网，其特征是什么？绘制流网的原理是什么 ？ 流网：等势线（流速势函数的等值线）和流线（流函数的等值线）相互正交所形成的网格 流网特征：（1）流网是正交网格 （2）流网中的每一网格边长之比，等于流速势函数与流函数增值之比。 （3）流网中的每个网格均为曲线正方形 原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上 流线的位置。 4-6.利用流网可以进行哪些水力计算?如何计算？ 解:可以计算速度和压强。计算如下：流场中任意相邻之间的单宽流量?q 是一常数。在流场中任取1、2两点，设流速为，，两端面处流线间距为?m1， ? 。 则?q=?m1= ? ，在流网中，各点处网格的?m 值可以直接量出来，
水力学第二章课后答案
1 2 6 11答案在作业本 2.12 （注：书中求绝对压强）用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m ， 试求水面的压强0p 。 解： ()04 3.0 1.4p p g ρ=-- 265.00a p =+（kPa ） 答：水面的压强0p 265.00=kPa 。 2-12形平板闸门AB ，一侧挡水，已知长l =2m ，宽b =1m ，形心点水深c h =2m ，倾角α=?45，闸门上缘A 处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力T 。 解：（1）解析法。 10009.80721239.228C C P p A h g bl ρ=?=?=????=（kN ） 2-13矩形闸门高h =3m ，宽b =2m ，上游水深1h =6m ，下游水深2h =4.5m ，试求： （1）作用在闸门上的静水总压力；（2）压力中心的位置。 解：（1）图解法。 压强分布如图所示： ∵ ()()12p h h h h g ρ=---???? 14.71=（kPa ） 14.713288.263P p h b =??=??=（kN ） 合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面(1.5m,)2 b 处。 （2）解析法。 ()()111 1.56 1.5980732264.789P p A g h hb ρ==-?=-???=（kN ） ()120.250.75 4.6674.5 =?+=（m ） ()222 1.539.80732176.526P p A g h hb ρ==-?=???=（kN ） ()22211111130.75 3.253 C C D C C C C I I y y y y A y A ??=+=+=+= ???（m ） 合力：1288.263P P P =-=（kN ） 合力作用位置（对闸门与渠底接触点取矩）： 1.499=（m ） 答：（1）作用在闸门上的静水总压力88.263kN ；（2）压力中心的位置在闸门的
水力学闻德荪习题答案第二章
选择题（单选题） 2.1 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。 2.2 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。 2.3 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。 2.4 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 。 2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是：（c ） （a ）abs p =p +V p ；（b ）p =abs p +a p ；（c ）V p =a p -abs p ；（d ）p =V p +V p 。 2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系 为：（c ） （a ）1p >2p >3p ；（b ）1p =2p =3p ；（c ）1p <2p <3p ；（d ）2p <1p <3p 。 2.7 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差，水银面高差h p =10cm, A p -B p 为： （b ）
（a）13.33kPa；（b）12.35kPa；（c）9.8kPa；（d）6.4kPa。 2.8露天水池，水深5 m处的相对压强为：（b） （a）5kPa；（b）49kPa；（c）147kPa；（d）205kPa。 2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m，静水总压力P的作用点到水面的距离 D y为：（c） （a）1.25m；（b）1.5m；（c）2m；（d）2.5m。 2.10圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：（a） （a）1/2；（b）1.0；（c）2；（d）3。 2.11在液体中潜体所受浮力的大小：（b） （a）与潜体的密度成正比；（b）与液体的密度成正比；（c）与潜体淹没的深度成正比； （d）与液体表面的压强成反比。 2.12正常成人的血压是收缩压100~120mmHg，舒张压60~90mmHg，用国际单位制表示是 多少Pa? 解：∵1mm 3 101.32510 133.3 760 ? ==Pa ∴收缩压：100120mmHg13.33 =kPa16.00kPa 舒张压：6090mmHg8.00 =kPa12.00kPa 答：用国际单位制表示收缩压：100120mmHg13.33 =kPa16.00kPa；舒张压：
