水利学作业答案第1～7章思考题解答

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第一章绪论答案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31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m 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(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ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(002.02y 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 -=)(002.0y h g dydu -==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 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 AT mg d d sin μθ== 001.0145.05.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg =s Pa 08376.0⋅ 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 ud d μτ=，定性绘出切应力沿y[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。

水力学课后答案

答案说明以下答案是由老师自己做出来的，其中的每一题的画图都省略了，希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。

在答案电子话过程中可能会有一些错误，希望同学们可多提宝贵意见。

第二章作业答案2-9 10(1.5 1.0)53.9a p p g p kpa ρ=+--=11151.9abs a p p p kpa =+= 20(1.50.5)58.8a p p g p kpa ρ=+--=22156.8abs a p p p kpa =+=1212 6.5p pZ Z m g gρρ+=+= 2-11 略2-120(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0Hg Hg p g g g g ρρρρ+---+---=0265p kpa =2-14 受压面为矩形平面 76.38c P gh kN ρω==34112c b a J m ⋅==289c D c c J y y y ω=+= 所以，作用点至A 点的距离 10'29D y y '=-= 根据合力矩守恒2cos 60'84.9o T P y T kN⋅=⋅=2-18 c P gh ρω=(sin 60)2146.5o ag H abkNρ=-⋅= sin 60(cos 60)o o T G G P f =⋅++⋅45.9T kN =闸门的静水压强分布图为梯形，根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式12122()3h h a e h h +=+ 21sin h H h H a θ==-1.13e m =2-21 仅考虑左侧水：11144.1x c x P gh kN ρω== （→） 1134.6z P gV kN ρ== （↑）仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ρω== （←）2217.32z P gV kN ρ== （↓）综合两侧水1233.08x x x P P P kN =-= (→)1217.32z z z P P P kN =-= （↑）总压力37.34P kN ==tan ZxP P θ=2-23 分析上半球0x P =232[()]3ZP gVT n n g R H R R n ρρππ===+-第三章作业答案3-32max 000.0342max max 00[(1())]1/20.212/rrQ ud u d r u u r r L sωωωωπ==-=-⋅⋅=⎰⎰0.075/Qv m s ω==3-6 根据连续性方程123Q Q Q =+34/v m s =3-7根据连续性方程123Q Q Q =+234ωω= 22231482.3370.58m mωω==3-11建立能量方程22111222121222122122()2.252hg p p v p v z z g g g gz z p p v v h m g g ααρρρρρρ++=++=---===油油油油油51.1/Q L s μ==3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p v p v z z g g g gz z p ααρρ++=++==联立连续性方程 1122v v ωω= 2 4.9/v m s = 在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232v H m g== 3-18 建立能量方程22111222121212221.8 1.680p v p v z z g g g gz m z mp p ααρρ++=++====连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v ⋅=--⋅=⋅13111.23/5.98/v m s Q v m sω===3-20建立的坐标系比较特别，X 轴沿着1Q 方向，Y 轴与X 轴垂直根据能量方程可知1268.1/v v v m s ===建立动量方程，沿X 轴方向：11221212cos 600cos 60o oQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Qρρρ--=-=+=连续性方程12(1cos 60)2(1cos 60)2o o QQ QQ =+=-313225.05/8.35/Q m s Q m s==建立动量方程，沿Y 轴方向：0(sin60)1969o y R Q v N ρ=--=3-23 在A-A ，B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A b v m s v m s==221112221212222175.7p v p v z z g g g gz z p kNααρρ++=++==在A-A ，B-B 断面间建立动量方程沿X 轴方向：1cos 60(cos 60)sin 60sin 60o o A A B B x B ooB B y B p v p v R Q v v p v R Qv ρρ--=-+=-54555984y x R N R N==3-24 （1）建立能量方程2212120022v v h h g g++=++连续性方程1122h v h v =3228.9215)998(v v +⨯⨯=+ 0294107232=+-v v s m v /512.82= m h v v h 762.15512.831212=⨯==（2）以1-1断面和2-2断面之间的水体为控制体，并假设整个坝面对水体的水平反力为F '。

水力学实验报告思考题答案(想你所要)..

