水力学B-形成性考核册-答案

(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/m2b、-10kN/m2c、12 kN/m2d、-12 kN/m2二、填空题（每小题3分，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，计分）1. 速度为v =10cm/s 的距离为δ=1mm ，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：μ=1.002×10-3N ·s/m 2 根据牛顿内摩擦定律，平板单位面积上的摩擦力为： τ=μ×（du/dy ）=1.002100=0.1002N2. 图示为复式比压计，pgh1pg(h1+h2) pg(h1+h2+h3) pg(h1+h2) pg(R1+R2)示，已知油的密度为ρ油=800kg/m 3，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：P C =P A +ρ水g ×0.5 P D =P C –ρ汞g ×0.2 P E =P D +ρ油g ×0.3P B =P E –ρ水g ×0.6–ρ汞g ×0.4P B = P A +ρ水g ×0.5–ρ汞g ×0.2+ρ油g ×0.3 –ρ水g ×0.6–ρ汞g ×0.4P A –P B=ρ水g ×0.1+ρ汞g ×0.6–ρ油g ×0.3=1×9.8×0.1+13.6×1×9.8×0.6–0.8×9.8×0.3 =78.596KN/m 23. 如图所示矩形挡水闸AB ，已知水深h =3 m ，板的宽b ＝2.5m ，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：F p =p c A=ρgh c A=pg(h/2)×hb=1/2×pgh 2b =1/2×1×9.8×32×2.5=110.25KN静水总压力Fp 的作用点为：m h h bh h bh y Ay I y c c c D 2=3×32=32=2+2121=+=3即总压力的作用点位于水面下2米处。

4. R =6m ，弧门宽B （1（10分）（2）静水总压力作用点h D 的位置。

（4分）解：（1）计算水平分力：KNB R R g HB H g pghcAx Fpx 9.1679=5×°06sin 6×)°06sin ×6×21+4(×9.8×1=αsin ×)αsin 21+4(ρ=×)21+4(ρ==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=ae ×ec=4×(6 - 6×cos60o )=12m 2扇形eoB 的面积=(60/360) ×π×R 2=(1/6) ×3.14×62=18.84 m 2 三角形coB 的面积=(1/2) ×Bc ×co=(1/2) ×6sin60o ×6cos60o =7.79 m 2 压力体eabB 的体积=（12+18.84 - 7.79）×5 =115.25m 3所以，垂直分力F pz = pgv = 1×9.8×115.25=1129.5KN （反向向上）闸门上的静水总压力KN F F F pz px p 3.2024=5.1129+9.1679=+=2222（2）F p 和水平线的夹角为β，672.0=9.16795.1129==tan βpxpz F F∴β=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F p 的作用线必通过O 点，F p 的作用点距水平面的距离： h D =4+Rsin β=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 、1.75～2.0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λ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 （ 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 、14、已知突扩前后有压管道的直径之比d 1/d 2 =1：2，则突扩前后断面的雷诺数之比为（ a ）a 、2b 、1c 、0.5d 、0.25 5、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h f =λgv R l 242，层流沿程水头损失与流速平方成正比。

（×）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λ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λ仅是雷诺数Re 的函数并与Re 成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re 的函数；在紊流光滑区λ=f 1（Re ）； 过渡区λ=f 2（Re ，△/d ）；粗糙区λ=f 3（△/d ），紊流粗糙区又称为阻力平方区。

五、计算题 （共5题，计56分）1、 管道直径 d = 10 mm ，通过流量 Q = 20 cm 3/s ，运动粘度ν= 0.0101 cm 2/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ν= 0.0101 cm 2/s ，而管道截面积A=πd 2/4，v =Q/A ，则管道流动的雷诺数：)(Re 20002523=10×0.0101×10×10×3.1410×20×4=νπ4=ν=Re 4-3--6k d Q vd∴管道水流为紊流。

（2）∵管道流动的雷诺数νπ4=ν=Re d Qvd ，故可知水温、流量不变，管径扩大3倍后的雷诺数)2000(Re 841=2523×31=Re 31=ν)π(34=Re k d Q∴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。

若管嘴出口至水箱水面的高度h =5 m ，管嘴局部水头损失系数ζ=0.2，取动能校正系数α=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：2gνξ+2g αν+0+0=0+0+h 22由h =5 m ，ζ=0.2，α=1得1232gν×2.0+2g ν=h 225=9.8×2ν×2.0+9.8×2ν22ν=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：0+0+z =2gαν+0+02由ν=9.04m/s ，α=1得m 17.4=9.8×204.9=2g ν=z 223 、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d 1 =5cm ，d 2=2cm ，1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh =5cm ，如果文丘里管流量计流量修正系数μ=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：s m d d g k /0014.0=1—)02.0/05.0(8.9×2405.0×3.14=1—)/(24πd =5.24242121管路中通过的流量：sm Q /0003.0=05.0×0014.0×98.0=△h μk =34、某水平管路的直径d 1=7.5cm ，管内流速v 1=0.70m/s ，管路末端接一渐缩喷嘴通入大气（如图）。