水力学重点
名词解释
黏滞性：在运动状态下，液体所具有的抵抗剪切变形的能力，称为黏滞性。P5
内摩擦力：在剪切变形过程中，液体质点间存在着相对运动，使液体不但在与固体接触的界面上存在切力，而且使液体内部的流层间也会出现成对的切力，此称为液体内摩
擦力。P5
牛顿液体与非牛顿液体：凡液体内摩擦切应力与流速梯度成过原点的正比例关系的液体，称为牛顿液体。凡与牛顿内摩擦定律不相符的液体，称为非牛顿液体。P6
理想液体：没有黏滞性的液体，称为理想液体。P6
流体的分类：一些多分子结构简单的液体，如水、酒精、苯、各种油类、水银和一般气体多属于牛顿液体。泥浆、血浆、重水中悬浮核燃料颗粒而形成的的流体、胶溶液、
橡胶、纸浆、血液、牛奶、水泥浆、石膏溶液、油漆、高分子聚合物溶液等均属
于非牛顿流体。
汽化：液体分子逸出液面向空间扩散的现象，称为汽化。P7
汽化发生的条件：液体中某处的绝对压强小于等于汽化压强。P8
力的分类：作用在液体上的力按力的物理性质可分为黏性力、重力、惯性力、弹性力和表面张力等，按力的作用特点又可分为质量力和表面力两类。P9
表面力：作用于液体隔离体表面上的力，称为表面力。按连续介质假说，表面力应连续分布在隔离体表面上。在静止液体或无相对运动的液体中，作用于液体表面的表面力
只有压力。P9
静水压强的特性：1垂直指向作用面2同一点处，静水压强各向等值。P12
等压面：液体中压强相等各点所构成的曲面，称为等压面。在等压面上质量力所做的微功等于零。在静止液体中，质量力与等压面必互相垂直。重力液体的等他面是与重力
加速度互相垂直的曲面。P15
压强的表示方法：1用单位面积上的力表示：用应力单位Pa. 2用液柱高度表示3用工程大气压Pa的倍数表示。P17
真空值与真空度：绝对压强小于大气压强时的水力现象，称为真空。大气压强与绝对压强的差值，称为真空值。真空高度，又称真空度。P18
拉格朗日法与欧拉法的区别：欧拉法和拉格朗日法的不同点是它只以空间点的流速，加速度为研究对象，并不涉及液体质点的运动过程，也不过考虑各点流速及加速度属于
哪一质点，这就大大简化了对运动的分析方法。P41
流线：所谓流线，即同一时刻与流场中各质点运动速度矢量相切的曲线。P42
流谱：欧拉法用一系列流线来描绘流场中的流动状况，由此构成的流线图，称为流谱。P43 流管：在流场中取一封闭的几何曲线，在此曲线上各点作流线，则可构成一管状流动界面，此称为流管。P43
流股：流管内的液流，称为流股，又称为流束。P43
过水断面：垂直于流线簇所取的断面，称为过水断面。P44
元流：过水断面无限小的流股，称为元流。元流上各点的流速压强都相等。P44
总流：无数元流的总和，称为总流。P44
液流分类：1运动要素不随时间变化的流动称为恒定流，否则称为非恒定流。2流线簇彼此呈平行直线的流动，称为均匀流；否则称为非均匀流。（非均匀流中，又可分为渐变流与急变流两类。流线簇彼此呈平行直线的流动，称为渐变流，又称为缓变流。流线簇彼此不平行，
流线间夹角大或流线曲率大的流动，称为急变流。）3过水断面的全部周界都与固体边界接触且无自由表面，液体压强不等于大气压强的流动称为有压流，如自来水管中的水流属于此类。过水断面部分周界具有自由表面的流动，称为无压流或明渠流。P47
能量方程的应用条件：1恒定流2不可压缩液体3重力液体4两计算断面必须为渐变流或均匀流，但两断面可以有渐变流存在。P60
位置水头：计算点距基准面的位置高度；在水力学中称为位置水头，它表征单位重量液体的位置势能，简称单位位能。P53
测压管水头：测压管水面距基准面的高度，称为测压管水头。或单位重量液体的总势能，简称单位总势能。P53
水头损失：单位重量液体沿元流（或流线）两点间的能量损失。
水力坡度：单位长度上的水头损失，称为水利坡度，以J表示；单位长度上的测压管水头变化，称为测压管坡度，以Jp表示。P54
动量方程应用要点：详见P64
层流：管中液体质点在流动中互不发生混掺而是在分层有序的流动，这种流动称为层流。P72
紊流：液体质点间互相掺杂的无序无章流动，称为紊流，又称为湍流。P72
临界雷诺数：详见P74
湿周：过水断面中液体与固体接触的边界长度。P74
水力半径：过水断面的面积与湿周的比值。
水头损失的分类：沿程阻力造成的水头损失，称为沿程水头损失。局部阻力造成的水头损失，称为局部水头损失。P71
达西公式：详见P79
黏性底层：在紧靠管壁附近的液层流速从零增加到有限值，速度梯度很大，而管壁抑制了其附近液体质点的紊动，混合长度几乎为零。因此，在这一液体层内紊流附加切应力为零，黏性切应力不可忽视，这一薄层称为黏性底层或层流底层。P83
尼古拉兹试验区域特点：详见P85
当量粗糙度：和工业管道沿程阻力系数相等的同直径人工均匀粗糙管道的绝对粗糙度。P87 局部阻力系数：有压管路液流射入大气的出口，此称为自由出流，值为0.有压管路液流在水下的出口，此称为淹没出流，值为1。P94
计算题
曼宁、谢才公式（P88）的计算题
局部水头损失(P92)的计算
静水压力的计算(平面P24曲面P29)
联立连续、动量、能量三大方程的计算（P50-62）
桥梁工程网上辅导材料3 第3章第1节 行车道板的计算 【教学基本要求】 1．理解车轮荷载在行车道板上的分布规律； 2．掌握板的有效工作宽度概念及计算方法； 3．掌握行车道板的内力计算方法。 【学 习 重 点】 1．单向板、相邻翼缘板沿板边互相作成铰接的桥面板、沿板边纵缝不相连的自由悬臂板的力学模型。 2．《桥规》关于单向板、悬臂板的车轮有效分布宽度的计算规定。 3．多跨连续单向板、悬臂板的内力计算方法。 【内容提要和学习指导】 一、 车轮荷载在板上的分布 作用在桥面上的车轮荷载，与桥面的接触面近似于椭圆，为便于计算，把此接触面看作的矩形。车轮荷载在桥面铺装层中呈450角扩散到行车道板上。 在所有的公式推导中，P 表示单列车辆荷载的轴重（考虑多轴共同作用时，P 表示单列车辆荷载的多轴轴重之和）， 2 P 为相应的车轮重量。 二、板的有效工作宽度 桥面板在局部分布荷载的作用下，不仅直接承压部分参与工作，而且与其相邻的部分板带也分担一部分荷载。 （一） 单向板 在图3—1—3中，注意板的计算跨径方向为x 方向，垂直于计算跨径方向为y 方向，板条沿y 方向单位宽度所分担弯矩m x （KN.m/m ）呈铃形分布，在荷载中心处，板条负担的弯矩最大（其值为m ax x m ） 。M —车轮荷载产生的跨中总弯矩，a —板的有效分布宽度。 以a ×m x max 的矩形面积等代曲线图形面积 ?==?M dy m m a x x max 则得弯矩图的换算宽度（荷载的有效工作宽度）max x m M a = 理解《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023—85）（以下简称《桥规》）中对