实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线（P-P）沿程可升可降，线坡J P可正可负。

而总水头线（E-E）沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。

这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。

测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。

测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。

而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，（E-E）线不可能回升。

(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，表明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，表明有较大的局部水头损失存在。

2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化：（1）流量增加，测压管水头线（P-P）总降落趋势更显著。

这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。

而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。

（2）测压管水头线（P-P）的起落变化更为显著。

因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。

管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，（P-P）线的起落变化就更为显著。

3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断面（图2.2），测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm（偶有毛细影响相差0.1mm），表明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。

测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。

由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”，而在急变流断面上其质量力，除重力外，尚有离心惯性力，故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。

(完整版)水力学答案

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31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m 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(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ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(002.02y 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 dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 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yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．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yud d μτ=，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。

《水力学》作业题参考答案

详细描述
流速是影响水头损失的重要因素，流速越大，水流阻力越大，水头损失也越大。流体性质对水头损失也有影响，例如水的黏滞性、密度和表面张力等都会影响水头损失。管道材料和管道形状也是影响水头损失的因素，不同材料的管道对水流的阻力不同，管道的弯曲、分叉等形状也会影响水头损失。了解水头损失的影响因素有助于更好地控制和减少水头损失，提高水流运动的效率。
液体流动的能量平衡特性
液体流动的能量平衡具有守恒性，即流动过程中各种形式的能量总和保持不变。能量平衡与流体的状态变化密切相关，例如流体从高压状态向低压状态流动时，压力能会转化为动能。液体流动的能量平衡特性决定了流体的运动规律和特性，例如流速、压强、水位等参数的变化。
液体流动的能量平衡计算
PA R T. 0 2
流体运动
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流体运动的分类
层流运动湍流运动过渡流自由表面流流体在流动过程中，流层之间互不掺混，呈层状流动。流体在流动过程中，流层之间有强烈的动量交换，流动呈现紊乱、无规则状态。介于层流与湍流之间的流动状态，具有某些层流和湍流的特性。流体在流动过程中，存在自由表面的流动，如河流、洪水等。
水头损失
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水头损失的概念
总结词
水头损失是指水流在运动过程中，由于克服水流阻力而消耗的能量。
详细描述
水头损失是水流在运动过程中由于克服水流阻力而消耗的能量。水流在运动过程中会遇到各种阻力，如摩擦阻力、局部阻力等，这些阻力会导致水流的能量损失，即水头损失。
水头损失的计算
总结词
离有关。
静水压强的特性
静水压强具有方向性，垂直指向作用面，即垂直指向受压物体表面。

水力学实验报告思考题答案

水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或 (1.1) 式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。

另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。

实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。

测压管水头线指测压管液面的连线。

实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。

2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。

，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。

(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。

(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。

这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。

3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。

最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。

4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。

《水力学实验报告》思考题答案解析

水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或 (1.1)式中：z被测点在基准面的相对位置高度；p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同；p0水箱中液面的表面压强；γ液体容重；h被测点的液体深度。

另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。

实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。

测压管水头线指测压管液面的连线。

实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。

2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。

(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。

(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。

这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。

3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。

最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。

水力学实验报告思考题答案分析解析

另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系：(1.2)据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。

实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。

测压管水头线指测压管液面的连线。

实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。

2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。

(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。

(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。

这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。

3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。

最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。

水力学实验报告思考题答案(想你所要)

实验二不可压缩流体恒定流能量方程〔伯诺利方程〕实验成果分析及讨论1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同？为什么？测压管水头线〔P-P〕沿程可升可降，线坡J P可正可负。

而总水头线〔E-E〕沿程只降不升，线坡J 恒为正，即J>0。

这是因为水在流动过程中，依据一定边界条件，动能和势能可相互转换。

测点5至测点7，管收缩，部分势能转换成动能，测压管水头线降低，Jp>0。

测点7至测点9，管渐扩，部分动能又转换成势能，测压管水头线升高，J P<0。

而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量，是不可逆的，即恒有h w1-2>0，故E2恒小于E1，〔E-E〕线不可能上升。

