水力学习题评讲6
水力学 第六章课后题答案
思考题
6.6 明渠水流有哪三种流态，是如何定义的，判别标准是什么？ 明渠恒定均匀流 、明渠恒定非均匀流 、明渠非恒定非均匀流。 明渠恒定均匀流：流速的大小和方向均不随时间及距离而变的明渠水流。 明渠恒定非均匀流：流速不随时间变化，但其大小和方向或二者之一沿程变化 的明渠水流。 明渠非恒定非均匀流：流动要素随时间变化且其大小和方向或二者之一沿程变 化的明渠水流。
2
2
R A 41.8 2.43m
17.24
C
1
1
R6
1
1
2.436 82.8m0.5 / s
n 0.014
Q CA Ri 82.8 41.8 2.43 0.002 241.3m3 / s
6.2 一梯形混凝土渠道，按均匀流设计。已知Q为35m3/s，b为8.2m，m为1.5 ，n为0.012及i为0.00012，求h（用试算——图解法和迭代法分别计算）。
6.10 何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？ 答 水：深由的函Es 数h ，2g即QA22 知Es ，f (当h)，流按量此Q和函过数水绘断出面的的断形面状比及能尺随寸水一深定变时化，的断关面系比曲能线仅即仅是是断 面比能曲线。 特征：是一条下端以水平线为渐近线，上端以过原点的 45o直线为渐近线的二次 抛物线；在K点有最小Esmin ，K点上部Es 随h增加而增大，K点下部 Es随h增加而减 小。
23
v Q 23 1.25m / s A 18.4
【重庆大学出版社·肖明葵】版【水力学习题评讲】第二章
E F G 20.0 15.0 11.6 8.0 6.0 hp ρ p 2.10 4.0 ρ 1 ρ2 ρ3
ρ1 g ( H E − 11.6) = 40524 pa, H E = 12.5m
F： −17200 + ρ1 g (15.0 − 11.6) + ρ2 g (11.6 − 8.0) = ρ2 g ( H F − 8.0) 测管 测管F
A h3 4 B N N h2 2 D h1 1 D C C 3 ρp 2.12
pM = 0.3 ×1000 × 9.8
= 29.4(kN / m2 )
作等压面DD、NN、CC
pM + ρ水 g ( h3 + h1 ) = pB + ρ p gh2 − ρ0 gh1 + ρ p gh1
pB = pM + ρ水 g (h3 + h1 ) − ρp gh1 + ρ0 gh1 − ρp gh2 = −28.812(kN / m2 )
▽1=100cm， 图所示封闭水箱两测压管的液面高程为▽ 2.2 如题2.2图所示封闭水箱两测压管的液面高程为 ▽2=20cm，箱内液面高程为 1 ▽3为多少？ ▽4=60cm。问 。问▽ ▽4 标高等压面有： 解：在 解：在▽
4 ρ
p 0 2 3 ρp
P 1−∇4) （1） 0 = ρ g(∇
在▽3标高等压面有：
d=1m，水平倾角 α = 60，闸门中心点位于上游水面以下 4m处，闸门重G=980N，求闸门分别当：
（1）下游无水；（ 2）下游水面与门顶同高时，在E处将 ）下游无水；（2 闸门吊起所需的拉力 ? 分别为多大 分别为多大? FT
水力学基础试题六(含答案)
1关于流线，下列说法正确的是：
A不同瞬时绘出的流线不可能相交
B流线的形状与与固体边界的形状有关
C流线疏的地方流速大
D流线密的地方流速大
2有压管流，管轴线水平，管径逐渐增大且通过的流量不变，总水头沿流向应（ ）
A逐渐升高B逐渐降低C与管轴线平行D无法确定
2紊流的流线不可能是相互平行的直线。（ ）
3缓流的断面单位比能随着水深的增加而减小。（ ）
4恒定流中的时均流速不随时间而改变。（ ）
5长管的水力计算中，流速水头不可忽略。（ ）
得分
阅卷人
三、绘图题（4小题，共25分）
1.（本题5分）绘制下列管段中的总水头线和测压管水头线：
2.（本题6分）绘图各受压面上的压强分布图：
3．（本题7分）绘出图中的压力体及水平方向的压强分布图：
4.（本题7分）在充分的长直棱柱体渠道中的水面曲线。
得分
阅卷人
四、计算题（四小题，共35分）
1.本题8分
2.本题9分
3.本题9分
4本题9分
试卷6答案
一、选择题：
1~5 B BB A B 6~10 D C D CD
二、判断题：
1~5√××√×
三、绘图题
6明渠的临界底坡取决于：
A流量B断面形状、尺寸C糙率D以上三者
7对于负坡的明渠均匀流，满足 的值：
A大于0 B等于0 C小于0 D无法确定
8同一渠道中有1,2两个渠段，其糙率n1>n2，其它参数均相同，当通过一定流量时，则两渠段
的临界水深hk1hk2和正常水深h01、h02的关系分别为：
A hk1=hk2h01=h02B hk1=hk2h01<h02
