《水力學》題集1-3章答案.doc

第一章 緒論第一題、選擇題1.理想液體是( B )(A)沒有切應力又不變形的液體； (B)沒有切應力但可變形的一種假想液體；(C)切應力與剪切變形率成直線關系的液體；(D)有切應力而不變形的液體。2.理想液體與實際液體最主要的區(qū)別是（ D ）A不可壓縮； B不能膨脹； B沒有表面張力； D沒有粘滯性。3.牛頓內(nèi)摩擦定律表明，決定流體內(nèi)部切應力的因素是（ C ）A動力粘度和速度 B動力粘度和壓強 C動力粘度和速度梯度 D動力粘度和作用面積4.下列物理量中，單位有可能為m2/s的系數(shù)為（ A ）A. 運動粘滯系數(shù) B. 動力粘滯系數(shù)C. 體積彈性系數(shù) D. 體積壓縮系數(shù)6.影響水的運動粘度的主要因素為（ A ）A.水的溫度； B.水的容重；B.當?shù)貧鈮海?D.水的流速。7.在水力學中，單位質(zhì)量力是指（ C ）A、單位面積液體受到的質(zhì)量力 B、單位面體積液體受到的質(zhì)量力C、單位質(zhì)量液體受到的質(zhì)量力 D、單位重量液體受到的質(zhì)量力8.某流體的運動粘度v=310-6m2/s，密度=800kg/m3，其動力粘度為( B )A.3.7510-9Pas B.2.410-3PasC.2.4105Pas D.2.4109Pas第二題、判斷題1.重度與容重是同一概念。（）2.液體的密度和重度 不隨溫度變化。 （）3.牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有的液體。（）4.黏滯力隨相對運動的產(chǎn)生而產(chǎn)生，消失而消失。（）5.水的粘性系數(shù)隨溫度升高而減小。（）7.一般情況下認為液體不可壓縮。（）8.液體的內(nèi)摩擦力與液體的速度成正比。（ ）9.水流在邊壁處的流速為零，因此該處的流速梯度為零。（ ）10.靜止液體有粘滯性，所以有水頭損失。（ ）12.表面張力不在液體的內(nèi)部存在，只存在于液體表面。（）13.摩擦力、大氣壓力、表面張力屬于質(zhì)量力。（）第三題、填空題2.水力學中， 連續(xù)介質(zhì) 模型是假設液體是一種連續(xù)充滿其所占據(jù)空間毫無 空隙 的連續(xù)體。3.在水力學中常常出現(xiàn)的液體主要物理性質(zhì)有 重度 和 粘性 ，在某些情況下還要涉及液體的 壓縮性 、 表面張力和 汽化壓強 等。5.理想液體與實際液體的主要區(qū)別是：是否存在液體的粘滯性。6.牛頓內(nèi)摩擦定律適用條件是 牛頓流體 、層流運動 。7.內(nèi)摩擦力與液體的性質(zhì)有關，并與 速度梯度 和 接觸面積 成正比，而與 接觸面上的正壓力 無關。8.流體受力按照表現(xiàn)形式，分為 表面力 和 質(zhì)量力 。第四題、名詞解釋2.連續(xù)介質(zhì)模型：只研究液體在外力作用下的機械運動(宏觀特性)，不研究液體內(nèi)部的分子運動(微觀運動特性)3.黏滯力：當液體處于運動狀態(tài)時，即液體質(zhì)點之間存在相對運動，則質(zhì)點之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力阻礙其相對運動，這種性質(zhì)稱為粘滯性，內(nèi)摩擦力即黏滯力。4.理想流體：忽略液體粘性的流體。5.壓縮性：由于流體只能承受壓力，抵抗體積壓縮變形，并在除去外力后恢復原狀，因此這種性質(zhì)就稱為壓縮性。6.表面張力：液體表面上的液體分子由于其兩側(cè)分子引力不平衡，而承受極其微小的拉力。8.表面力：作用于被研究的液體體積表面上的力，其大小與受作用的液體表面積成正比。9.質(zhì)量力：作用于被研究的液體體積內(nèi)所有質(zhì)點上的力，其大小與受作用的液體質(zhì)量成正比。第五題、簡答題1.什么是理想液體？為什么要引入理想液體的概念？