(E-E) 线下降的坡度越大，即J越大，说明单位流程上的水头损失越大，如图2.3的渐扩段和阀门等处，说明有较大的局部水头损失存在。

2.流量增加，测压管水头线有何变化？为什么？有如下二个变化：〔1〕流量增加，测压管水头线〔P-P〕总降落趋势更显著。

这是因为测压管水头，任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时，Q增大，就增大，则必减小。

而且随流量的增加阻力损失亦增大，管道任一过水断面上的总水头E相应减小，故的减小更加显著。

〔2〕测压管水头线〔P-P〕的起落变化更为显著。

因为对于两个不同直径的相应过水断面有式中为两个断面之间的损失系数。

管中水流为紊流时，接近于常数，又管道断面为定值，故Q增大，H亦增大，〔P-P〕线的起落变化就更为显著。

3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题？测点2、3位于均匀流断面〔图2.2〕，测点高差0.7cm，H P=均为37.1cm〔偶有毛细影响相差0.1mm〕，说明均匀流同断面上，其动水压强按静水压强规律分布。

测点10、11在弯管的急变流断面上，测压管水头差为7.3cm，说明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。

水力学绪论部分思考题答案

1、质量、重量、密度、容重的定义，各物理量的量纲和单位是什么？质量——惯性：物体中所含物质的多少量纲：[M]单位：kg/m3重量——万有引力：地球对物体的引力，称重力或重量量纲：[MLT-2]单位：kg•m/m22、什么叫做粘滞性？粘滞性对液体运动起什么作用？当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性。

此内摩擦力称粘滞力。

内摩擦力的作用是抵抗液体内部的相对运动，从而影响着液体的运动状况，由于粘滞性的存在，液体在运动过程中因克服内摩擦力而做功，故液体的粘滞性也是液体中发生机械能量损失的根源。

3、固体之间的摩擦力与液体之间的摩擦力有何原则上的区别？何谓牛顿内摩擦定律,该定律是否适用于任何液体？固体之间的摩擦力仅发生在液体与固体边界的接触处，而液体之间的摩擦力发生在液体与固体边界的接触处和液体内部。

内摩擦定律：①作层流运动的液体，相邻液层中单位面积上所作用的内摩擦力（或粘滞力），与流速梯度成正比，与液体性质有关：；②作层流运动的液体，相邻液层中所产生的切应力，与剪切变形速度成正比。

只适用于作层流运动的牛顿流体。

4、什么是理想液体？理想液体与实际液体的根本区别何在？把液体看作绝对不可压缩、不可膨胀、无粘滞性、无表面张力的连续介质。

实际液体的压缩性、膨胀性、表面张力很小与理想液体相差不大，故根本区别为是否考虑粘滞性。

5、为什么可以把液体当作“连续介质”？运用这个假设对研究液体运动规律有何意义？因为分子间孔隙的距离与生产上研究的液流尺度相比，极其微小，故水力学中只研究液体宏观机械运动。

假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无空隙的连续体。

把液体视为连续介质，则液流中的一切物理量（压强、流速）均可视为空间坐标和时间的连续函数。

在研究液体运动规律时，可利用连续函数的分析方法。

且经长期证明：利用连续介质的假定所得出的液体运动规律的基本理论与客观实际十分符合。

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《水力学》思考题解答第1章绪论 1.1 答：流体与固体相比，流体的抗剪切性能很差，静止的流体几乎不能承受任何微小的剪切力；在一般情况下，流体的抗压缩性能也不如固体的抗压缩性能强。液体与气体相比，液体的压缩性与膨胀性均很小，能够承受较大的外界压力，而气体由于压缩性和膨胀性都很大，所以气体不能承受较大的外界压力。气体受压时，变形通常会非常明显。 1.2 答：④ 1.3 答：① 1.4 答：④ 1.5 答：① 1.6 答：④ 1.7 答：④ 1.8 正确。 1.9 错误。 1.10 答：量纲：是物理量的物理属性，它是唯一的，不随人的主观意志而转移。而单位是物理量的度量标准，它是不唯一的，能够受到人们主观意志的影响。本题中，时间、力、面积是量纲，牛顿、秒是单位。 1.11 基本，导出。 1.12 答：量纲的一致性原则。 1.13 答：若某一物理过程包含n+1个物理量（其中一个因变量，n个自变量），即： q =f(q1，q2，q3，…，qn) 无量纲π数的具体组织步骤是：（1）找出与物理过程有关的n＋1个物理量，写成上面形式的函数关系式；（2）从中选取m个相互独立的基本物理量。对于不可压缩流体运动，通常取三个基本物理量，m=3。（3）基本物理量依次与其余物理量组成［（n＋1）－m］个无量纲π项：