C hk1>hk2h01>h02D hk1=hk2h01>h02
水力学习题详解
力
。求油的动力粘性µ1和µ2 。
例2 已知u=0.6m/s ，µ1=2µ2，δ均为3cm， τ = 25N/m 2
求油的动力粘性µ1和µ2
解：由牛顿内摩擦定律可
知τ = τ1 + τ 2
τ1
=
µ1
du dy
=µ1
u
−
δ
0
τ2
=
µ2
du dy
=
µ2
u−0
δ
τ
=
µ
2
3
0.6 0.03
=
60µ2 =25
▽3=0.44m，
▽4=0.83m，▽5=0.44m，求1，2，3，4，
解：
p2 =50
p1 = p2各−点 ρg(的∇1相−∇对2)压=−强9.8。1×0.47=−4.61kN/m2
p3 = ρg(∇ 2 − ∇3 ) = 9.81× 0.24 = 2.35kN/m 2
p4 = p3 = 2.35kN/m 2
求：水深H .
解： ρmgh3 − ρ gh2 = p0 + ρ gH
p0 =2668.32N/m2
H = ρm gh3 − ρgh2 − p0 = 133416× 0.22 − 9810× 0.24 − 2668.32 = 2.48m
ρg
第一章绪论
牛顿内摩擦定律：
T = µ A du
dy
或
τ = µ du
dy
下面对该表达式做几点解释: 1 关于τ和T的说明 2 对于μ和ν=μ/ρ的定义及解释 3 du/dy的物理意义 4 该定律与固体的(胡克定律)的差异
5 牛顿流体与非牛顿流体 6 适用条件:流体流动是层流
例1
水力学习题评讲课件
22
3.26 一台离心泵, 抽水量为0.22m3/s, 水泵进口允许真空度已知 为4.5m水柱, 水泵进口直径d=300mm（题3.26图）, 从水池经 管道进口的吸水滤头至水泵进口的水头损失为1m, 求能避免汽 蚀的水泵进口轴线至水源水面的最大高度（称为水泵的最大安装 高度）hs。
解: 选择水池水面作为基准面
解: 以管轴线0-0为基准线，
写A→B的伯方程:
hp
pA
u
2 A
0
pa
0
g 2g
g
0 uA A
0 d
u
2 A
pa pA
2g g
(1)
题3.11图
5
又由水银压差计公式:
(zB
pB
g
)
(
z
A
pA )
g
pg g
g
h
在本题中: zA=zB=0，故知: pB pA p g g h
(2)
g
g
将(2)代入(1)中得:
u
2 A
p g g h
hp
2g g
0 uA A
0
uA
2gh pg g g
2g(12.6hp )
题3.11图
d
uA 2g(12.6hp ) 29.812.60.06 3.85m / s
Q
vA
0.84u A
1
4
0.22
0.84 3.85
1 3.14 0.22 4
0.102m3
/s
6
3.12 一个水深1.5m, 水平截面积为3m×3m的水箱（题3.12 图）, 箱底接一直径d=200mm, 长为2m的竖直管, 在水箱进 水量等于出水量情况下作恒定出流, 试求点3的压强。略去水 流阻力, 即hw=0。
水力学习题评讲6
h 2 1 m 2 m 2 1 1.5 2 1.5 0.61
又
b 0.61h
A b mh h 0.61h 1.5h h 2.11h2
b 2h 1 m2 h h 2h 1 m2
0.61h 2h 1 (1.5) 2 4.22h
1 1/ 6 1 C R 0.571/ 6 70 n 0.013
Q2 102 i 2 70.004 2 k k
k AC R 3.36 70 0.57 177.57
Q k i 177.57 0.0005 3.97m3 / s
6.12 有一梯形渠道，已知Q=2m3/s，i=0.0016，m=1.5，n=0.020， 若允许流速vmax=1.0m/s，试确定此渠道的断面尺寸。 解： 水力最优 b h 2 h0 断面面积 湿周
可得 h0
0.87m 和 b 0.61h0 0.61 0.87 0.53m
2
A (b mh0 )h0 (0.53 1.5 0.87) 0.87 1.5965m
校核流速：v Q /
A 2.0 /1.5965 1.25m / s
不满足
再按照允许流速设计：
又由
2
i Q A n
5 3
2 3
得
Qn i 5 2 0.000254 A3 3
3 i 6.17 设计流量 Q 10m /s 的矩形渠道， 0.0001 ，采用一般混凝土护面( n 0.014 )，试按水力最优 断面设计渠宽b和水深h。
1 m2 m 2
武汉大学水力学课本习题解答6章