答案：理想液體是指沒有粘滯性的液體。實際液體都具有粘滯性，在液體流動時會引起能量損失，給分析液體運動帶來很大困難。為了簡化液體運動的討論，我們引入了理想液體的概念，忽略液體的粘滯性，分析其運動規(guī)律，然后再考慮粘滯性影響進行修正，可以得到實際水流的運動規(guī)律，用以解決實際工程問題。這是水力學重要的研究方法。2.溫度對流體粘性系數(shù)有何影響？原因何在？答：溫度升高時液體的粘滯系數(shù)降低，流動性增加，氣體則相反，粘滯系數(shù)增大。這是因為液體的粘性主要由分子間的內(nèi)聚力造成的。溫度升高時，分子間的內(nèi)聚力減小，粘滯系數(shù)就要降低。造成氣體粘性的主要原因則是氣體內(nèi)部分子的運動，它使得速度不同的相鄰氣體層之間發(fā)生質(zhì)量和動量的變換。當溫度升高時，氣體分子運動的速度加大，速度不同的相鄰氣體層之間的質(zhì)量交換隨之加劇，所以，氣體的粘性將增大。3.文字描述牛頓內(nèi)摩擦定律。答：流體的內(nèi)摩擦力與其速度梯度成正比，與液層的接觸面積A成正比，與流體的性質(zhì)有關 ，而與接觸面積的壓力無關 即。第六題、計算題1.容積為10m3的水，當壓強增加了10個大氣壓時容積減少10升，試求該水體的體積彈性系數(shù)K。解：體積壓縮系數(shù)： 體積彈性系數(shù)：則K=98.1107Pa2.已知某水流流速分布為，u的單位為m/s ，y為距壁面的距離，單位為m。（1）求y=0.1、0.5、1.0m處的流速梯度；（2）若水的運動粘滯系數(shù)，計算相應的切應力。解：（1）則y=0.1處的流速梯度為：y=0.5處的流速梯度為：y=1.0m處的流速梯度為：（2）切應力 則y=0.1處的切應力為：y=0.5處的切應力為：y=1.0處的切應力為：5.一底面積為4045cm2的矩形平板，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下作等速運動，斜面傾角=22.62，如圖所示。已知平板運動速度u=1m/s，油層厚，由平板所帶動的油層的運動速度是直線分布。試求潤滑油的動力粘滯系數(shù)。題1-6圖解：如圖平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撐力N、摩擦力T由受力平衡得： 可得 第二章 水靜力學第一題、選擇題1.某點壓強與受壓面的關系是（ A ）A. 垂直指向受壓面 B. 垂直背向受壓面 C. 平行于受壓面 D. 傾斜指向受壓面2.某點靜水壓強（ A ）。A的方向與受壓面垂直并指向受壓面；B的大小與受壓面的方向有關；C的大小與容器大小有關；D的大小與液體重度無關3.靜止液體中同一點各方向的壓強（ A ）A. 數(shù)值相等 B. 數(shù)值不等C. 僅水平方向數(shù)值相等 D. 鉛直方向數(shù)值最大4.在平衡液體中，質(zhì)量力與等壓面（ D ）A.重合； B.平行 C.相交； D.正交。5.靜止流體中存在：（ A ）A.壓應力； B.壓應力和拉應力； C.壓應力和剪應力； D.壓應力、拉應力和剪應力。6.相對壓強的起算基準是：（ C ）A.絕對真空； B.1個標準大氣壓； C.當?shù)卮髿鈮海?D.液面壓強。7.金屬壓力表的讀值是：（ B ）A.絕對壓強； B.相對壓強； C.絕對壓強加當?shù)卮髿鈮海?D.相對壓強加當?shù)卮髿鈮骸?.某點的真空度為65000Pa，當?shù)卮髿鈮簽?.1MPa,該點的絕對壓強為：（ D ）A.65000Pa； B.55000Pa； C.35000Pa； D.165000Pa。10.選擇下列正確的等壓面：( C )A. A A B. B B C. C C D. D D 11.液體中某點的絕對壓強為100kN/m2，則該點的相對壓強為（ B ）A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2 C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.