cbaqqq

321

444321

44cbaqqq

q

555321

55cbaqqq

q （1）

…………

nnncbannqqq

321

式中ai、bi、ci为各π项的待定指数，由基本物理量所组成的无量纲数π1＝π2＝π3

＝1。（4）满足π为无量纲项，求出各π项的指数ai、bi、ci，代入上式中求得各π数；（5）将各π数代入描述该物理过程的方程式（1），整理得出函数关系式。

第2章流体静力学基础思考题 2.1 答：C 2.2 答：D 2.3 答：不能认为压强是矢量，因为压强本身只是流体内部位置坐标点的函数，与从原点指向该点的方向转角没有关系。 2.4 答：测管1和测管2液面与容器中液面0-0不平齐。测管1液面比测管2液面要高，因为液体1的密度比液体2的密度要小。 2.5 答：两个底面上所受的静水总压力相同，而两个秤盘上所称得的重量不相同。这是因为两个容器内所盛液体的质量不相同，而秤盘上得到的重量取决于容器内液体的质量。（或两图的压力体不同。） 2.6 答：该浮力不会使圆柱绕轴O转动。根据静水压强的垂直性可以知道，圆柱体上每一个点所受到的压强都垂直与该点并指向圆柱体的轴心，所以，不会对圆柱体产生任何转动的力矩作用。 2.7 答：原图：

油水

ABCD

AABB

修改后图：油水

ABCD

AABB

相等

第3章流体动力学基础 3.1 答：Lagrange方法以个别流体质点的运动作为观察对象，综合每个质点的运动来获得整个流体的运动规律，其函数表达式为个别质点运动的轨迹方程。 Euler 方法以流体运动所经过的空间点作为观察对象，观察同一时刻各固定空间点上流体质点的运动，综合不同时刻所有空间点的情况，构成整个流体运动。 3.2 答：流线是表示某一瞬时流动方向的曲线，该曲线上所有各点的流速矢量均与曲线相切。流线的性质：a. 恒定流时，流线的形状和位置不随时间而改变； b. 恒定流时流体质点运动的迹线与流线重合； c. 除特殊点外，流线不能相交； d. 除特殊点外，流线是不发生转折的光滑曲线（或直线）。迹线是表示某一流体质点在运动过程中，不同时刻所流经的空间点的连线，即流体质点运动的轨迹线。 3.3 答：② 3.4 答：（1）是恒定流，其中I、III是均匀流，II是非均匀流。（2）非恒定流。（3）有关系。如果II段较长，则为渐变流；较短则为急变流。 3.5 答：与过流断面上流速分布是否均匀有关系，存在非恒定均匀流和恒定急变流。 3.6 答：③ 3.7 答：③ 3.8 答：断面平均流速：断面各个点流速的平均值。采用一元流动分析法时必须引入此概念。 3.9 答：

1332333AudAuuAuAudAu

AA

122222AudAuuAuAudAu

AA

在同一过流断面上，。 3.10 答：④

3.11 答：（1）BApp，从能量方程分析，BwABBBBAAAAhgvgpzgvgpz2222，

而BAzz，BAdd，则BAvv，且0BwAh，所以BApp （2）DCpp，从能量方程分析，DwCDDDDDDDDhgvgpzgvgpz2222，而DCvv，DCzz，且0DwCh，所以DCpp。（3）不一定。同样由能量方程分析，

FwEFFFFEEEEhgvgpzgvgpz22

22

，式中FEvv，FEzz，且0FwEh，

FwEEFFEhzzgpp，所以Ep不一定小于Fp。 3.12 答：读数不会改变。因为phgpzgpz6.122211 3.13 答：将阀门开大时，A点处的流速加大，压强减小，出现负压，此时玻璃管中的水会提升一个高度，当阀门开大到一定程度时，提升的水柱高度会到达A点，则玻璃管中的水向上流动。 3.14 答：如果Q相等，则v一定相等。