1、如图4-5所示，设某虹吸管a=2m, h=6m, d=15cm 。试求： （1） 管内的流量。 （2） 管内最高点S 的压强。 （3） 若h 不变，点S 继续升高（即a 增大，而上端管口始终侵入水内），问使 虹吸管内的水不能连续流动的a 值为多大？ 2、有一倾斜放置的渐粗管如图4-6所示，A-A 与B-B 两过水断面形心点 的高差为1.0m 。断面A-A 管径a d =200mm,形心点压强Pa=68.5kpa 。断面B-B 管径B d =300mm ，形心点压强B p =58kpa ，断面平均流速B V =1.5m/s ，试求 （1）管中水流的方向。 （2）两端面之间的能量损失。 （3）通过管道的流量。 3、图4-7所示为文丘里流量计测量水管中的流量，已知1d =0.3m ，2d =0.15m ，水银压差计中左右水银面的高差为h Δ=0.02m ，试求流量Q
4、矩形断面的平底渠道，宽度B=2.7m，渠底在某段面出抬高0.5m，已知该断面上游水深为2m，下游水面降低0.15m（见图4-8），忽略渠道边壁和渠底的阻力。试求： （1）渠底的流量。 （2）水流对底坎的冲击力。 5、利用皮托管原理测量输水管中的流量如图所示。已知输水管直径d=200mm，测得水银差压计读书h p=60mm，若此时断面平均流速v=0.84u max，这里u max为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速，问输水管中的流量Q为多大？
6、有一渐变输水管段，与水平面的倾角为45o，如图所示。已知管径d1=200mm，d2=100mm，两断面的间距l=2m。若1-1断面处的流速v1=2m/s，水银差压计读数h p=20cm，试判别流动方向，并计算两断面间的水头损失h w和压强差p1-p2。 7、图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知d A=200mm， d B=400mm，A点相对压强p A=68.6kPa，B点相对压强p B=39.2kPa，B点的断面平均流速v B=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。试判断流动方向，并计算两断面间的水头损失h w。 8、已知图示水平管路中的流量q V=2.5L/s，直径d1=50mm，d2=25mm，，压力表读数为9807Pa，若水头损失忽略不计，试求连接于该管收缩断面上的水管可将水从容器内吸上的高度h。
试卷2 一 、选择题：（每题3分，共30分） 1液体运动粘性系数的量纲为 A TL -1 B ML -1T -1 C L 2/T 2 D L 2T -1 2在恒定流中 A 流线一定相互平行 B 断面平均流速必定沿程不变 C 不同瞬时流线可能相交 D 同一点处不同时间的动水压强相等 3圆管是层流，实测管轴上流速0.4m/s ，则断面平均流速为 A 0.4m/s B0.32m/s C0.2m/s D0.1m/s 4表示惯性力和粘性力之比的无量纲数为： A 弗劳德数 B 欧拉数 C 雷诺数 斯特罗哈数 5 明渠均匀流的断面单位能量中，单位势能与单位动能相等，则可判定此水流为 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 无法判定 6 A 、B 两根管道，A 管输水，B 管输油，其长度，管径，壁面粗糙度和雷诺数相同，则 沿程水头损失之间的关系为： A h A =h B B h A >h B C h A
水力学辅导材料6： 一、第6章明槽恒定流动（1） 【教学基本要求】 1、了解明槽水流的分类和特征，了解棱柱体渠道的概念，掌握明槽底坡的概念和梯形断面明渠的几何特征和水力要素。 2、了解明槽均匀流的特点和形成条件，熟练掌握明槽均匀流公式，并能应用它来进行明渠均匀流水力计算。 3、理解水力最佳断面和允许流速的概念，掌握水力最佳断面的条件和允许流速的确定方法，学会正确选择明渠的糙率n值。 4、掌握明槽均匀流水力设计的类型和计算方法，能进行过流能力和正常水深的计算，能设计渠道的断面尺寸。 5、掌握明渠水流三种流态（急流、缓流、临界流）的运动特征和判别明渠水流流态的方法，理解佛汝德数Fr的物理意义。 6、理解断面比能、临界水深、临界底坡的概念和特性，掌握矩形断面明渠临界水深h k 的计算公式和其它形状断面临界水深的计算方法。 【内容提要和学习指导】 这一章是工程水力学部分内容最丰富也是实际应用最广泛的一章。 本章有4个重点：明渠均匀流水力计算；明渠水流三种流态的判别；明渠恒定非均匀渐变流水面曲线分析和计算，这部分也是本章的难点；水跃的特性和共轭水深计算。学习中应围绕这4个重点，掌握相关的基本概念和计算公式。 这一讲我们讨论前2个问题，后面2个问题将放在第7讲讨论。 明渠水流的复杂性在于有一个不受边界约束的自由表面，自由表面能随上下游的水流条件和渠道断面周界形状的变化而上下变动，相应的水流运动要素也发生变化，形成了不同的水面形态。 6.1 明槽和明槽水流的几何特征和分类 （1）明槽水流的分类 明槽恒定均匀流 明槽恒定非均匀流 明槽非恒定非均匀流 明槽非恒定均匀流在自然界是不可能出现的。 明槽非均匀流根据其流线不平行和弯曲的程度，又可以分为渐变流和急变流。 （2）明槽梯形断面水力要素的计算公式：
