水利学作业答案第1～7节思考题解答

《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(q 1，q 2，q 3，…，q n )

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：

5

553

215

5c b a q q q q =

π （1） …………

式中a i 、b i 、c i 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a i 、b i 、c i ，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：

A

B

C

修改后图：

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：

在同一过流断面上，βα>。 3.10 答：④

3.11 答：（1）B A p p >，从能量方程分析，B wA B

B B B A A A A h g

v g p z g v g p z -+++=++222

2αραρ，而B A z z =，B A d d >，则B A v v <，且0>-B wA h ，所以B A p p >

（2）D C p p >，从能量方程分析，

D wC D

D D D D D D D h g

v g p z g v g p z -+++=++2222αραρ，而D C v v =，D C z z <，且0>-D wC h ，所以D C p p >。 （3）不一定。同样由能量方程分析，

F wE F

F F F E E E E h g

v g p z g v g p z -+++=++222

2αραρ，式中F E v v =，F E z z >，且0>-F wE h ，

F wE E F F

E h z z g

p p -+-=-ρ，所以E p 不一定小于F p 。 3.12 答：读数不会改变。

因为p h g p z g p z ∆≡⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+6.122211ρρ

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：w h g

v z H g p ---=22

αρ，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：

9

1 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v u -=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