水利学

三、填空题（在空格中填写正确答案）1、作用于静止（绝对平衡）液体上的面积力有 压力 ，质量力有重力 。

2、宽顶堰式闸孔出流。

当下游发生 远驱式 水跃或 临界式 水跃时，为闸孔自由出流；当下游发生 淹没式 水跃时，闸孔淹没出流。

3、液体质点的运动形式有 平移、变形、旋转 。

4、渗流系数k 与 液体及土壤透水性质 有关，它的物理意义是 J=1时的渗流流速 。

1一般情况下，给水管道中的流速不大于2.5～3.0m/s ，不小于 0.25m/s 。

2、能量方程中g v 22α项的能量含义为：单位重量液体所具有的流速动能。

3、圆管半径m r 1=，满管流动时的水力半径R 为 0.5 米；如果正常水深m h 20=，则水力半径R 为 0.5 米4、从流体内部结构来看，流体的运动形态可以分成 层 流与 紊 流。

5、只有途泄流量管道的水头损失是相同流量的管道的水头损失的 311、水力最优矩形断面的宽深比是2 ，其水力半径等于 水深 的一半。

2、水的运动粘滞系数随温度的升高而_降低 _，它的单位是m 2/s 。

3、紊流时粘性底层厚度随雷诺数的增加而 减小 。

4、明渠均匀流的 水深和断面平均速度 等物理量沿程不变。

5、在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将 减小 ，临界水深将 不变 。

6、由于薄壁堰具有稳定的 流量 和 水头 关系，一般多用于实验室及小河渠的测量流量。

1、液体的___. _粘滞性________是产生水流机械能损失的主要原因。

2、液体的主要物理特性_质量和重量 、 易流性 、 粘滞性 、 压缩性 、 表面张力和 气化 等。

3、水的粘滞性会随着温度的升高__）变小；_________ 。

4、某点压强与受压面的关系是___垂直指向受压面______________5、水流由___急____流过渡到___缓____流时产生水跃；水流由__缓_______流过渡到_急______流时产生水跌．1、总流能量方程的物理意义是什么？试说明方程中各项的物理意义？1、15℃时水的[动力]粘度小于20℃时水的[动力]粘度。

（ ⨯ ）2、恒定流时的流线与迹线二者重合。

（ √ ）3、有压管道的测压管水头线只能沿程降低 （ ⨯ ）4、工业管道的沿程摩阻系数λ在紊流粗糙区随e R 增加而增加 ( ⨯ )5、均匀流的同一过水断面上，各点流速相等。

（ ⨯ ）1、在连续介质假设的条件下，液体中各种物理量的变化是连续的。

（ √ ）2、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。

（ ╳ ）3、当管流过水断面流速按抛物线规律分布时，管中水流为紊流。

（ ╳ ）4、紊流实质上是非恒定流。

（ √ ）5、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。

（ √ ）6、尼古拉兹试验是研究管道沿程水头损失随雷诺数和相对粗糙度的变化关系的试验。

（ ╳ ）7、水跃只能发生于平底明渠中。

（ ╳ ）8、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。

（ √ ）9、区别薄壁堰、实用堰和宽顶堰，只取决于堰壁厚度δ。

（ ╳ ）10、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u 应比该断面实际渗流的真实断面平均流速u 小。

（ √ ）11、流网存在的充分必要条件是恒定渗流。

（ ╳ ）12、牛顿内摩擦定律只适用于管道中的层流。

（ ╳ ）13、有压长管道是认为水头全部消耗在沿程水头损失上。

（ √ ）14、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。

（ √ ）15、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。

（ √ ）16、当下游水位高于薄壁堰顶时，一定是淹没出流。

（ √ ）17、不可压缩液体连续性微分方程0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u z y x 只适用于恒定流。

（ ╳ ）1、静止液体有粘滞性，所以有水头损失。

（ X ） 2、缓坡上一定产生缓流。

（ X ） 3、堰的应用过程中，通常流量系数d m m =。

（ X ） 4、前提条件相同，采用实用堰的过流能力大于宽顶堰。

（ √）5、挖深式消力池的出口是折线型实用堰，而消力坎式消力池的出口是宽顶堰。

（ X ）1、水流由急流过渡到缓流时一定会产生水跃。

（√ ）2、粘滞性和固体边界的影响是液体产生能量损失的内因。

（ X ）3、断面比能沿流程总是减小的。

（ X ）4、测压管水头线总是沿程下降的。

（ X ）5、临界水深和正常水深都与渠道的糙率、底坡有关。

（ X ）1、静止液体有粘滞性，所以有水头损失。

（ x ）2、陡坡上一定产生急流。

（ x ）3、堰的应用过程中，通常流量系数d m m =。

（ x ）4、前提条件相同，采用实用堰的过流能力大于宽顶堰。

（√ ）5、挖深式消力池的出口是宽顶堰，而消力坎式消力池的出口是折线型实用堰。

（√ ） 名词解释1、粘滞性：当流体处于运动状态时，如果流体质点之间存在相对运动，则质点之间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，流体的这种性质称为粘性或者粘滞性。