水力学作业答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1图示为一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为 78kPa ；左管与大气相通。求： （1）容器内液面压强c p ； （2）左侧管内水面距容器液面高度h 。 解： 0789.83107.4kPa c p p gh ρ=+=+?=右 （2） 107.498 0.959m 9.8 c a p p h g ρ--= == 1.2 盛有同种介质（密度 3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器，其中心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A 与B 点之压差（差压计内成油，密度 30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。其他有关数据如图题1.2所示。问： （1）A 与B 两点之压差为多少？ （2）A 与B 两点中有无真空存在，其值为多少？ 解：（1） ()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+ 3A 1132.6kg/m B ρρ== ()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-??= （2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-??-??=- 因此A 点存在真空 15,20,4s cm h cm h cm ===
519.995366.18Pa B A p p =+=- 因此B 点也存在真空。 1.3 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。轻油密度1ρ为3663.26kg/m ，重油密度2ρ为3887.75kg/m ，当两种油重量相等时，求： （1）两种油的深度1h 及2h 为多少？ （2）两测压管内油面将上升至什么高度？ 解：（1）两种油的重量相等，则 1122gh A gh A ρρ=①，其中A 为容器的截面积。 又有125h h +=② 解①②得1 2.86m h =，1 2.14m h =。 （2）轻油测压管在页面处。 11211222 gh gh p h h h g g ρρρρρρ+'= ==+，其中h '为轻油测压管中液面高度；h 为测压管位置距分界面的距离。 ()1112110.747 2.860.72m h h h h ρρ?? '+-=-=-?= ??? 1.4 在盛满水的容器盖上，加上6154N 的载荷G （包括盖重），若盖与容器侧壁完全密合，试求A 、B 、C 、D 各点的相对静水压强（尺寸见图）。 解：461547839.49Pa 3.1411 A B G p p A ?== ==?? 37839.491109.81227.46kPa C D A p p p gh ρ==+=+???= 1.5 今采用三组串联的U 形水银测压计测量高压水管中压强，测压计顶端盛水。当M 点压强等于大气压强时，各支水银面均位于0-0水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在0-0平面以上的读数为h 。试求M 点得压强。
水力学_在线作业_3 交卷时间：2017-10-04 14:50:08 一、单选题 1. 某输水管道长度L=1000m，若发生水击时水击波速a=1000m/s，则水击相长为（）。 ? A. 3秒 ? B. 2秒 ? C. 1秒 ? D. 4秒 2. 明渠恒定均匀流只能在（）渠道上发生。 ? A. 正坡 ? B. 逆坡 ? C. 平底 3. 底宽为1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，渠中水深h = 0.4m，则该处水流的流态为（）。 ? A. 不一定 ? B. 临界流
? C. 缓流 ? D. 急流 4. ? A. 单位重量液体受到的质量力 ? B. 单位面积液体受到的质量力 ? C. 单位体积液体受到的质量力 ? D. 单位质量液体受到的质量力 纠错 得 5. ? A. 可能沿程上升也可能 沿程下降 ? B. 只能沿程下降 ? C. 不可能低于管轴线 ? D. 总是与总水头线平行 6. ? A. 数值不等 ? B. 仅水平方向数值相等 ? C. 铅直方向数值最大 ? D. 数值相等 在水力学中，单位质量力是指（）。 流量一定时，管径沿程减小，测压管水头线（）。 根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强（）。
7. ? A. p0＝pa ? B. p0＞pa ? C. p0＜pa 8. ? A. 土壤颗粒大小均匀 ? B. 土壤颗粒排列整齐 ? C. 土壤颗粒不存在 ? D. 土壤颗粒均为球形 9. ? A. 增大 ? B. 不一定 ? C. 减小 ? D. 不变 10. 图示封闭容器内，液面压强p 0与当地大气压强p a 的关系为（）。 在渗流模型中假定（）。 同一管道中，当流速不变，温度上升时，则雷诺数（）。
大学水力学课件 大学水力学课件 水力学是研究以水为代表的液体的宏观机械运动规律，及其在工程技术中的应用。水力学包括水静力学和水动力学。 水力学课件 【开课单位】环境科学与工程学院【课程模块】学科基础【课程编号】【课程类别】必修 【学时数】48（理论48实践0）【学分数】3 一、课程描述 本课程大纲根据20**年本科人才培养方案进行修订。 （一）教学对象：环境工程专业本科生 （二）教学目标及修读要求 1、教学目标 掌握基本概念。包括：流体的主要物理性质及作用于流体的力，静水压强及其特性，压强的测量与表示方法，恒定一元流，理想液体，微小流束，均匀流与非均匀流，非均匀渐变流与急变流，水头损失，液体运动的两种型态，管道的基本概念，明渠的类型，明渠均匀流，水力最佳断面，允许流速，明渠水流的三种流态，断面比能与临界水深，临界底坡、缓坡与