吴持恭版水力学-第一章-思考题答案
第一章 1.1 静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？ 特性：1.静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面； 2.作用于同一点上各方向的静水压强大小相等。 分布规律：由静水压强公式可知，静水压强呈线性分布规律 1.2 试分析图中压强分布图错在哪里？ 1.3 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间 有什么关系？ 压强的三种表示方法：单位面积上所受的压力，液柱高度和工程大气压（或 标准大气压） 1工程大气压=9800N/m2=10m 水柱高 =0.736m 汞柱高 三种压强之间的关系： 1.4 图示一密闭水箱，试分析水平面A －A ，B －B ，C －C 是否皆为等压面？何 谓等压面？等压面的条件有哪些？ ' a k p p p p =-=-
图1.4 A-A是等压面，B-B和C-C不是等压面。 等压面：在静止液体中，压强相等的各点连接成的面。 等压面的条件：在重力作用下，同一连续液体的水平面是一个等压面。1.5一密闭水箱（如图）系用橡皮管从C点连通容器Ⅱ，并在A、B两点各接 一测压管问。 （1）AB两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB两点压强是否相等？（2）把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？ （1）A、B两测压管水位相同，但A、B两点的压强不等； （2）把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大，两测压管中水位升高。1.6 什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？ 由静水中曲线边界上每一点引垂直于自由面的垂线形成的柱面和自由面组成的封闭柱体叫压力体。（自由面上的压强为大气压强） 压力体由下列周界面所围成：1.受压曲面本身； 2.液面或液面的延长面； 3.通过液面的四个边缘向液面或液面的延长 面所作的铅垂平面。
水力学章节复习题及答案
《水力学章节复习题及答案》 第一章 选择题（单选题） 1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d ） （a ）流体的分子；（b ）流体内的固体颗粒；（c ）几何的点；（d ）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 1.2 作用于流体的质量力包括：（c ） （a ）压力；（b ）摩擦阻力；（c ）重力；（d ）表面张力。 1.3 单位质量力的国际单位是：（d ） （a ）N ；（b ）Pa ；（c ）kg N /；（d ）2/s m 。 1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b ） （a ）剪应力和压强；（b ）剪应力和剪应变率；（c ）剪应力和剪应变；（d ）剪应力和流速。 1.5 水的动力黏度μ随温度的升高：（b ） （a ）增大；（b ）减小；（c ）不变；（d ）不定。 1.6 流体运动黏度ν的国际单位是：（a ） （a ）2/s m ；（b ）2/m N ；（c ）m kg /；（d ）2/m s N ?。 1.7 无黏性流体的特征是：（c ）
（a ）黏度是常数；（b ）不可压缩；（c ）无黏性；（d ）符合 RT p =ρ 。 1.11 某液体的动力黏度为0.005Pa s ?，其密度为8503/kg m ，试求其运动黏度。 解：60.005 5.88210850 μνρ-= ==?（m 2 /s ） 答：其运动黏度为65.88210-?m 2/s 。 1.12 有一底面积为60cm ×40cm 的平板，质量为5Kg ，沿一与水平面成20°角的斜面下 滑，平面与斜面之间的油层厚度为0.6mm ，若下滑速度0.84/m s ，求油的动力黏度μ。 U G G T F s 0.6m m 20° 解：平板受力如图。
水力学习题课)
1.如图所示流量为Q、断面平均流速为v的射流，水平射向直立光滑的平板后分 为两股。一股沿平板直泻而下，流量为 Q，另一股从平板顶 1 部以倾角θ射出，流量为 Q。 2 若不计重力和水头损失，试求： ①流量 Q、2Q； 1 ②作用在平板上的射流冲击力F。 2.水箱中的水经管道出流，已知管道直径d=20mm，长l=5m，沿 程阻力系数λ=，进口局部阻力系数ζ=，水位H=10m，试求流量Q及管壁切应力 τ。 3.已知一长直梯形断面渠道，其流量Q=5m3/s，断面平均流速v=1.4m/s，边坡系数m=，粗糙系数n=，求梯形水力最优断面尺寸及渠底坡度i。
4. 有一梯形断面渠道，底坡i =，边坡系数m =1，糙率n =，过水断面面积A ＝10m 2。求水力最佳断面及相应的最大流量。若改为矩形断面，仍欲维持原有流量，且其糙率及底坡i 均不变，问其最佳尺寸如何 6. 工地用水，由水泵将河边井中水抽送至贮水池中(见图所示)。已知水泵工作流量Q=6.0l/s ，水泵最大吸水真空高度 8m .6]g [ =ρv p ，吸水管长度L 1=8.0m ，扬水管长度L 2=40m ，管径d=80mm ，管道沿程阻力系数λ=，局部阻力系数：ζ底阀=，ζ弯道=，ζ闸阀=，井中水面标高z 1=-5.0m ，贮水池水面标高z 3=29.0m 。试求： （1）水泵最大安装高度hs ； （2）水泵扬程H 。（15分）
5, 如图所示，矩形闸门AB，宽b=1m，左侧油深h1=1m，油液密度ρ1=800kg/m3，水深h2=2m，闸门的倾角α=60°，求作用在闸门上的液体总压力及作用点位置。