计算压强时，用公式：whgvzHgp22，由于各点的位置高度和水头损失不同，所以压强不相同。 3.15 答：③

3.16 答：91 3.17 答：下降；上升、水平或下降。 3.18 答：⑴ c受力最大，a受力最小。 ⑵ 当vu时叶片受力最大。

第4章流动阻力和水头损失 4.1 答：雷诺数的力学意义是表征流体质点所受的惯性力和粘滞力作用之比。如果流动平稳，没有任何扰动，涡体不易形成，则雷诺数虽然达到一定的数值，也不可能产生紊流，所以自层流转变为紊流时，上临界雷诺数极不稳定。反之，自紊流转变为层流时，只要雷诺数降低到一定数值，惯性力将不足以克服粘滞力，即使涡体存在，也不能掺入临层，所以不管有无扰动，下临界雷诺数都是比较稳定的。这正是雷诺数能够成为判断流态类型的重要参数原由。 4.2 答：决定流态三个参量：流速、管道面积、液体粘性，所以不能单独用临界流速作为判断层流、紊流的依据。 4.3 答：空气更容易成为紊流，因为空气的粘性比水小很多，雷诺数要大很多。 4.4 答：推导该方程是从力的平衡推导的，与层流、紊流没有关系。 4.5 答：紊流的主要特征：运动要素表现为脉动、存在粘性底层、产生附加切应力、断面流速分布均匀化。紊流的恒定流是时均的恒定流，严格上讲脉动与恒定两者确实存在矛盾，但经过时均化处理后，可以满足流体力学的计算精度要求。 4.6 答：紊流阻力除了层流阻力之外，还会产生附加切应力。产生附加切应力主要是因为涡体产生的脉动而引起的升力。 4.7 答：没有。 4.8 答：实验研究揭示，在靠近边壁的流层内，由于边壁约束流体质点基本不能垂直于边壁方向运动，而且流速梯度较大，粘滞切应力起主导作用，该薄层称为粘性底层（或层流底层）。根据粗糙度的大小和粘性底层厚度的比较，可以将流道壁面分成三种类型：

（1）水力光滑面。当雷诺数Re较小或绝对粗糙度较小时，粘性底层厚度0可以大于粗糙度若干倍，粘性底层能够完全掩盖住粗糙突体，流体在平直的粘性底层上滑动，象在光滑壁面上流动一样，边壁对流动的阻力只有粘性底层的粘滞阻力，粗糙度对紊流不起任何作用。这种壁面称为水力光滑面（或光滑面）。

（2）水力粗糙面。当Re较大或较大时，粘性底层极薄，0可以小于若干倍，紊流绕过突入到紊流区的粗糙体时会产生小漩涡，加剧了紊流的脉动作用。此时，边壁对流动的阻力主要由这些小漩涡的横向掺混运动而形成，而粘性底层的粘滞阻力作用是十分微弱的，边壁粗糙度对紊流的影响将起主导作用。这种壁面称为水力粗糙面（或粗糙面）。（3）过渡粗糙面。粘性底层已不足以完全掩盖住边壁粗糙度的影响，但粗糙度还没有起决定性作用，介于水力光滑与水力粗糙之间，这种壁面称为过渡粗糙面。值得说明的是，水力光滑面或粗糙面并非完全取决于固体边界表面本身是光滑还是粗糙，而必须依据粘性底层和绝对粗糙度两者的相对大小来确定，即使同一固体边壁，在某一雷诺数下可能是光滑面，而在另一雷诺数下又可能是粗糙面。 4.9 答：

（1）层流区。Ref，理论公式是λ=64/Re。（2）层流到紊流的过渡区。由于过渡流态极不稳定，因此实验点据散乱。无成熟公式。（3）水力光滑区。λ只与Re 有关而与d无关，且随Re的增大而减小，Ref 。

（4）过渡粗糙区。λ既与Re有关，又与d有关。dfRe,。

（5）水力粗糙区。λ只与d有关，而与Re无关。df，当λ与Re无关时，由达西公式gvdlhf22可见，沿程水头损失与流速的平方成正比，因此水力粗糙区又称为阻力平方区。 4.10 答：将工业管道和人工管道在同样试验条件下，进行沿程水头损失试验，把具有同一沿程阻力系数值的人工砂粒粗糙度作为工业管道的当量粗糙度，也以表示。 4.11 答：内因：流体的粘性；外因：边界形状突变。 4.12 答：2 4.13 答：② 4.14 答：② 4.15 答：① 4.16 答：①

∵ ABAABAAaAaARaRaaaR4,,4,44222，

从gvRlhf242可知，当lhf,,相等时，流速v相等， ∴ 由vAQ可知，BAQQ。