陡坡，明渠恒定非均匀渐变流，水跃，共轭水深，堰流的类型，闸孔出流。 掌握基本理论。包括：静水压强的基本公式，几种质量力同时作用下的液体平衡，实际液体恒定总流的能量方程及应用，恒定总流的动量方程及应用，量纲分析与π定理，液流型态及水头损失液体运动的两种型态，谢才公式，棱柱体明渠中恒定非均匀渐变流水面曲线分析，棱柱体水平明渠的水跃方程，水跃的能量损失，堰流与闸孔出流。 掌握基本计算。一是建筑物所受的水力荷载，即所承受的静水压力、动水总作用力等的计算；二是建筑物的过水能力计算；三是水流的流动形态及水头损失计算；四是水流的能量消耗计算。 2、修读要求 水力学是力学的一个分支，通过课程学习和训练，使学生掌握水力学基本概念、基本原理、基本技能和方法；培养学生分析解决问题的能力和实验技能，并为学习专业课程和处理工程实际中的技术问题打下基础。通过课堂讲授和讨论、课后辅导、习题和练习、实验和实践教学等教学环节，运用多媒体或实验等直观教学手段，完成教学大纲要求的基本内容。由于水力学是一门技术基础课，应当理论联系实际，但应以分析水流现象，揭示水流运动规律，加强水力学的'基本概念和基本原
水力学模拟试题库 一、判断题: (20分) 1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（） 2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（） 3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒 定流时小，因而其流量亦小。（） 4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点 的渗流流速将与断面平均流速相等。（） 5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（） 6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。 （） 7.边界层内的液流型态只能是紊流。（） 8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。 （） 9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（） 10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位 的最大值并不在同一时刻出现。（） 二、填空题: (20分) 1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。 2.土的渗透恃性由：，二方面决定。 3.水击类型有：，两类。 4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，，三种。 5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。 6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。 7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J= J W+J V +J f 中，J V的物理意义是：。
8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。 9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。 三计算题 1(15分).已知液体作平面流动的流场为： u x = y2–x2+2x u y = 2xy–2y 试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之； ②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。 2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m2/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取?=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2g?2h c2） 3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸 1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少? 其中 k=0.002cm/s ； s.i=h2-h1+2.3h0lg[(h2-h0)/( h1-h0)]
水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。（√） 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。(√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（×） 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。（×） 6、达西定律适用于所有的渗流。（×） 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。（√） 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。（×） 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。