作用于曲面上的静水总压力.
水利工程师-水力学试题库含答案
水利工程师-水力学试题库含答案一、单选题（共40题，每题1分，共40分）1、随着泄水建筑物上游单位重量液体总机械能的增大,相应的收缩水深的[ ]值增大。
A、正常水深B、临界水深C、共轭水深D、非均匀流水深正确答案：C2、均匀流同一过水断面上各点的测压管水头值[ ]。
A、保持不变B、逐渐减小C、逐渐增大D、不确定正确答案：A3、测压管水头线与总水头线之间的几何高度代表了[ ]的大小。
A、压强水头B、流速水头C、测压管水头D、位置水头正确答案：B4、一般认为,当管道流速大于 1.2m/s 时,水流为紊流[ ]。
A、光滑区B、阻力平方区C、过渡区D、过渡粗糙区正确答案：B5、[ ]对谢才系数的影响最大。
A、粗糙系数B、水力半径C、当量粗糙度D、水力坡度正确答案：A6、设计的渠道流速应不使水流中的悬沙淤积,其断面平均流速应[ ]不淤允许流速。
A、等于 0.9 倍的B、大于C、等于 1.2 倍的D、小于正确答案：B7、缓坡上的均匀流是[ ]。
A、急流B、临界流C、缓流D、层流正确答案：C8、明渠均匀流的水深常称为[ ]。
A、共轭水深B、临界水深C、正常水深D、收缩水深正确答案：C9、水跃函数曲线的上支为增函数,水流为[ ]。
A、缓流B、急流C、紊流D、临界流正确答案：A10、明渠的实际底坡大于临界底坡,可判定其上的明渠均匀流为[ ]。
A、层流B、缓流C、急流D、临界流正确答案：C11、明渠均匀流在流动过程中,只有[ ]。
A、局部水头损失B、流速减小C、动能减少D、沿程水头损失正确答案：D12、水击波传播的一个周期包括[ ]个相长。
A、3B、1C、2D、4正确答案：C13、文丘里计是一种量测[ ]的装置。
A、水位B、流量C、压强D、速度正确答案：B14、消能坎式消能池的消能坎为[ ],则不需要设置第二道消能坎。
A、有侧收缩堰B、淹没堰C、无侧收缩堰D、非淹没堰正确答案：B15、当管道布置形式、管径、管长、管材都相同时,自由出流的流量系数[ ]淹没出流的流量系数。
《水力学》试题及参考答案
《水力学》试题及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、水击现象与调压系统的液面波动都属于（）。
A、恒定流B、渐变流C、非恒定流D、急变流正确答案：C2、堰流及闸孔出流都属于明渠（）。
A、缓流B、均匀流C、渐变流D、急变流正确答案：D3、水力计算中的工程大气压强值是（）千帕。
A、98B、101C、100D、101.293正确答案：A4、与静水压强的量测相似，可以用（）来测量动水压强。
A、测压管B、虹吸管C、比压计D、差压计正确答案：A5、突然扩大管段的测压管水头线沿程。
（）A、保持水平B、不确定C、上升D、下降正确答案：C6、测量液体中某一点的相对压强值可以用（）。
A、测压管B、比压计C、压差计D、差压计正确答案：A7、管道中心处的切应力为（），沿半径方向逐渐增大，管壁处达到最大。
A、0B、0.4PaC、0.3PaD、0.2Pa正确答案：A8、管嘴出流的泄流量( )孔口出流的泄流量。
A、相等B、不确定C、大于D、小于正确答案：C9、有一定大小尺寸的实际水流一般称为（）。
A、元流B、微小流束C、流管D、总流正确答案：D10、均质孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成（），并与土的性质有关。
A、对数关系B、反比C、平方关系D、正比正确答案：D11、堰流为自由出流，其淹没系数（）1.0。
A、等于B、小于C、小于等于D、大于正确答案：A12、总水头线与基准面之间的几何高度代表了（）的大小。
A、流速水头B、测压管水头C、总水头D、压强水头正确答案：C13、若压力体为实（）压力体，则作用于曲面上的静水总压力的垂直分力的方向（）。
A、与曲面正交B、铅垂向下C、铅垂向上D、与曲面的切平面正交正确答案：B14、水力坡度是表示单位重量液体在单位流程上的（）。