第六章6-1解： 由6-1-3式⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⨯⨯=====⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛==m l Q s h ms k s s m d d n cd k f 06.24300055.00265.00265.0114.66.046.0013.0184188220622035.25.25.26161πππ 6-2解： 由6-1-4式⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧======25.022220125.0025.022220Re 22Re 1Re 28d g l Q l Q s h g d s k d g d g s f ππππλ 6-3解：查表6-1-1，取经济流速为s m 0.1由式6-2-7 mm m v Q d 25025.005.044==⨯==ππ6-4解：由式6-2-8，取2.5=km H kQ d 81.21000.302.57373=⨯==6-56-6解：s m d Q A Q v 415.1150.0025.04422111=⨯⨯===ππ m g v 102.0221= s m d Q A Q v 037.2125.0025.04422222=⨯⨯===ππ m g v 212.0222= m g v g v g v h j 1045.02150.0125.015.021.025.022222221=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++=∑m g v d l g v d l h f 62.6212.0125.075032.0102.0150.012503.0222222221111=⨯+⨯⨯=+=∑λλ%6.1016.0==∑∑fj hh∑==m h H f 62.6长 m h H gv H f j 94.6222=++=∑∑短6-7解：s m A Q v 83.1711== m g v 22.16221=s m A Q v 456.422== m g v 013.1222=s m A Q v 92.733== m g v 20.3223=m g v g v g v g v g v h j 45.212100.0005.0125.0100.0075.0121.0225.025.021222322232321=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⨯⨯+=∑ m g v g v g v h f 07.282075.05032.0210.05.1032.0205.02032.0232221=++⨯⨯==∑m g v h h H f j 72.52223=++=∑∑6-8解：s m v 82.3=s m g gH A dLQ 3231225.05.015002.024.224121=+⨯++⨯⨯⨯⨯=+=∑πζλ6-9解：()7.56014.04116161===R n c 0244.07.568.98822=⨯==c g λ ()s m g gz A d LQ 3200.2183.025.011520130244.0124121=⨯+++++⨯⨯⨯⨯=+=∑∑πζλs m v 546.2= m g v 33.022=列进口至3—3能量方程()31222000-++-+=++w v s h g v h h()()m gv g v d L L g v h s 12.633.0183.025.033024.01722183.05.022722222122=⨯⨯++⨯+-=⨯+-+--=λ6-10解：w Mh gv p z g v p z +++=++222222211γγ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++=++∑∑d l g v λζ2001408.9200922s m v 81.1= s m Av Q 3128.0==6-11解：（1）C 管 fc MM M h p z H z ++=+γm h H z p z fc MMM 7.946.1936.0800025.0101002=⨯⨯-+=-+=+γ（2）A 管 fA MM h p z z ++=γgv A26.0800025.07.941002⨯⨯+= s m v A 77.1=， s m A v Q A A 350.0== s m v C 0.3=， s m A v Q C C 385.0==s m Q Q Q C A B 335.1=+= ， s m AQ v BB 77.4==， （3）B 管fB B MM h z p z +=+γm z B 9.556.1977.46.0800025.07.942=⨯⨯-=6-12解： （1）吸水管 s m s m d Qv 2.1955.04211<==π吸w