(√) 13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们 的正常水深不等。(√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。（√） 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。（√） 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。(√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√) 26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。（×） 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深，该水流一定是急流。(×)
一、单项选择题 （每小题3分，共计12分） 1．在水力学中，单位质量力是指 （c ） a 、单位面积液体受到的质量力； b 、单位体积液体受到的质量力； c 、单位质量液体受到的质量力； d 、单位重量液体受到的质量力。 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/m 2 ，则该点的相对压强为 （ b ） a 、10 kN/m 2 b 、-10kN/m 2 c 、12 kN/m 2 d 、-12 kN/m 2 二、填空题 （每小题3分，共计12分） 1．牛顿内摩擦定律适用的条件是 层流运动 和 牛顿液体 。 2．理想液体的概念是指 。没有粘滞性的液体 3．液体中某点的相对压强值为20kN/m 2 ，则该点的绝对压强值为 kN/m 2 ，真空度为 。118、0 4．当压力体与受压面在同一侧，铅垂方向的作用力的方向是向 。下 三、判断题 （每小题3分，共计6分） 1．作用任意平面上静水总压力的作用点与平面的形心点重合。 （×） 2．均质连续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4分，共计8分） 1．液体的基本特征是什么？ 答案：易流动的、不意被压缩的、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？ 答案：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，我们把液体这种相对运动的发生，我们把液体的这种特性称为粘滞性；黏滞性是液体在流动中产生能量损失的根源 五、作图题（每小题4分，共计12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 3．容器内充满了液体，测压管液面如图所示，试绘制图中曲面ABC 上的压力体图 六、计算题 （共4题，计50分） 1. 如图所示，平板在水面上作水平运动，速度为v=10cm/s ，平板与下部固定底板的距离为δ=1mm ，平板带动水流运动速度呈直线分布，水温为20C ，试求：作用平板单位面积上的摩擦力。 （10分） 解:
水力学网上辅导材料9： 一、 第8章 渠系连接建筑物的水力计算 【教学基本要求】 本章主要是工程水力设计计算，包括渡槽、跌水以及渐变段等实际工程的水力计算。这部分不内容作为本课程考试的要求，但是实际工程中会经常遇到。希望学员们结合自己的工作需要去学习。 【内容提要和学习指导】 8．1 渠系连接建筑物的水力计算基本公式 1． 明槽渐变段的水力计算公式 明槽渐变段的上下游水位差△z ： 进口收缩渐变段 t L J g v g v z z z ?+-+=-=?)22)(1(2 1122 221ααζ 出口扩散渐变段 t L J g v g v z z z ?---=-=?)22)(1(2222 1112ααζ 明渠渐变段的长度L t ： )(min max B B L t -?=η η为系数：对进口的收缩段，η取1.5～2.5； 对出口的扩散段，η取2.5～3.0。 )(1212z z h h ---=? 2．渡槽的水力计算公式 槽身段流量与断面尺寸的关系： i R AC Q ?= 槽身段水面降落值： L i z z ?=-32 进、出口渐变段的水力计算公式与明槽渐变段的水力计算公式相同。 3．跌水的水力计算公式 矩形断面进口 3012H g mb Q d ε= b H K 0121ζε-= 流量系数m 按堰流确定；K ζ按图8－6所示选用。
梯形断面进口 23011112H g b m Q d = ， 23022222H g b m Q d = 118.0H ctg b b θ+=， 228.0H ctg b b θ+= 消能段中的跌水射程： 当坎为宽顶堰时， 000)25.0(0.4H H P m L +?= 当底坎为实用堰时： 000)3.0(34.3H H P m L +?= 消力池的长度： j b L L L 8.00+= 消力池的深度 t c h h d -''=05.1 消力墙的高度 H h c c -''=05.1 8．2 渠系连接建筑物的水力计算的基本概念 1． 渐变段的分类 急流渐变段与缓流渐变段；收缩渐变段与扩散渐变段；曲线型渐变段与直线型渐变段；直线型渐变段又包括：楔型、圆弧型、八字型和直角型渐变段。 2． 渐变段的作用：平顺过渡水流，避免产生较大的水面变化和水头损失。 3． 渐变段水力计算步骤 在流量和上下游渠道的断面形状、尺寸已知的条件下： ⑴ 根据工程对渐变段水流条件的要求，先选定渐变段的型式和尺寸（即平面轮廓尺寸和底部轮廓尺寸）； ⑵ 计算渐变段需要的长度L t ； ⑶ 计算渐变段内的水面上升或下降值（即上下游水位差△z ）； ⑷ 校核△z 是否满足工程要求，若不满足，重新选择渐变段的型式和尺寸，重复上述计算，直到满足为止； ⑸ 计算渐变段底部高程升降值△。 4．渡槽的主要组成部分及其作用和特点 渡槽的过水部分组成：槽身段，进口渐变段，出口渐变段。 槽身段是渡槽的主要部分，它输运水流跨越山谷或河流。在实际工程中，为了减少工程量，常取槽身段的断面面积小于上下游渠道的断面面积，而底坡则比上下游渠道的底坡为陡。当渡槽的长度大于10倍以上上游渠道中的水深时，槽内水流可近似当作均匀流计算。 进口渐变段是连接上游渠道和渡槽中的水流，使其平顺过渡。进口渐变段为收缩渐变段，水面跌落，而底部升高。 出口渐变段是连接渡槽和下游渠道中的水流，使其平顺过渡。出口渐变段为扩散渐变段，水面有所回升，而底部降低。