2、流线：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。

3、阻力平方区：在土木、水利等实际工程中的水流一般处于紊流粗糙区，该区2v h f ∝，所以又名阻力平方区。

4、当量粗糙度：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λ值的人工砂粒粗糙度作为工业管道的当量粗糙度。

5、断面比能 ：将每一个过流断面的参考基准面选在渠底最低点所在的水平面这一特殊位置，此时断面上单位重量液体所具有的总能量就是断面比能。

1、水力学对液体做了哪些物理模型化假设？请写出相应内容。

（1）流体的连续介质模型假设流体力学把流体质点作为最基本的研究单位，从而摆脱了由于分子间隙与分子的随机运动所导致的物理量不连续的问题（分子之间有间隙，但质点团之间没有间隙）。

采用连续介质模型，既可以摆脱分子运动的复杂性，也可以满足工程的实际要求。

这样，我们在研究流体的宏观运动时，可以将之视为均匀的连续介质，其物理量是空间和时间的连续函数，可以应用连续函数的方法分析流体的平衡与运动规律。

（2）理想流体假设绝对不可以压缩，不能膨胀，没有粘性的连续介质。

这样先抛开粘性分析理想液体，应用到实际液体时再进行修正。

它是一种对流体物理性质的简化的力学模型。

2、 均匀流水力特性如何？（1）过流断面为平面，且断面形状、尺寸沿流程不变；（2）流线为平行直线，同一流线上各点流速相等，从而各断面流速分布相同，各断面平均流速相等，动能修正系数及动量修正系数对应相等；（3）动水压强规律与静压强分布规律相同.明渠均匀流可能发生在：（顺坡棱柱形渠道）2、某水库水深为10m 处的绝对压强为：（196kPa ）3、在圆管流中，层流的断面流速分布符合：( 抛物线规律)4、圆柱形外管嘴的正常工作条件是：（3(=l ～4）d ，m H 90< ） 5、粘性液体总水头线沿程的变化是：（沿程下降 ）１、试分别说明雷诺数Re ，佛汝德数Fr 的物理意义及其在水力学中的主要用途？ （5分）2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）3、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？ （3分）4. 有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？（5分）2、什么是水击？减小水击压强的措施有那些？（5分）１、答：（1）雷诺数Re 的物理意义：它表征液流惯性力与粘滞力的对比关系，即Re /v d v =∙。

在水力学中主要用它来判别液流的型态是层流还是紊流。

佛汝德数Fr 的物理意义：它表征液流惯性力与重力两种作用力的对比关系。

其能量意义是表示过水断面单位重量液体平均动能与平均势能之比的二倍开平方，即Fr =在水力学中主要用它判别水流的流态是缓流、临界流或急流。

2、答：压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低），从而使管道断面上发生压强交替升降的现象，称为水击。

工程上常常采取以下措施来减小水击压强：（一）延长阀门（或导叶）的启闭时间T （二）缩短压力水管的长度（三）修建调压室（四）减小压力管道中的水流流速v03、答：（1）沿程水头损失实测装从水位恒定的水塔引出管道，与需要测量水头损失的新钢管相联，为了便于操作和计算，该管水平放置，两端各开一个测压孔，测压孔直径mm d 0.6=左右的测压管，用橡皮管与压差计相连接。

测压孔间距L 视采用压差计类型和测量精度而定，做到读数准确，误差在5在测压孔两端设A 、B 两个闸阀，控制流量与排气。

闸阀距测压孔距离6～10）d ，（d 为新钢管直径），避免闸阀后旋涡水流对测压管测流的影响。

在管道出口采用重量法或体积法测量流量。

也可在管路上装流量计测量流量。

②工作原理水塔水位恒定，当闸门开度一定时，管中通过的流量一定，测出流量。

管道直径保持不变，经过管道的水流为有压均匀流，水力坡度与测压管坡度相等，由压差计测出压差经简单换算即得长度为L 的管道的沿程水头损失，即()()γγ212221212121p p v v g z z p p h f -=-+-+-= （2）沿程阻力系数λ在紊流光滑区的变化规律大量实验证明，在紊流光滑区，沿程阻力系数λ只与雷诺数Re 有关，与绝对粗糙度∆无关。

2、什么叫总水头线和测压管水头线？什么是水力坡度和测压管坡度？3、输水管的流量，水温一定，随管径加大，雷诺数如何变化？为什么？4、“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”是如何定义的？ 二、简答题：1. 答：总流的能量方程表述为：g v p Z 22111αγ++=2122222-+++w h g v p Z αγ 它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。

各项物理意义如下： Z ─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；γ1p ─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称为单位压能；γ1p Z +─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；g v 22α─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；g v p Z H 22αγ++=─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能；2.答：连接各断面的总水头（g v p Z H 22αγ++=）得到的线，即总水头线；连接 各断面的测压管水头（γp Z +）得到的线，即为测压管水头线。

水力坡度就是总水头线的坡度，用J 表示，l dH l dh J w -==;测压管水头线的坡度即测压管坡度，用Jp 表示，dlp Z d Jp )/(γ+-=。

3.答： 输水管流量，水温一定随管径加大，雷诺数变小；因为υπυπυd Q d Qd vd 44/Re 2===, Q 一定，水温一定，运动粘滞性系数υ也一定，故管径d 加大，雷诺数变小。