A、水头损失B、位置升高C、位置降低D、压强降低正确答案：A15、圆管均匀层流的流速分布为（）。
A、抛物线B、指数曲线C、直线D、对数曲线正确答案：A16、水跃函数曲线的上支为增函数，水流为缓流，代表（）。
曲面上的静水总压力
A F
B
2013-7-30
Fx
Fz
17
第六节 曲面上的静水总压力
三、压力体的概念 定义 压力体是所研究的曲面（淹没在静止液体中的部分） 到自由液面或自由液面的延长面间投影所包围的一块空 间体积。 数学体积计算式
Vp
hdA
A
z
作用在曲面上的垂直分力的大小等于压力体内液体的 重量，并且与压力体内是否充满液体无关。
（N） 合力通过球心与水平方向夹角为 1 F z左 1 69.3 tg tg 7 3528 Fx左 520
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29
图2-26
ห้องสมุดไป่ตู้
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30
2013-7-30 23
Fx ghc Ax
【例2-7】 求图2-25所示流体施加到水平放置的单 位长度圆柱体上的水平分力和垂直分力：（a）如果圆 柱体左侧的流体是一种计示压强为35kPa被密封的箱内 的气体；（b）如果圆柱体左侧的流体是水，水面与圆 柱体最高部分平齐，水箱开口通大气。 【解】 （a）圆柱体表面所研究部分的净垂直投影 为则35kPa计示压强的气体作用在单位长度圆柱体上的 水平分力为 Az=[4-2(1-cos300)] ×1 则35kPa计示压强的气体作用在单位长度圆柱体上的水 平分力为 Fx=pAz=35×[4-2(1-cos300)] ×1 =353.75=130.5(kN) 圆柱体表面所研究部分的净水平投影为
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第六节 曲面上的静水总压力
三、压力体的概念 压力体体积的组成： （1）受压曲面本身； （2）通过曲面周围边缘所作的铅垂面； （3）自由液面或自由液面的延长线。 压力体
作用于曲面上的静水总压力(PPT 60张)
静水总压力水平分力
d P P d P P
x x
c
x
d
P P
c
x
o d
s
o
A
d
A d A A
x
d c
x x
P o s
c
o
s
x
s
x
h
A
x
h h
c
d A
P
Ax : 曲面在铅垂面上的投影面（平面）的面积 hc : Ax形心点水深（埋深）
作用点：Px 通过投影面Ax平面压力中心
z
d P
z
d P sin
顶部
z
h d A
sin
体积形心
z
d A P
sin d A
A
侧部
z
h d A h d A
z
z
V P
z
A
z
V
底部 图2.6.10 压力体构成示意
V ：压力体体积
Pz作用线通过压力体的体积形心
21
顶部
侧部 Pz = γV 底部
x
d P cos
cos
A
d P
x
y
x
h d AdPcos d A
A x x
E
h
dP
dPz
d A P
x
α
dPx
α dA dAz
dAx
x
x
流体力学名词解释和简答题(完整)
名词解释和问答题一、 绪论1. 流动性:在微小剪力作用下,连续变形的特性。
2. 连续介质假设:把流体当作是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究,这就是连续介质假设。
连续介质:由密集质点构成的、内部无空隙的连续体。
3. 表面力：通过直接接触,作用在所取流体表面上的力，简称面力。
4. 质量力：作用在所取流体体积内每个质点上，大小与流体的质量成比例的力，又称体力。
5. 惯性力：当液体由于受作用力作用使运动状态发生改变时,液体由于惯性对外界反抗的力。
惯性:是物体保持原有运动状态的性质。