p h gv pz +++=++20002γ034.179.8867.012.0001735.03.03.50⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯=v s()mQl s gv h h g v pz j f p 65.5211.662022=-+-=----=∑吸吸γ （2）上、下游列方程 s m s m d Qv 2.17.14222>==π 压吸w w m h h z z H ++-=+12037.40001735.03.020==d s()m gv g v h j 18.0221.1210011102222==++=。
水力学习题及答案
水力学习题及答案水力学习题及答案水力学是研究液体在静力学和动力学条件下的行为的学科。
它在工程学和地质学等领域中具有重要的应用价值。
本文将介绍一些水力学的学习题以及对应的答案，帮助读者更好地理解和掌握水力学的知识。
一、题目：什么是水力学？答案：水力学是研究液体在静力学和动力学条件下的行为的学科。
它主要研究液体的流动、压力、速度、流量等相关性质，并应用于水利工程、环境工程、能源工程等领域。
二、题目：什么是流体静力学？答案：流体静力学是研究静止的液体在重力作用下的平衡状态的学科。
它主要研究液体的压力、压力分布、浮力等性质。
在流体静力学中，根据帕斯卡定律，液体在静止时的压力是均匀的，并且在不同深度处的压力只与液体的密度和深度有关。
三、题目：什么是流体动力学？答案：流体动力学是研究液体在运动状态下的行为的学科。
它主要研究液体的流动速度、流量、压力变化等性质。
在流体动力学中，根据伯努利定律，液体在流动过程中速度增大时，压力会降低；速度减小时，压力会增加。
四、题目：什么是雷诺数？答案：雷诺数是描述流体流动状态的一个无量纲参数，常用符号为Re。
它是由流体的密度、速度、长度和粘度决定的。
当雷诺数小于一定的临界值时，流动是层流的；当雷诺数大于临界值时，流动是湍流的。
雷诺数的大小决定了流体流动的稳定性和混合程度。
五、题目：什么是流量？答案：流量是单位时间内通过某一截面的液体体积。
在水力学中，常用符号为Q，单位为立方米/秒。
流量的大小取决于液体的速度和截面的面积。
根据连续性方程，流体在管道中的截面面积减小时，流速会增加，从而使流量保持不变。
六、题目：什么是水头？答案：水头是描述液体能量的一个物理量。
在水力学中，常用符号为H，单位为米。
水头由压力头、速度头和位能头组成。
压力头是由液体的压力引起的能量；速度头是由液体的速度引起的能量；位能头是由液体的位置高度引起的能量。
根据伯努利定律，水头在流动过程中保持不变。
七、题目：什么是水力坡度？答案：水力坡度是河流或管道中水面高程的变化率。
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又由 b 2h 1 m2 8, R A 0.8925
查表得 所以
n 0.0225,C 1 R1/6 43.57, k AC R 293.89 n
i Q2 0.0012 k2
。
6.3 梯形断面渠道，通过流量 Q 85m3/s i 0.0015，n 0.020， m 1.0 ，试按水力最优断面设计断面尺寸。
vmax 0.32
又以谢才公式得 R v2 / C 2i
应用曼宁公式
C 1 R1/6 n
及 v vmax 代入，便有
R
nvmax i1/ 2
3/ 2
0.025 0.32 0.0051/ 2
3
/
2
然后把上述值ω、R和m值代入式（a）和（b）。解得 h=0.04m，b=287m及h=137m，b=-206m。
C
1 n
R1/ 6
1 0.02
R1/6 , i
Q2 k2
70.004
102 k2
h 500, K AC R, h0 3.92m
6.10 有一梯形断面路基排水土渠，长1000m，底宽3m，设计
水深为0.8m，边坡系数 m 1.5 ，底部落差为0.5m，试验算
渠道的过水能力和断面平均流速。
解： i 0.5 0.0005, A (b mh)h (3 1.5 0.8) 0.8 3.36m2 1000
显然这两组答案都是完全没有意义的，说明此渠道水流不可
能以 v vmax 通过。
第二方案 按水力最优断面进行设计。 水力最优断面的宽深比
h 2 1 m2 m 2 11.52 1.5 0.61
又 A b mhh 0.61h 1.5hh 2.11h2
b 0.61h
b 2h 1 m2 hh 2h 1 m2
2194.69
h0 3.92m,b 3.24m
6.6 梯形断面渠道，流量 Q 10m3，/s 底宽 b 5 m
，边坡系数 m 1.，0粗糙系数 n 0.0，2 底坡
i 0.0004 。求均匀流时的水深为多少?
