水力学17章习题.docx
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水力学17章习题
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/s2。
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;D,无关。
6.气体的粘性随温度的升高而()
A.增大;B.减小;C.不变;D,无关。
7.流体的运动粘度υ的国际单位是()
A.m2/s;B.N/m2;C.kg/m;D.N·s/m2
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.
;B.
;C.
。
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.粘性是在运动状态下流体具有抵抗剪切变形速率能力的量度
C.流体的粘性具有传递运动和阻滞运动的双重作用;D.流体的粘性随温度的升高而增大。
12.已知液体中的流速分布µ-y如图所示,其切应力分布为()
A.τ=0;B.τ=常数;C.τ=ky(k为常数)。
13.以下关于液体质点和液体微团的正确论述是()
A.液体微团比液体质点大;B.液体微团包含有很多液体质点;
C.液体质点没有大小,没有质量;D.液体质点又称为液体微团。
14.液体的汽化压强随温度升高而()
A.增大; B.减小;C.不变;D,无关
15.水力学研究中,为简化分析推理,通常采用以下三种液体力学模型()
A.牛顿液体模型;B.理想液体模型;C.不可压缩液体模型;D.非牛顿液体模型;E.连续介质模型。
16.以下哪几种流体为牛顿流体()
A.空气;B.清水;C.血浆;D.汽油;E.泥浆。
二、计算题
1、平板面积为40cm×45cm,厚度为1.0cm,质量m=5kg,沿着涂有厚度
=1.0mm油的斜面向下作等速运动,其速度u=1.0m/s,带动油层的运动速度呈直线分布,斜坡角θ=22.62°=0.3846(见图示),试分别求油的动力粘滞系数和运动粘滞系数
(油的密度ρ=950kg/m3)。
课后习题p10:
1-4,1-10,1-12,1-13
第2章水静力学
一、选择题
1.静止液体中存在()
A.压应力;B.压应力和拉应力;C.压应力和切应力;D.压应力、切应力和拉应力;
2.相对压强的起量点是()
A.绝对真空;B.1个标准大气压;C.当地大气压;D.液面压强。
3.金属压力表的读数是()
A.绝对压强;B.相对压强;C.绝对压强加当地大气压强;D.相对压强加当地大气压强。
4.绝对压强pabs、相对压强p、真空值pv、当地大气压强pa之间的关系是()
A.pabs=p+pv;B.p=pabs+pa;C.pv=pa-pabs。
5.在密闭的容器上装有U形水银测压计(如图),
其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为()
A.p1=p2=p3;B.p1>p2>p3;C.p1 6.用U形水银差压计测量水管内A、B两点的压 强差(如图),水银面高差hp=10cm,pA-pB为() A.13.33kpa;B.12.35kpa;C.9.8kpa。 7.垂直放置的矩形挡水平板,水深为3m,静水总压力P 的作用点到水面的距离yD为() A.1.25m;B.1.5m;C.2.0mD.2.5m。 8.在液体中潜体所受浮力的大小() A.与潜体的密度成正比;B.与液体的密度成正比;C.与潜体淹没的深度成正比。 9.完全淹没在水中的一矩形平面,当绕其形心轴旋转到什么位置时,其压力中心与形心重合? () A.45o倾斜;B.60o倾斜;C.水平;D.铅直。 10.完全淹没在水中的一矩形平面,当绕其形心轴旋转到什么位置时,其压力中心与形心最远? () A.45o倾斜;B.60o倾斜;C.水平;D.铅直。 11.一封闭容器盛以水,当其从空中自由下落时(不计空气阻力),其单位质量力为 A.0;B.-g;C.mg;D.–mg。 12.一封闭容器盛以水,在地球上静止时,其单位质量力为 A.0;B.-g;C.mg;D.–mg。 13.一列火车在水平直道上匀速行使时,车内的流体所受的单位质量力为 A.0;B.-g;C.mg;D.-mg。 14.选择下列正确的等压面: () A.A¾AB.B¾BC.C¾CD.D¾D 15.压力中心是() A.淹没面积的中心;B.压力体的中心C.总压力的作用点D.受压面的形心 16.平衡液体中的等压面必为() A.水平面;B.斜平面;C.旋转抛物面;D.与质量力相正交的面。 17.图示四个容器内的水深均为H,则容器底面静水压强最大的是() A.a;B.b;C.c;D.d 18.欧拉平衡微分方程() A.只适用于静止液体;B.只适用于相对平衡液体; C.不适用于理想液体;D.理想液体和实际液体均适用。 19.容器中盛有两种不同重度的静止液体,如图所示,作用在容器AB壁面上的静水压强分布图应为()A.aB.bC.cD.d 20.液体某点的绝对压强为58kPa,则该点的相对压强为 A.159.3kPa;B.43.3kPa;C.-58kPaD.-43.3kPa。 21.图示的容器a中盛有重度为r1的液体,容器b中盛有密度为r1和r2的两种液体,则两个容器中曲面AB上压力体及压力应为() (a)压力体相同,且压力相等;(b)压力体相同,但压力不相等; (c)压力体不同,压力不相等;(d)压力体不同,但压力相等。 