6. 黏性:是流体在运动过程中抵抗剪切变形的能力,是产生机械能损失的根源。
或,是流体的内摩擦特性。
或，是相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质7. 理想流体：指无粘性，动力粘度0=μ或运动粘度0=ν的流体。
8. 不可压缩流体：流体的每个质点在运动全过程中,密度不变化的流体。
9. 动力黏度：是流体黏性大小的度量。
10. 纯剪切的胡克定律:弹性体纯剪切时，剪应力与剪应变成正比。
(１)什么是理想流体?为什么要引入理想流体的概念?简化流动分析。
(2)试从力学分析的角度,比较流体与固体对外力抵抗能力的差别。
固体大部分的力都能承受,而流体几乎不能承受拉力，静止的流体不能承受剪切力。
二、流体静力学1. 真空度:指绝对压强不足当地大气压的差值，即相对压强的负值。
2. 相对压强：以当地大气压为基准起算的压强。
3. 绝对压强：以没有气体分子存在的完全真空为基准起算的压强。
4. 测压管水头:gp z ρ+称为测压管水头，是单位重量流体具有的总势能。
或位置高度(或 位置水头）与测压管高度(压强水头)之和。
5. 帕斯卡原理：在平衡状态下,液体任一点压强的变化将等值地传到其他各点。
6. 等压面：流体中压强相等的空间点构成的面（平面或曲面)。
7. 阿基米德原理：液体作用于潜体（或浮体）上的总压力，只有铅垂向上的浮力，大小等于所排的液体重量,作用线通过潜体的几何中心。
水力学课件第二章(2)曲面总压力
Hale Waihona Puke dPx垂直分力：
dPz dP sin hdAsin hdAz
P Px2 Pz2
什么是压力体
作为计算曲面上铅垂分力的一个数值当量，不是由实 际液体所构成的。由于曲面的承压位置不同，又有实、虚 压力体之分。
1.实压力体：压力体与液体在
曲面同一侧，如同压力体内有液
Pz
曲面上的静水总压力计算
作用于曲面上的静水总压力
h
水平分力Px
b
P
Pz铅直分力
指导思想：“先分解后合成”。
将非平行力系各自分解成相互垂直的水平分力 和垂直分力，积分求解。
曲面上静水总压力的大小
X O（y）
dPx=dPcos =hdAcos
h
dPz dP sin hdAsin
dPz dP dA
dPx Z
水平分力：
垂直投影
dPx=dPcos =hdAcos面对水平
=hdAx
轴Oy的静 面积矩
Px dPx hdAx
Ax
hc Ax
单位宽度上的静水压力 Fx = F2
O dAZ h
dPz dP dA
Pz dPz
hdAz
Az
V （压力体）
hOd θ 45
Px
γhc Ax
γ 1 ah ahb 2
9.8 1 2.56 2.561 32.11kN 2
ae
g a e ae hd
i Of
2 i O3
Od sin 45 1.5 0.707
h d
b
=45°
1 b
1.06m
d oh d cos 45
第二章 水静力学 5-6
结论
1. 平面上静水压强的平均值为作用面（平面图形）形心处的
压强。总压力大小等于作用面形心 C 处的压强 pC 乘上作用
面的面积 A . 2. 平面上均匀分布力的合力作用点将是其形心，而静压强分 布是不均匀的，浸没在液面下越深处压强越大，所以总压 力作用点位于作用面形心以下。
[思考题1] 图示四种敞口盛水容器的底面积相同，水位高相同。容器 中水的重量比为（自左向右）9:1:10:2，试确定底部所受的 总压力为：
Ic——面积A绕其与ox轴平行的形心轴的惯性矩。
结论： 1 、当平面面积与形心深度不变时，平面上的总压力大小与平
面倾角无关； 2、 压心的位置与受压面倾角无关，并且压心总是在形心之下。 只有当受压面 位置为水平放置时，压心与形心才重合。
合力矩定理（再将静水压力对oy轴求矩） o
自由液面 y yc yd x C D M dF
自由液面 h1
0
θ
gh1
Fp
h2
gh2
a
b
a
X
C
Y D b
dA
图2-2
