流体力学第八章习题集规范标准答案
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第八章习题答案
选择题(单选题)
8.1明渠均匀流只能出现在:(b )
(a )平坡棱柱形渠道;(b )顺坡棱柱形渠道;(c )逆坡棱柱形渠道;(d )天然河道中。 8.2水力最优断面是:(c )
(a )造价最低的渠道断面;(b )壁面粗糙系数最小的断面;(c )过水断面积一点,湿周最小的断面;(d )过水断面积一定,水力半径最小的断面。 8.3水力最优矩形渠道断面,宽深比/b h 是:(c )
(a )0.5;(b )1.0;(c )2.0;(d )4.0。
8.4平坡和逆坡渠道中,断面单位能量沿程的变化:(b )
(a )
de ds >0;(b )de ds <0;(c )de
ds
=0;(d )都有可能。 8.5明渠流动为急流时:(a )
(a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v dh <0。 8.6明渠流动为紊流时:(a ) (a )r F >1;(b )h >c h ;(c )v dh <0。 8.7明渠水流由急流过渡到缓流时发生:(a ) (a )水跃;(b )水跌;(c )连续过渡;(d )都可能。 8.8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: (a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。 8.9在流量一定,渠道断面的形状、尺寸一定时,随底坡的增大,临界水深将:(b ) (a )增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。 8.10宽浅的矩形断面渠道,随流量的增大,临界底坡c i 将:(b ) (a ) 增大;(b )减小;(c )不变;(d )不定。 8.11明渠水流如图8-49所示,试求1、2断面间渠道底坡,水面坡度,水力坡度。 解: 321 0.0333030i -= == 8 6.50.0530p J -== 224 4.58 6.5220.042830 g g J +--== 答:1、2断面间渠道底坡0.033i =,水面坡度0.05p J =,水力坡度0.0428J =。 8.12梯形断面土渠,底宽b =3m ,边坡系数m =2,水深h =1.2m ,底坡i =0.0002,渠道受到中等养护,试求通过流量。 解: ()()1.23 1.22 6.48A h b hm = +=⨯+⨯ =(m 2 ) 232 1.28.367b b χ=+=+=+⨯=(m ) 0.7745A R χ = =(m ) ,取0.0225n =(见教材153 页表6-4) ∴1 3.435Q n = = =(m 3/s ) 答:通过流量 3.435Q =m 3/s 。 8.13修建混凝土砌面(较粗糙)的矩形渠道,要求通过流量Q =9.7s m /3 ,底坡i =0.001, 试按水力最优断面设计断面尺寸。 解: 对矩形断面,水力最优断面满足2b h =。 ∴2 2A bh h ==,24b h h χ=+=,∴2242 h h R h = = ∵1Q A n =0.001i =,0.017n = ∴2 3 2 22h h ⎛⎫⋅= ⎪ ⎝⎭ ,8 30.0179.7 4.14nQ h ⨯=== 1.70h =(m ) , 3.40b =(m ) 答:断面尺寸为 1.70h =m , 3.40b =m 。 8.14修建梯形断面渠道,要求通过流量Q =1s m /3 ,边坡系数m =1.0,底坡i =0.0022, 粗糙系数n =0.03,试按不冲允许流速[]m ax v =0.8s m /,设计断面尺寸。 解: ∵ max 0.8v v ≤=,∴ 0.8Q A ≤,max 1 1.250.8Q A v ≥ ==(m 2) 又∵ []max 1v v n = ≤,即[ ]2max 312 0.502n v R i ≤== 0.366R = ∴有 2 1.25hb mh +≥ 20.366≤ 即有 2 1.253.42hb h b ⎫+≥⎪ ⎬+≥⎪⎭ 解得:2 1.870.6840h h -+= 0.51.37h ⎧=⎨⎩, 2.01 2.455 b ⎧=⎨-⎩ ∴ 2.00b =(m ),0.5h =(m ) 答:断面尺寸为 2.00b =m ,0.5h =m 。 8.15已知一钢筋混凝土圆形排水管道,污水流量Q =0.2s m /3 ,底坡i =0.005,粗糙系数 n =0.014,试确定此管道的直径。 解: 取充满度为0.6h d α==,则2 0.4920A d =,0.2776R d =。 ∴ []82233 110.49200.2776 1.05750.20.014 Q d d d n ==⨯⨯== ∴ 0.535d =(m ) 故应取0.75h d α= =,则由表8-4查得20.6319A d =,0.3017R d = 83 1.43570.2d =,0.478d =(m ) 故取500d =(mm ) 答:管道的直径500d =mm 。 8.16钢筋混凝土圆形排水管,已知直径d =1.0m ,粗糙系数n =0.014,底坡i =0.002,试校核此无压管道的过流量。 解: 满流时的过流量为: 2 3 2000110.01444d Q A d n π⎛⎫ ==⋅⋅ ⎪ ⎝⎭2 3 11 10.01444π⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭ 0.996=(m 3/s ) 对管径为1m 的输水管,取0.80h d α== 由图8-16查得: 0.98Q Q =,∴0.974Q =(m 3/s ) 解法2:取0.80h d α= =,则20.67360.6736A d ==;0.30420.3042R d == ∴230.6736 0.30420.9730.014 A Q n ==⨯=(m 3/s ) 答:无压管道的过流量0.973Q =m 3/s 。 8.17三角形断面渠道,顶角为90°,通过流量Q =0.83 /m s ,试求临界水深。