水力学习题--第一章
第一章 导 论 1、体积模量 K 值越大，液体越容易压缩。 ( ) 2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 ( ) 3、水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。 ( ) 4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度； (2)水的容重； (3)当地气压； (4)水的流速。 5、理想液体是 （ ） (1)没有切应力又不变形的液体； (2)没有切应力但可变形的一种假想液体； (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体； (4)有切应力而不变形的液体。 6、A 、B 为相邻两液层，A 层流速大于B 层流速。则A 层对B 层的切应力τ1_____________ B 层对A 层的切应力τ2 。其中τ1 的方向与流向 __________，τ2 的方向与流向______________。 7、单位质量力的量纲为__________________；运动粘度的量纲为 _______________；动力粘度的量纲为 ____________________。 8、物体在外力作用下产生 _______________，在除去外力后能恢复原状消除变形的性质，称为 _______。 9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线，如图示，则其切应力分布τ~y 为_______________________ 分布，切应处。 10、水力学中最基本的、贯穿始终的假定是 ________________________假定。 11、图为管道过水断面水流流速分布图，从其对应部位取出水体A ，则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向 。 12、平板面积为 40×45cm 2 ,厚度为 1.0cm ，质量 m=5kg ，沿着涂有厚度δ=1.0mm 油的斜面向下作等速运动， 其速度u =1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布，则油的粘度μ=______________，ν =__________________ (油的密度 ρ＝950 kg/m 3 )。
水力学练习题第四章
第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 仅与雷诺数有关，而与相对粗糙度无关。 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 3、紊流中存在各种大小不同的涡体。 4、紊流运动要素随时间不断地变化，所以紊流不能按恒定流来处理。 5、谢才公式既适用于有压流，也适用于无压流。 6、' 'y u x u ρτ -=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 7、临界雷诺数随管径增大而增大。 8、在紊流粗糙区中，对同一材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。 9、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 11、不论是均匀层流或均匀紊流，其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。 12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流，也适用于明渠水流。 13、在逐渐收缩的管道中，雷诺数沿程减小。 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 16、恒定均匀流中，沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。 19、当管径和流量一定时，粘度越小，越容易从层流转变为紊流。 20、紊流的脉动流速必为正值。 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 22、有一管流，属于紊流粗糙区，其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 23、当管流过水断面流速符合对数规律分布时，管中水流为层流。 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 26、当雷诺数 Re 很大时，在紊流核心区中，切应力中的粘滞切应力可以忽略。 27、其它条件不变，层流内摩擦力随压力的增大而 （ ） ⑴ 增大 ； ⑵ 减小 ； ⑶ 不变 ； ⑷ 不定 。 28、按普朗特动量传递理论， 紊流的断面流速分布规律符合 1 对数分布 ； 2 椭圆分布 ； 3 抛物线分布 ； 4 直线分布 。 29、其它条件不变，层流切应力随液体温度的升高而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 30、其它条件不变，液体雷诺数随温度的增大而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 31、谢才系数 C 与沿程水头损失系数 的关系为 1 C 与 成正比 ； 2 C 与 1 成正比； 3 C 与 2 成正比； 4 C 与 λ1 成正比 。 