3、 总压力的作用点:又称压力中心（center of pressure）
Ic y D yc yc A
自由液面
0
θ hD hC h Fp dFp C b D a X
a
C
Y D b
dA
图2-3
A
xC
总结：分析法求任意形状平面上的静水总压力
第二章 水静力学
水静力学的任务是研究液体平衡的规律及其实际应用。
静止状态 液体平衡 相对平衡状态
工程应用主要是确定水对水工建筑物的表面上的作用力。
主要内容
§2-5 作用于平面上的静水总压力
第2章水静力学
第二章 水静力学
例题图示
第二章 水静力学
二、静水压强分布图
根据静水力学基本方程及静水压 强的两个特性，可用带箭头的直线表 示压强的方向，用直线的长度表示压 强的大小，将作用面上的静水压强分 布规律形象而直观地画出来。
w
FP pc w
w w
依力矩定理， P yD y dP y gy sin dw g sin y 2 dw
2 2 I I y y dw 其中 为平面对Ob轴的面积惯性矩，记为 x c c w
整理可得静水总压力的压心位置： yD yc
dP ghdw gy sin dw
P dP gy sin dw
w w
P dP
O （b） α h C dw M（x,y） C D YC
hc
D
g sin ydw
w
y
x
其中 为平面对Ox轴的面积矩 P g sin yc w ghc w 所以静水总压力的大小为
1 0.1 12h 6
得
4 h m 3
第二章 水静力学
【例题】一垂直放置的圆形平板闸
门如图所示，已知闸门半径R=1m， 形心在水下的淹没深度hc=8m，试用 解析法计算作用于闸门上的静水总压 力。 解：
R4pc w ghc R2 9.8 8 12 246kN
水静力学的主要内容
§2-1 静水压强 §2-2 静水压强的分布规律 §2-3 作用在平面上的静水总压力 §2-4 作用在曲面上的静水总压力
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曲面静水压力铅垂分力求解
dPz dP sin
Pz dPz O dP sinx
Pz y hdA sin
A
dP E
dA sin dAz
Pz hdAz
Az
V Az hzdAFz
Pz V
h
dP dPz
α α dAx dPx
dAz
图2.6.8 微元体静水压力分解示意
Pz作用线通过压力体的体积形心
19
dPz dP sin
顶部
Pz dPz dP sin
Pz hdA sin
dA sin dAz
Pz hdAz
Az
V hdAz
Az
Pz V
V ：压力体
侧部
体积形心
底部 图2.6.10 压力体构成示意
1. 压力体的基本公式 2. 压力体构成 3. 铅垂分力方向 4. 复杂曲面 5. 内外侧受压 6. 分层液体 7. 有真空存在的压力体
31
复杂曲面必须采用分段法处理 分段点：dPz ＝ 0点（曲面与铅垂面相切处）， 曲面起点、终点
Pz作用线通过压力体的体积形心
21
顶部
侧部
底部
图2.6.10 压力体构成示意
Pz = γV 作用于曲面上静水压力 铅垂分力等于压力体内 水体重量
22
2.6.1 静水压力铅垂分力
1. 压力体的基本公式 2. 压力体构成 3. 铅垂分力方向 4. 复杂曲面 5. 内外侧受压 6. 分层液体 7. 有真空存在的压力体
x
Px dPx dP cos
y
Px hdAdP cosE
A
dA cos dAx
Px hdAx
Ax
Px hzc AFx
h
dP dPz
α dPx
α dAx
dA
dAz
图2.6.6 微元体静水压力分解
10
O
x
Hale Waihona Puke yhCAx
E
E
F
F
z
图2.6.7 曲面向铅垂面投影面积、埋深示意
23
底：曲面本身
顶部
侧部
底部
图2.6.11 压力体构成示意
24
顶： 液面，或液面延长面
（液面相对压强为零 )
侧部
顶部
底部