二、判断题 1、相对压强必为正值。 () 2、图示为一盛水容器。 当不计瓶重时,作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。 () 3.静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心 4.二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点() 5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为。 则该平面上的静水总压力P=rgyDAsina。 (yD为压力中心D的坐标,为水的密度,A为斜面面积) 第2题第5题第9题 6、二块置于不同液体中的矩形平板,它们的宽度b,长度L及倾角a均相等,则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 7、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。 () 8、静水压强仅是由质量力引起的。 9、在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔A、B,并安装一U形水银压差计,如图所示。 由于A、B两点静水压强不等,水银液面一定会显示出Dh的差值。 10、物体在水中受到的浮力等于作用于物体表面的静水总压力。 三、绘图计算题 1.绘出图中曲面上的的压力体图,并标出水压力铅直分力的方向。 2.图示一倒U形差压计,左边管内为水,右边管内为相对密度(即比重) 的油。 倒U形管顶部为相对密度 的油。 已知左管内A点的压强 ,试求右边管内B点的压强。 3.有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动,试求容器中水面的倾角. 4.矩形平板闸门AB如图所示,A处设有转轴。 已知闸门长l=3m,宽b=2m,形心点水深hc=3m,倾角α=45°,忽略闸门自重及门轴摩擦力。 试求开启闸门所需拉力FT。 5.一曲面的形状为3/4个圆柱面,半径R=0.8m,宽度(垂直于纸面)为1m。 圆心位于液面以下h=2.58m,如图所示。 容器中盛有密度为r1=816kg/m3的液体,其深度h1=0.98m,其下为密度r2=1000kg/m3的液体。 (1)绘制曲面的水平分力的压强分布图和垂直分力的压力体图。 (2)求作用于曲面的静水总压力的大小和方向。 ( ; ; 37.06kN; 64.97°) 课后习题P36-39,2-5,7,10,12,14,16,17,18,22(绘图),23, 第3章水动力学基础 一、判断题 1、渐变流与急变流均属非均匀流。 2、急变流不可能是恒定流。 3、总水头线沿流向可以上升,也可以下降。 4、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。 5、扩散管道中的水流一定是非恒定流。 6、恒定流一定是均匀流,非恒定流一定是非均匀流。 7、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 8、测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。 9、总流连续方程v1A1=v2A2对恒定流和非恒定流均适用。 10、渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系 11、水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。 12、恒定流中总水头线总是沿流程下降的,测压管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。 13、液流流线和迹线总是重合的。 14、用毕托管测得的点流速是时均流速。 15、测压管水头线可高于总水头线。 16、管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流,其管轴压强沿流向增大。 二、选择题 1、恒定总流的能量方程z1+p1/g+v12/2g=z2+p2/g+v22/2g+hw1-2,式中各项代表() (1)单位体积液体所具有的能量; (2)单位质量液体所具有的能量; (3)单位重量液体所具有的能量;(4)以上答案都不对。 2、图示抽水机吸水管断面A─A动水压强随抽水机安装高度h的增大而() (1)增大 (2)减小(3)不变(4)不定 3、在明渠恒定均匀流过水断面上1、2两点安装两根测压管,如图所示,则两测压管高度h1与h2的关系为() (1)h1>h2 (2)h1<h2(3)h1=h2(4)无法确定 4、对管径沿程变化的管道 (1)测压管水头线可以上升也可以下降 (2)测压管水头线总是与总水头线相平行 (3)测压管水头线沿程永远不会上升(4)测压管水头线不可能低于管轴线 5、图示水流通过渐缩管流出,若容器水位保持不变,则管内水流属 (1)恒定均匀流 (2)非恒定均匀流(3)恒定非均匀流(4)非恒定非均匀流 6、管轴线水平,管径逐渐增大的管道有压流,通过的流量不变,其总水头线沿流向应() (1)逐渐升高 (2)逐渐降低(3)与管轴线平行(4)无法确定 7、均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是 (1)互相平行的直线; (2)互相平行的曲线;(3)互不平行的直线;(4)互不平行的曲线。 