图示为一密闭容器，两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为78kPa ；左管与大气相通。求： （1）容器内液面压强c p ； （2）左侧管内水面距容器液面高度h 。 解： 0789.83107.4kPa c p p gh ρ=+=+?=右 （2）107.498 0.959m 9.8 c a p p h g ρ--=== 盛 有 同 种 介 质 （ 密 度 3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器，其中 心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A 与B 点之压差（差压计内成油，密度 30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。其 他有关数据如图题所示。问： （1）A 与B 两点之压差为多少 （2）A 与B 两点中有无真空存在，其值为多少 解：（1） ()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+ 3A 1132.6kg/m B ρρ== ()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-??= （2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-??-??=- 因此A 点存在真空 519.995366.18Pa B A p p =+=- 因此B 点也存在真空。 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。轻油密度1ρ为3 663.26kg/m ，重油密度2ρ为 3887.75kg/m ，当两种油重量相等时，求： （1）两种油的深度1h 及2h 为多少 15,20,4s cm h cm h cm ===
第3章液体一元恒定总流的基本原理题解 3.1如图某水平放置的分叉管路，总管流量Q =40m 3/s ，通过叉管1的流量为Q 1=20m 3/s ， 叉管2的直径d =1.5m 求出管2的流量及断面平均流速。 题3.1图 解：由连续方程可知12Q Q Q =+ 则3 21402020m /s Q Q Q =-=-= 22 22222442011.32m/s 3.14 1.5 Q Q v A d π?====? 3.2有一底坡非常陡的渠道如图所示，水流为恒定流，A 点流速为5m/s ，设A 点距水面的铅直水深H =3.5m ，若以o o -为基准面。求A 点的位置水头。压强水头，流速水头，总水头各为多少？ 题3.2图 解：A 点的位置水头：10m A z = A 点的压强水头为： 2cos 30 3.50.75 2.63m A p H g ρ=?=?= A 点的流速水头： 225 1.27m 229.81 A u g ==? 1
总水头： 2 10 2.63 1.2713.9m 2A A A A p u E z g g ρ=+ +=++= 3.3垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径 m 0.4=D ，喉管处的直径m 0.2=d ，水银压差计读数△h =3.0cm ，两断面间的水头 损失g v h w 205.02 1=（1v 对应喉管处的流速）求管中水流的流速和流量。 题3.3图 解：以2—2断面为基准面对1—1断面和2—2断面列能量方程有（并取12 1.0αα==） g v g v g p g v g p z 205.02022 12 222111+++=++ρρ整理后得出 g v g v g v g v g v g p g p z 295.02205.0222 122212122211-=+-=-+ρρ （a ） 列出水银压差计上的等压面方程有 []h z z l g p h g gl p m ?+--+=?++)(2121ρρρ 经化简，由于02=z h g p p z ?-=-+6.122 11ρ代入（a ）后可得g v h 289.06.1221=? 从而可解出m /s 89.21=v 流量s d A v Q /m 1007.94 89.2342 11-?=? ==π 3.4有一水泵，，抽水流量Q =0.02m 3/s,吸水管直径d =20cm ，管长L =5.0m ，泵
水力学 作业 2-1 设水管上安装一复式水银测压计，如图所示。试问测压管中1—2—3—4水平液面上的压强p 1、p 2、p 3、p 4中哪个最大?哪个最小?哪些相等？ 题2-1图 解: 静止重力液体中任一水平面都是等压面。另外，静止的两种互不混杂的重力液体(如水和水银)的交界面亦是等压面 （1）在2号柱的水与水银交界面的水平线上，与1号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=112 h p p O H 2212γ+= 则 h p p O H Hg )(212γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以12p p > （2）在3号柱的水与水银面的水平线上，与2号柱该水平线上水面的压强相等，显然,32p p = （3）在4号柱的水与水银面的水平线上，与3号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=334 h p p O H 2434γ+= 则 h p p O H Hg )(234γγ-+= 因为，O H Hg 2γγ>，所以34p p > 因此，1234p p p p >=>。 