32、A 、B 两根圆形输水管，管径相同，雷诺数相同，A 管为热水，B 管为冷水，则两管流量 1 qvA > qvB ; 2 qvA ＝ qvB ; 3 qvA < qvB ； 4 不能确定大小 。 33、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 1 管壁 ； 2 管中心 ； 3 管中心与管壁之间 ； 4 无最大值 。 34、粘滞底层厚度 随 Re 的增大而 1 增大 ； 2 减小 ； 3 不变 ； 4 不定 。 35、管道断面面积均为 A (相等)，断面形状分别为圆形、方形和矩形，其中水流为恒定均匀流，水力坡度 J 相同，则三者的边壁切应力0τ的相互关系如下，如果沿程阻力系数也相等，则三管道通过的流量的相互关系如下： 1 τ0圆 τ0方 τ0矩 ，q v 圆 q v 方 q v 矩 ； 2 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； 3 τ0圆 τ0方 τ0矩 ，q v 圆 < q v 方 < q v 矩 ； 4 τ0圆 < τ0方 < τ0矩 ，q v 圆 q v 方 q v 矩 。
水力学习题课)教学文案
水力学习题课)
1.如图所示流量为Q、断面平均流速为v的射流，水平射向直立光滑的平板后分 为两股。一股沿平板直泻而下，流量为 Q，另一股从平板顶 1 部以倾角θ射出，流量为 Q。 2 若不计重力和水头损失，试求： ①流量 Q、2Q； 1 ②作用在平板上的射流冲击力F。 2.水箱中的水经管道出流，已知管道直径d=20mm，长l=5m， 沿程阻力系数λ=0.02，进口局部阻力系数ζ=0.5，水位 H=10m，试求流量Q及管壁切应力 τ。 3.已知一长直梯形断面渠道，其流量Q=5m3/s，断面平均流速v=1.4m/s，边坡系数m=1.0，粗糙系数n=0.025，求梯形水力最优断面尺寸及渠底坡度i。
4. 有一梯形断面渠道，底坡i =0.0005，边坡系数m =1，糙率n =0.027，过水断面面积A ＝10m 2。求水力最佳断面及相应的最大流量。若改为矩形断面，仍欲维持原有流量，且其糙率及底坡i 均不变，问其最佳尺寸如何? 6. 工地用水，由水泵将河边井中水抽送至贮水池中(见图所示)。已知水泵工作流量Q=6.0l/s ，水泵最大吸水真空高度8m .6]g [ =ρv p ，吸水管长度L 1=8.0m ，扬水管长度 L 2=40m ，管径d=80mm ，管道沿程阻力系数λ=0.025，局部阻力系数：ζ底阀=5.0，ζ弯道=0.5，ζ闸阀=0.5，井中水面标高z 1=-5.0m ，贮水池水面标高z 3=29.0m 。试求： （1）水泵最大安装高度hs ； （2）水泵扬程H 。（15分）
5, 如图所示，矩形闸门AB，宽b=1m，左侧油深h1=1m，油液密度ρ1=800kg/m3，水深h2=2m，闸门的倾角α=60°，求作用在闸门上的液体总压力及作用点位置。
《水力学》第二章答案汇编
第二章:水静力学 一：思考题 2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强 2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z) 2-3答：水头是压强的几何意义表示方法，它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。 绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强，绝对压强是以0为起点，而相对压强是以当地大气压为基准测定的，所以两者相差当地大气压Pa. 绝对压强小于当地大气压时就有负压，即真空。某点负压大小等于该点的相对压强。Pv=p'-pa 2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中，z 表示某点在基准面以上的高度，称为位置水头，g p ρ表示在该点接一根测压管，液体沿测压管上升的高度，称为测压管高度或压强水头，g p z ρ+称为测压管水头，即为某点的压强水头高出基准面 的高度。关系是：（测压管水头）=（位置水头）+（压强水头）。 2-5.等压面是压强相等的点连成的面。等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系，即相对静止或匀速直线运动的状态。 2-6。图中A-A 是等压面，C-C,B-B 都不是等压面，因为虽然位置高都相同，但是液体密度不同，所以压强水头就不相等，则压强不相等。 2-7.两容器内各点压强增值相等，因为水有传递压强的作用，不会因位置的不同
压强的传递有所改变。当施加外力时，液面压强增大了A p ?，水面以下同一高度的各点压强都增加A p ?。 2-8.（1）各测压管中水面高度都相等。 （2）标注如下，位置水头z,压强水头h,测压管水头p. 图2-8 2-9.选择A 2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。因为水作用面的面积不相等，而且作用面的形心点压强大小不同。所以静水压力Pa>Pb. (2)图c 和图d 静水压力大小相等。以为两个面上的压强分布图是相同的，根据梯形压强分布图对应的压力计算式可知大小相等，作用点离水面距离相等。 2-11.（1）当容器向下作加速运动时，容器底部对水的作用力为F=m*(g-a),由牛顿第三定律知水对容器的压力也等于F ，根据p=F/A,知底部的压强 p=)(*)()(a g h h V a g m A a g m -==--ρ水面上相对压强为0，所以作图如a 。 (2)当容器向上作加速运动时，水对容器底部的压力大小为)(a g m F +=，则底部压强大小)()(h g h p A a g m +==+ρ，水面压强为0，作图如b 。 P P