8、液体运动总是从 (1)高处向低处流动; (2)单位总机械能大处向单位机械能小处流动; (2)压力大处向压力小处流动;(3)流速大处向流速小处流动。 9、如图断面突然缩小管道通过粘性恒定流,管路装有U形管水银差计,判定压差计中水银液面为() (1)A高于B; (2)A低于B;(3)A、B齐平;(4)不能确定高低。 三、填空题 1、恒定总流动量方程写为_______________________,方程的物理意义为 ________________________________________________________________________。 2、恒定总流能量方程中,hw的能量意义是________________________________。 它的量纲是______________________________。 3、在有压管流的管壁上开一个小孔,如果没有液体从小孔流出,且向孔内吸气,这说明小孔内液体的相对压强_________零。 (填写大于、等于或小于)如在小孔处装一测压管,则管中液面将________。 (填写高于、或低于)小孔的位置。 4、恒定总流能量方程中,v2/2g的能量意义为________________________________,它的量纲是_____________。 5、水平放置的管道,当管中水流为恒定均匀流时,断面平均流速沿程______________,动水压强沿程______________。 6、图示分叉管道中,可以写出单位重量液体的能量方程的断面是_________________________,不能写出单位重量液体的能量方程的断面是___________________________________。 7、某过水断面面积A=2m2,通过流量qv=1m3/s,动能修正系数α=1.1,则该过水断面的平均单位动能为___________________________________。 8、图示为一平底等直径隧洞,出口设置一控制闸门。 当闸门关闭时,A、B两点压强pA与pB的关系为_____;当闸门全开时,A、B两位于均匀流段,其关系为___________________。 9、应用恒定总流能量方程时,所选的二个断面必须是_________断面,但二断面之间可以存在_______流。 10、有一等直径长直管道中产生均匀管流,其管长100m,若水头损失为0.8m,则水力坡度为___________。 11、图示为一大容器接一铅直管道,容器内的水通过管道流入大气。 已知h1=1m,h2=3m。 若不计水头损失,则管道出口流速为________________。 12、图示为1、2两根尺寸相同的水平放置的管道。 管1中为理想液体,管2中为实际液体。 当两管流量qv1=qv2时,则两根测压管的液面高差h1与h2的比较是__________________。 13、图示为一等直径水平管道,水头为H。 若整个水头损失为hw,α=1,则管道A、B、C三个断面的流速分别为vA=_____________,vB=___________,vC=________________。 14、用能量方程或动量求解水力学问题时,两过水断面取在渐变流断面上,目的是利用____________________________的特征,计算______________________________________。 四、计算题 1、用毕托管测量明渠渐变流某一断面上A、B两点的流速(如图)。 已知油的重度ρg=8000N/m3。 求uA及uB。 (取毕托管流速系数μ=1)( ) 2、图示为铅直放置的一文丘里管。 已知d1=20cm,d2=10cm,Dz=0.5m,水银压差计读数Δh=2cm。 若不计水头损失,求流量Q。 (取动能校正系数为1)(0.018m3/s) 3、某输水管道接有管径渐变的水平弯管(如图)。 已知管径D=250mm,d=200mm,弯角θ=60°。 若弯管进口压力表读数p1=2.5N/cm2,p2=2.0N/cm2。 不计弯管的水头损失,求: 水流对弯管的水平作用力的大小及方向。 (取动量校正系数均为1)( 1503.07N; 51.070) 4、射流从喷嘴中射出,撞击在一铅直放置的平板上,如图所示。 已知喷嘴直径d=25mm,射流与平板垂线间的夹角θ=60°,射流流速v1=5m/s。 不计摩擦阻力,取动量校正系数为1。 求: (1)平板静止时,射流作用在平板上的垂直作用力; (2)当平板以u=2m/s的速度与水流相同方向运动时,射流作用在平板上的垂直力。 (6.13N;2.12N) 课堂例题 第4章水流阻力与水头损失 一、判断题 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数l仅与雷诺数有关,而与相对粗糙度无关 2、圆管紊流的动能校正系数大于层流的动能校正系数。 3、紊流运动要素随时间不断地变化,所以紊流不能按恒定流来处理。 4、谢才公式既适用于有压流,也适用于无压流。 5、临界雷诺数随管径增大而增大。 6、在紊流粗糙区中,对同一材料的管道,管径越小,则沿程水头损失系数越大。 7、圆管中运动液流的下临界雷诺数与液体的种类及管径有关。 