圖示封閉容器內(nèi)，液面壓強p0與當?shù)卮髿鈮簭妏a的關系為（ C ）Ap0pa Bp0pa Cp0pa D無法確定 14.盛水容器 a 和 b 的測壓管水面位置如下圖所示，其底部壓強分別為 pa和 pb。若兩容器內(nèi)水深相等，則 pa和pb的關系為 (A) A pa pb B. pa ； B.=； C.； D.0測 壓 管 水 頭 線總 水 頭 線v002.定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線向。 v0=0v0=0測壓管水頭總水頭線v0=0v0=02.一水平變截面管段接于輸水管路中，管段進口直徑d1為10cm，出口直徑d2為5cm。當進口斷面平均流速v1為1.4m/s，相對壓強p1為58.8kN/m2時，若不計兩斷面間的水頭損失，試計算管段出口斷面的相對壓強。取d1及d2直徑處的漸變流斷面1-1斷面及2-2斷面，基準線選在管軸線上，由連續(xù)性方程：v1A1=v2A2。寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程：3.一矩形斷面平底的渠道，其寬度B為2.7m，河床在某斷面處抬高0.3 m，抬高前的水深為1.8 m，抬高后水面降低0.12m，若水頭損失hw為尾渠流速水頭的一半，問流量Q等于多少？取如圖所漸變流斷面1-1及2-2，基準面0-0取在上游渠底，寫1-1斷面到2-2斷面的伯諾里方程：6.所示輸送海水的管道，管徑d0.2m，進口斷面平均流速v=1m/s，若從此管中分出流量Q1=0.012m3/s，問管中尚余流量Q2等于多少？設海水密度為1.02103kg/m3，求重量流量gQ2。由有分流情況的連續(xù)性方程知：Q=Q1+Q2 8.一大水箱下接直徑 d150mm之水管，水經(jīng)最末端出流到大氣中，末端管道直徑d75mm，設管段AB和BC間的水頭損失均為 ，管段CD間的水頭損失 ,試求B斷面的壓強和管中流量。以水箱水面為基準面，對0-0到D-D寫能量方程：由連續(xù)性方程：又由0-0面到B-B寫能量方程：9.如圖所示分叉管路，已知斷面1-1處的過水斷面積，高程，流速，壓強；2-2斷面處，3-3斷面處，1-1斷面至2-2和3-3斷面的水頭損失分別為3m和5m，試求： 2-2斷面和3-3斷面處的流速v2和v3； 2-2斷面處的壓強p2。解：（1）列斷面1-1和斷面3-3間的能量方程：式中，即；，即；水頭損失；取動能修正系數(shù)，代入能量方程，得：解得3-3斷面處的流速由連續(xù)性方程可知：，即式中，；，代入連續(xù)性方程，解得2-2斷面處的流速（2）列斷面1-1和斷面2-2間的能量方程：式中，即；，；水頭損失；取動能修正系數(shù)，代入能量方程，得：11.如圖鉛直放置的有壓管道，已知d1=200mm，d2=100mm，斷面1-1處的流速v1=1m/s。求（1）輸水流量Q；（2）斷面2-2處的平均流速v2；（3）若此管水平放置，輸水流量Q及斷面2-2處的速度v2是否發(fā)生變化？（4）圖a中若水自下而上流動，Q及v2是否會發(fā)生變化？解：（1）輸水流量Q（2）斷面2-2處的平均流速：根據(jù)連續(xù)性方程（3）若此管水平放置，輸水流量Q及斷面2-2處的速度v2不會發(fā)生變化。（4）若水自下而上流動，Q及v2不會發(fā)生變化。13.水流通過變截面彎管，若已知彎管的直徑，流量。斷面A-A的相對壓強，管中心線均在同一水平面上，求固定此管所需的力（不計水頭損失）。解：A-A斷面與B-B斷面伯努利方程 （1）由連續(xù)性方程得 （2）聯(lián)立（1）、（2）可求出，及 所選的控制體如圖所示，列X軸方程 （3）列Y軸方程 （4）求出，由作用力與反作用力原理得所需力 （由于夾角沒給出，所以不能給出具體答案）