解这种题目时要注意：公式（1－8）只能应用于连续分布的同一种液体中，我们不能错误写成一种液体内部和两种液体分界面出压强相等。而必须利用分界面上两种液体的压强相同这一条件，逐步分段计算。在计算过程中，不需要算出每一个具体数值，而只需列出代数式，迭优后再作数值计算。这样可以减少计算量。 2—2 设有一盛(静)水的水平底面的密闭容器，如图所示。已知容器内自由表面上的相对压强p 0=9.8 ×103Pa ，容器内水深h=2m ，点A 距自由表面深度h 1=1m 。如果以容器底为水平基准面，试求液体中点A 的位置水头和压强水头以及测压管水头。
水力学模拟试题及答案（一） 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（ C ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b
水力学-在线作业_C 一 单项选择题 1. (5.0 分) a 单位重量液体受到的质量力 b 单位质量液体受到的质量力 c 单位体积液体受到的质量力 d 单位面积液体受到的质量力 2. (5.0 分) a 河道中的水流 b 无压涵管中的水流 c 有压涵管水流 d 射流 3. (5.0 分) a 2次方 b 1.85次方 c 1.75次方 d 1次方 4. (5.0 分) a 不变 b 减小 c 增大 在水力学中，单位质量力是指（B ）。 属于有压流动的水流为（ ）。 层流时，沿程水头损失与速度的（ ）成比例。 明渠恒定均匀流，断面比能沿程（ ）。
d 没有确定规律 5. (5.0 分) a 0.385 b 0.75 c 0.3 d 0.502 6. (5.0 分) a 三角堰、梯形堰和矩形堰 b 薄壁堰、实用堰和宽顶堰 c 溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 d 自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 7. (5.0 分) a 惯性力与粘滞力的对比关系 b 惯性力与表面张力的对比关系 c 惯性力与弹性力的对比关系 d 惯性力与重力的对比关系 8. (5.0 分) 宽顶堰流量系数的最大值为（ ）。 根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为（ ）。 佛劳德数表示（ ）。 图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1 ，则 A 、B 两测压管中的液面必为（ ）。
a B 管高于A 管 b AB 两管同高 c A 管高于B 管 9. (5.0 分) a 以上答案均不 对 b 粗糙面 c 光滑面 d 过渡粗糙面 10. (5.0 分) a 溢流坝下游水流收缩断面水深 b 临界水深 c 水跃的跃前水深与跃后水深 d 均匀流水深 11. (5.0 分) a u ＜u0 b u ＞u0 c u ＝u0 d 不确定 12. (5.0 分) a 总水头线与水面线重合 b 过水断面上的流速分布及平均流速沿程不变 紊流中粘滞底层厚度δ比绝对粗糙高度?大得多的壁面称为（ ）。 共轭水深是指（ ）。 渗流模型中渗流流速u 与真实渗流u 0的相对大小为（ ）。 关于明渠均匀流，不正确的表述是（ ）。
0 绪论 1 水静力学 2 液体运动的流束理论 3 液流型态及水头损失 4 有压管中的恒定流 5 明渠恒定均匀流 6 明渠恒定非均匀流 7 水跃 8 堰流及闸孔出流 9 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 10 有压管中的非恒定流 11 明渠非恒定流 12 液体运动的流场理论 14 恒定平面势流 15 渗流 18 相似原理和模型试验基础 0 绪论 0.1 ρ＝816.33kg/m 3 0.2 当y=0.25H 时 H u dy du m 058.1≈ 当y=0.5H 时H u dy du m 84.0≈ 0.4 f = g 0.5 h 的量纲为[L] 0.6 F f ＝184N 0.7 K=1.96×108N/m 2 dp=1.96×105N/m 2 1 水静力学 1.1 Pc=107.4KN/m 2 h=0.959m 1.2 P B -P A =0.52KN/m 2 P AK =5.89KN/m 2 P BK =5.37KN/m 2
1.3h 1=2.86m h 2 =2.14m 侧测压管油面与桶底的垂距为5m，外侧测压管油面与 桶底的垂距为4.28m。 1.4Pc=27.439KN/m2 1.5P M =750.68h KN/m2 1.6P 2-p 1 =218.05N/m2 1.7γ= B A B r A r B A + + 1.8P=29.53KN 方向向下垂直底板 P＝0 1.9W=34.3rad/s W max =48.5rad/s 1.10a= L h H g) ( 2- 1.12 当下游无水 P=331 2.4KN(→) P 2 =862.4KN(↓) 当下游有水 P=3136KN(→) P 2 =950.6KN(↓) 1.13 T=14 2.9KN 1.14 当h 3=0时T=131.56KN 当h 3 =h 2 =1.73m时 T＝63.7KN 1.15 0－0转轴距闸底的距离应为1.2m 1.16 P=4.33KN L D =2.256m(压力中心距水面的距离) 1.17 P=567.24KN 1.19 P＝45.54KN 总压力与水平方向夹角φ＝14o28′1.20 P=353KN P=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 δ=1.0cm 1.23 F=25.87KN (←) 2 液体运动的流束理论2.1 Q=211.95cm3/s V＝7.5cm/s 2.2 h w =3.16m 2.3 γ2 p =2.35m 2.4 P K1 =63.8KN/m2 2.5 Q=0.00393m3/s 2.6 Q=0.0611m3/s