8、管道突然扩大的局部水头损失系数z的公式是在没有任何假设的情况下导出的 9、公式 即适用于管流,也适用于明渠水流。 10、在逐渐收缩的管道中,雷诺数沿程减小。 11、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 12、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 13、恒定均匀流中,沿程水头损失hf总是与流速的平方成正比。 14、粘性底层的厚度沿流程增大。 15、阻力平方区的沿程水头损失系数 与断面平均流速v的平方成正比。 16、当管径和流量一定时,粘度越小,越容易从层流转变为紊流。 17、紊流的脉动流速必为正值。 18、有一管流,属于紊流粗糙区,其粘滞底层厚度随液体温度升高而减小。 19、当管流过水断面流速符合对数规律分布时,管中水流为层流。 20、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 21、当雷诺数Re很大时,在紊流核心区中,切应力中的粘滞切应力可以忽略。 二、选择题 1、其它条件不变,层流内摩擦力随压力的增大而 ⑴增大;⑵减小;⑶不变;⑷不定。 2、紊流的断面流速分布规律符合 (1)对数分布; (2)椭圆分布(3)抛物线分布(4)直线分布。 3、其它条件不变,层流切应力随液体温度的升高而 (1)增大; (2)减小;(3)不变;(4)不定。 4、其它条件不变,液体雷诺数随温度的增大而 (1)增大 (2)减小;(3)不变;(4)不定。 5、谢才系数C与沿程水头损失系数l的关系为 (1)C与l成正比; (2)C与1/l成正比(3)C与l2成正比;(4)C与 成正比。 6、A、B两根圆形输水管,管径相同,雷诺数相同,A管为热水,B管为冷水,则两管流量() (1)qvA>qvB; (2)qvA=qvB;(3)qvA 7、圆管紊流附加切应力的最大值出现在 (1)管壁; (2)管中心(3)管中心与管壁之间;(4)无最大值。 8、粘滞底层厚度d随Re的增大而 (1)增大; (2)减小;(3)不变;(4)不定。 9、管道断面面积均为A(相等),断面形状分别为圆形、方形和矩形,其中水流为恒定均匀流,水力坡度J相同,则三者的边壁切应力 的相互关系如下,如果沿程阻力系数l也相等,则三管道通过的流量的相互关系如下: () (1) 圆> 方> 矩, 圆> 方> 矩; (2) 圆< 方< 矩, 圆< 方< 矩; (3) 圆> 方> 矩, 圆< 方< 矩; (4) 圆< 方< 矩, 圆> 方> 矩。 10、圆管均匀层流与圆管均匀紊流的 (1)断面流速分布规律相同; (2)断面上切应力分布规律相同; (3)断面上压强平均值相同;(4)水力坡度相同。 11、紊流内部结构分区的判别参数是 (1)管壁绝对粗糙度; (2)管壁相对粗糙度; (3)粘滞底层厚度与管壁绝对粗糙度之比;(4)雷诺数。 12、图示两管道的管长L、管径d、流量qv及水温均相同,但测压管水面差h1>h2,则两管糙率n1与n2的关系为() (1)n1>n2; (2)n1 13、谢才系数C的量纲是: (1) ; (2) ;(3) ;(4)无量纲量。 14、如图A、B二种截面管道,已知二管长度相同,通过流量相同,沿程水头损失系数相同,则二管道的沿程水头损失 (1)hfA>hfB; (2)hfA=hfB;(3)hfA 16.水在垂直管内由上向下流动,相距L的两断面间测压管水头差为h,则两断面间沿程水头损失hf为() (1).hf=h; (2).hf=h+L;(3).hf=L-h。 17.圆管流动过流断面上的切应力分布为: () (1).在过流断面上是常数; (2).管轴处是零,且与半径成正比; (3).管壁处为零,向管轴线性增大;(4).抛物线分布。 18.在圆管紊流中,过水断面流速分布符合() (1).均匀规律; (2).直线变化规律;(3)抛物线规律;(4).对数曲线规律。 19.在圆管层流中,过水断面流速分布符合() (1).均匀规律; (2).直线变化规律;(3).抛物线规律;(4).对数曲线规律。 20.半圆形明渠,半径r0=4m,水力半径为() (1).4m; (2).3m; (3).2m;(4).1m。 21.变直径管流,细断面直径为d1,粗断面直径为d2=2d1,粗、细断面雷诺数的关系是() (1).Re1=0.5Re2; (2).Re1=Re2;(3).Re1==1.5Re2;;(4).Re1=2Re2。 22.圆管层流,实测管轴线上的流速为4m/s。 则断面平均流速为() (1).4m/s; (2).3.2m/s;(3).2m/s;(4).2.5m/s。 23.圆管紊流过渡区的沿程摩阻系数λ() (1).与雷诺数Re有关; (2).与管壁相对粗糙度Δ/d有关; (3).与Re和Δ/d有关;(4).与Re和管长l有关。 26.理想液体在流动过程中,流层之间的切应力为() (1).零; (2).粘性切应力τ1;(3).惯性切应力τ2;(4).τ1+τ2。 27.实际液体在紊流状态,其流层间的切应力为() (1).零; (2).粘性切应力τ1;(3).惯性切应力τ2;(4).τ1+τ2。 28.在紊流状态下,流场固定空间点的瞬时流速为() (1).时间平均流速u; (2).脉动流速u';(3).断面平均流速v ;(4).u+u
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