图2.6.11 压力体构成示意
25
侧: 曲面边缘各点向顶面 作铅垂投影线构成
侧部
顶部
底部
图2.6.11 压力体构成示意
26
压力体构成： 底、顶、侧围成
底：曲面本身 顶 ：液面，或液面延长
11
x
Q dA cos
静水总压力水平分力
dAx
Px hdAx
Ax
Px hc Ax
Ax : 曲面在铅垂面上的投影面（平面）的面积 hc : Ax形心点水深（埋深）
作用点：Px 通过投影面Ax平面压力中心
12
2.6 作用于曲面上的静水总压力
2.6.1 静水压力水平分力 2.6.2 静水压力铅垂分力 2.6.3 静水总压力
17
dPz dP sinO
x
dAz
Pz dPz dP sin
Pzy
hdA
A
sin
dP
E
h
dA sin dAz
h dP dPz
α
α dAx
Pz hdAz
dPx
Az
dAz
V hdzAz F Az
Pz V
图2.6.9 微元体静水压 力铅垂分力示意
13
2.6 作用于曲面上的静水总压力
2.6.1 静水压力水平分力 2.6.1 静水压力铅垂分力
14
2.6.1 静水压力铅垂分力
1. 压力体的基本公式 2. 压力体构成 3. 铅垂分力方向 4. 复杂曲面 5. 内外侧受压
15
2.6.1 静水压力铅垂分力
1. 压力体的基本公式 2. 压力体构成 3. 铅垂分力方向 4. 复杂曲面 5. 内外侧受压 6. 分层液体 7. 有真空存在的压力体
曲面静水压力铅垂分力求解示意
18
dPz dP sin
顶部
Pz dPz dP sin
Pz hdA sin
dA sin dAz
Pz hdAz
Az
V hdAz
Az
Pz V
V ：压力体体积
侧部
体积形心
底部 图2.6.10 压力体构成示意
7
2.6 作用于曲面上的静水总压力
2.6.1 静水压力水平分力 2.6.1 静水压力铅垂分力
8
o x
y
b
E
F
z
图2.6.5 两向曲面示意
一母线 与Oy 轴平行的二向曲面，曲面母线长b，其在 xoz面上投影为EF。考虑曲面左侧受静水压力的作用。9
微元体静水压力水平分力求解
dPx dP cOos
面（液面相对压强 为零 ) 侧 : 曲面边缘各点向顶 面作铅垂投影线构成
顶部
侧部 底部
图2.6.11 压力体构成示意
27
压力体构成： 底、顶、侧围成
底：曲面本身 顶 ：液面，或液面延长
面（液面相对压强 为零 ) 侧 : 曲面边缘各点向顶 面作铅垂投影线构成
顶部
侧部 底部
图2.6.11 压力体构成示意
3
弧形闸门
图2.6.2 弧形工作门
4
U形渠道
图 2.6.3 U型渠道
5
研究思路
由于曲面各点所受静水 压强方向不同，将曲面上静 水总压力分解为水平分力和 垂直分力，再合成总压力。
图2.6.4 曲面静水压强示意
6
2.6 作用于曲面上的静水总压力
2.6.1 静水压力水平分力 2.6.2 静水压力铅垂分力 2.6.3 静水总压力
2 水静力学
1
2.1 静水压强及其特性 2.2 液体的平衡微分方程式 2.3 重力作用下的液体平衡 2.4 压强的度量与量测 2.5 作用于平面上的静水总压力 2.6 作用于曲面上的静水总压力
2
图2.6.1 隧洞进口和弧形工作门
水利工程中常遇到受压面为曲面的水工建筑物。
例如，隧洞进口、弧形闸门等
Pz作用线通过压力体的体积形心
20
dPz dP sin
顶部
Pz dPz dP sin
Pz hdA sin
dA sin dAz
Pz hdAz
Az
V hdAz
Az
Pz V
V ：压力体体积
侧部
体积形心
底部 图2.6.10 压力体构成示意
28
2.6.1 静水压力铅垂分力
1. 压力体的基本公式 2. 压力体构成 3. 铅垂分力方向 4. 复杂曲面 5. 内外侧受压 6. 分层液体 7. 有真空存在的压力体
29
用微元受力分解法确定 dPz代表压力体方向
A
dPz
dP
dPx
C D
图2.6.12 压力体方向示意30
2.6.1 静水压力铅垂分力