大工19秋《水力学》在线作业1 一、判断题（共 10 道试题，共 40 分。） 1. 能量方程的应用中，在有水泵时H’前取负号。 A. 错误 B. 正确 正确答案：A 2. 流线是某一时刻通过流场中的一点画出的一条瞬时空间曲线，在该时刻所有液体质点的流速向量与该曲线相垂直。 A. 错误 B. 正确 正确答案：A 3. 当用谢才公式计算沿程水头损失时，其谢才系数C可用曼宁公式进行计算。 A. 错误 B. 正确 正确答案：B 4. 渐变流过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同。 A. 错误 B. 正确 正确答案：B 5. 圆管层流的切应力沿径向直线分布。 A. 错误 B. 正确 正确答案：B 6. 伯努利方程不适用于元流极限情况的流线。 A. 错误 B. 正确 正确答案：A 7. 液流中的剪切变形速度等于位移梯度。 A. 错误 B. 正确 正确答案：A 8. 恒定总流的连续方程表现出流入系统流量的总和等于流出系统流量的总和。 A. 错误 B. 正确 正确答案：B 9. 恒定总流能量方程应用时，压强标准不可以任意选取，只能选用绝对压强。 A. 错误 B. 正确 正确答案：A
10. 任何一个导出物理量的量纲可以表示为基本物理量量纲的指数乘积形式。 A. 错误 B. 正确 正确答案：B 大工16秋《水力学》在线作业1 二、单选题（共 5 道试题，共 30 分。） 1. 实压力体与液体在曲面()侧，压力体内实有液体，铅垂分力方向()。 A. 异，铅垂向下 B. 同，铅垂向下 C. 同，铅垂向上 D. 异，铅垂向下 正确答案：B 2. 压力表测出的压强是()。 A. 大气压强 B. 绝对压强 C. 相对压强 D. 表面压强 正确答案：C 3. 液体内任意一点处各方向的静水压强()。 A. 背向地心方向的较大 B. 指向地心方向的较大 C. 相等 D. 都不相等 正确答案：C 4. 在流态的判别过程中，采用()作为判别的准数。 A. 上临界雷诺数 B. 下临界雷诺数 C. 平均雷诺数 D. 最大雷诺数 正确答案：B 5. 能量方程中z的物理意义是指单位重量液体的()。 A. 压能 B. 动能 C. 势能 D. 位能 正确答案：D
第1章 绪 论 一、选择题 1．按连续介质的概念，流体质点是指（ ） A .流体的分子； B. 流体内的固体颗粒； C . 无大小的几何点； D. 几何尺寸同流动 空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。 2．作用在流体的质量力包括（ ） A. 压力； B. 摩擦力； C. 重力； D. 惯性力。 3．单位质量力的国际单位是：（ ） A . N ； B. m/s ； C. N/kg ； D. m/s 2。 4．与牛顿内摩擦定律直接有关系的因素是（ ） Ａ. 切应力和压强； B. 切应力和剪切变形速率；C. 切应力和剪切变形。 5．水的粘性随温度的升高而（ ） A . 增大； B. 减小； C. 不变。 6．气体的粘性随温度的升高而（ ） A. 增大；Ｂ. 减小；Ｃ. 不变。 7．流体的运动粘度υ的国际单位是（ ） Ａ. m 2/s ；B. N/m 2 ； C. kg/m ；D. N ·s/ｍ 2 8．理想流体的特征是（ ） Ａ. 粘度是常数；B. 不可压缩；C. 无粘性； D. 符合pV=RT 。 9．当水的压强增加１个大气压时，水的密度增大约为（ ） Ａ. 200001 ； Ｂ. 100001 ；Ｃ. 40001 。 10．水力学中，单位质量力是指作用在（ ） Ａ. 单位面积液体上的质量力； Ｂ. 单位体积液体上的质量力； Ｃ. 单位质量液体上的质量力； Ｄ. 单位重量液体上的质量力。 11．以下关于流体粘性的说法中不正确的是（ ） Ａ. 粘性是流体的固有属性；Ｂ. 量度 Ｃ. 大。 12．已知液体中的流速分布μ－y Ａ.τ＝０；Ｂ.τ＝常数； Ｃ. τ＝13 Ａ. 液体微团比液体质点大；Ｂ.
试卷9 一 、填空题：（每空1分，共10分） 1．输水管道的流量和水温一定，当管径减小时，水流雷诺数 随之 。 2.对于紊流有Fr 1、 h h k 、i i k 、h Es ?? 0。 3.满足 条件的堰流是薄壁堰；满足 条件的堰流是实用堰；满足 条件的堰流是宽顶堰。 4明渠均匀流的总水头线、水面线及底坡三者 。 5.一梯形过水断面按水力最佳断面设计，其水深为2m ，边坡系数为1.5，则其底宽为 m 。 二、判断题：（每题2分，共10分） 1因为各并联支管的长度、直径及粗糙度可能不同，因此在各支管上的水头损失也不相同。（ ） 2只有当相对压强小于零时，才能座及到真空度的概念。（ ） 3在紊流粗糙区中，对于同一种材料的管道，管径越小，则沿程水头损失系数越大。（ ） 4缓流时断面单位能量随水深的增大而增加，急流时断面单位能量随水深的增大而减少。（ ） 5在实际工作中，直接水击是我们应尽力避免的，因为此时阀门处的压强未能达到最大值。( ) 三、说明题（3小题，共20分） 1. （本题6分）说明图中所示管段AB 中的水流在阀门C 开 启的过程中属于恒定流或非恒定流，均 匀流或非均匀流。（6分） C 2．（本题7分）应用水面曲线微分方程来分析下图中b 区水面线的形状。
( ) 1 ) ( 1 2 2 Fr k k i ds dh - - = k i i< < 3. 绘制出尼库拉兹的分区实验图，并指出每一区的沿程阻力系数的影响因素。 四、绘图题（4小题，共25分） 1. （本题5）绘出图中的总水头线和测压管水头线：（5） 2. （本题6）绘图各受压面上的压强分布图：（6） 3．（本题7）绘出图中的压力体：（7）