解：
b 2h
1 m2 5 2
2h, R A 5 h h ,
5 2 2h
Q0 Av0 2.665m3 / s
A Q 2.25 0.84 Q0 2.665
查表得
0.7, h 0.71.2 0.84
例： 有一排水沟，呈梯形断面，土质是细砂土，需要通过
3.5m3/s。已知底坡 i 为0.005，边坡m为1.5，要求设计此排水 沟断面尺寸并考虑是否需要加固，并已知渠道的粗糙系数n为
6.1 渠道均匀流动。已知设计流量 Q 10m3/s，要求正常水深
h0 必须保持1.4m，边坡系数m=1.5，渠道修建在正常粘土上，
最大允许断面平均流速vmax 1.4 m/s ，渠底及边坡未经加固，
求此渠道所需之底宽b及底坡i。
解：
Q
vA,
A
Q v
10 1.4
7.14m2
(b
mh0 )h0
b 3m
b 2h 1 m2 5.88, R A 0.57, v Q 3.97 1.18m / s
A 3.36
C 1 R1/6 1 0.571/6 70
n
0.013
Q2
102
i k 2 70.004 k 2
k AC R 3.36 70 0.57 177.57
Q k i 177.57 0.0005 3.97m3 / s
6.13 已知梯形渠道底宽 b 1.5 m ，边坡系数 m 1.0
当流量 Q 1.0m3/s 时，测得水深 h0 0.86 m 。底坡 i 0.0006 ，试求渠道的粗糙系数n。
解： Q k i 1.0 k 0.0006, k 40.825
A b mhh1 A 1.5 0.860.86 2.0296,
( n 0.017 )，底坡 i 0.008 ，求通过流量 Q 2.25 m3/s
时管内的水深。
解：设管内水深为h，充满度为 h
d
先求满流时流量与流速，
R 1.2 0.3,
44
C0
1 n
R 1/6 0
48.129, v0
C0
R0i 48.129
0.3 0.008 2.358m / s
b 2h 1 m2 3.93, R A 0.516,
k AC R 2.0296 1 0.5161/6 0.5161/2, n
n 0.032
6.17 设计流量 Q 10m3/s 的矩形渠道，i 0.0001 ，采用一般混凝土护面( n 0.014 )，试按水力最优
断面设计渠宽b和水深h。
解：由 A (b mh0 )h0 (b h0 )h0 ，最优断面时，R0 h0 / 2
i
Q2 k2
70.801
852 k2
,k
2194.64
2
1 m2 m
b h0
,b
0.828h0
K AC
R
2194.69
1.828h0
1 0.012
h0 2
1/ 6
h0 2
1/ 2
解：由矩形渠道最优断面：b 2h
Q k i ,10 k 0.0001,k 1000
A bh 2h2 ,
b 2h 4h, R A h , 2
k AC
R
2h2
1 0.014
h 2
1/ 6
h 2
1/ 2
1000,
h 2.47m,b 4.94m
6.19 直径为1.2m的无压排水管，管壁为表面较粗糙的混凝土
0.61h 2h 1 (1.5)2 4.22h
故得水力最优时，有
Rh
A x h
2.11h2 4.22h
0.5h
代入明渠均匀流的基本关系式
Q AC
Ri
A
1 n
R1/ 6
R1/
2i1/
2
A R2/3i1/2 2.11h2 0.5h2/3 0.0051/2 .077h8/3
n
0.025
将 Q 3.5m3 / s 代入上式，便得水力最优时
h Q 3/8 3.5 3/8 1.60 0.98m 3.77 3.77 1.64
0.025，免冲的最大允许流速 vmax 0.32m / s
解： 现分别就允许流速和水力最优条件两种方案进行设计与
比较。第一方案 按允许流速 vmax 进行设计。
从梯形过水断面中有 b mhh （a）
R
x b 2h 1 m2
（b）
先以 vm