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最新电大国家开放大学《流体力学》网络核心课形考网考作业试题及答案
100%通过
2016年秋期电大把《流体力学（本科）》网络核心课纳入到“国开平台”进行考核，针对这个平台，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。考核说明：本课程采取“形成性考核”和“终结性考试”D. 切向力、正压力 相结合的考核方式，即：课程总成绩 100% = 形成性考核 题目6 30% + 终结性考试。本课程共有10个作业任务，均为客6．下属那些力属于质量力（ ） 观题，系统自动评阅。 形考作业1
一、选择题 题目1 1．牛顿内摩擦定律适用于（ ） 选择一项： A. 牛顿流体 B. 任何流体 C. 非牛顿流体 题目2 2．液体不具有的性质是（ ） 选择一项： A. 易流动性 B. 粘滞性 C. 压缩性 D. 抗拉性 题目3 3．连续介质假定认为流体（ ）连续。 选择一项： A. 在宏观上 B. 原子间 C. 在微观上 D. 分子间 题目4 4．在国际制单位制中流体力学基本量纲不包括（ ）选择一项： A. 力 B. 时间 C. 质量 D. 长度 题目5 5．在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（ 选择一项： A. 正压力、重力 B. 正压力、切向力、重力 C. 切向力、重力 选择一项：
A. 弹性力 B. 重力 C. 表面张力 D. 粘滞力 E. 惯性力 二、判断题 题目7 1．压强和切应力属表面力。 选择一项： 对 错 题目8 2．流体惯性力与加速度方向相同。 选择一项： 对 错 题目9 3．粘滞性可以制止流体流动。 选择一项： 对 错 题目10 4．理想流体与实际流体的区别仅在于理想流体具有不可压缩性。 选择一项： 对 错 三、简答题 题目11 1．为什么要建立连续介质模型？ 答：液体（气体）是由分子组成的，分子间有空隙，不连续。工程上研究的流体，关心的是流体宏观的物理性质。把流体看成为由质点组成的连续体——连续介质模型，目的是建立描述流体运动的连续函数，便于应用数学工具，解决工程实际问题。
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题目12 还未回答
2．什么是流体的粘滞性？它对流体流动起什么作用？ 答：流体具有的阻滞变形运动的特性——流体的粘滞性，它对流体流动产生阻力，造成能量损失。 题目13
3．动力粘滞系数和运动粘滞系数有什么区别？
答：流体具有的阻滞变形运动的特性——流体的粘滞性，它对流体流动产生阻力，造成能量损失。 题目14
4．容器内盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？
（1）容器静止时；
（2）容器以等加速度g垂直向上运动； （3）容器以等加速度g垂直向下运动。 答：
（1）容器静止时； 液体所受单位质量力仅有重力。 （2）容器以等加速度g垂直向上运动 ：液体所受单位质量力为2g。
（3）容器以等加速度g垂直向下运动。液体所受单位质量力为0。 题目15
5．试分析图中三种情况下水体A受哪些表面力和质量力？（1）静止水池；（2）顺直渠道水流（均匀流）；（3）平面弯道水流。 答：
（1）：水体A受哪些表面力为压应力（正压力），质量力为重力g。
（2）：水体A受哪些表面力为压应力和切应力，质量力为重力g（均匀流）。
（3）：水体A受哪些表面力为压应力和切应力，质量力为重力g和惯性力。
四、计算题（请写出计算过程） 题目16
1. 已知某水流流速分布为
，u的单位
2.已知温度20℃时水的密度滞系数？
，动力粘
，求其运动粘滞系数
形考作业2
一、选择题 题目1
1．某点存在真空时（ ）。 选择一项或多项：
A. 该点的绝对压强为负值 B. 该点的绝对压强为正值 C. 该点的相对压强为负值 D. 该点的相对压强为正值 题目2
2．流体静压强的（）。 选择一项：
A. 大小与受压面积方位无关 B. 大小与受压面积有关 C. 方向与受压面有关 题目3
3．流体平衡微分方程的全微分式为（）。 选择一项：
A. dp=p(Xdx + Ydy + Zdz) B. p=p(x，y，z) C.
p?pa??gh
为m/s ，y为距壁面的距离，单位为m。（1）求y=0.1、0.5、1.0m处的流速梯度；（2）若水的运动粘滞系数
，计算相应的切应力。
解：（1）：① 求出点流速,②设
的增量
=0.01m ③
处的点流速，④求出求解流速梯
题目17
题目4
4．压强单位为N/m2时，采用了哪种表示法（ ）。 选择一项： A. 应力单位 B. 大气压倍数 C. 液柱高度 题目5
5．密封容器内液面压强小于大气压强，其任一点的测压管液面 （ ）。 选择一项：
A. 低于容器内液面 B. 等于容器内液面 C. 高于容器内液面 二、判断题 题目6
1．等压面与质量力垂直。 选择一项： 对 错
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题目7
2．某点存在真空，是指该点的压强小于大气压强。 选择一项： 对 错 题目8
3．静止流体中某点压强的大小，不仅与其淹没深度有关还与受压面的方位有关。 选择一项： 对 错 题目9
4．相对压强的数值可为正值，也可以是负值。 选择一项： 对 错
题目10 5．静止液面下的闸板的总压力作用中心与闸板形心重合。 选择一项： 对 错
题目11
6．和大气相通容器的测压管液面一定与容器内液面高度相同。 选择一项： 对 错
题目12
7．相对静止的液体的等压面一定是水平面。 选择一项： 对 错
三、简答题 题目13
1．等压面是水平面的条件是什么？
答：①连续介质 ② 同一介质 ③ 单一重力作用下. 题目14
2．同一容器中装两种液体，且，在容器侧壁装了两根测压管。试问：图中所标明的测压管中液面位置对吗？为什么？
答：不对，（右测压管液面要低一些，从点压强的大小分析） 题目15
3．图中三种不同情况，试问：A-A、B-B、C-C、D-D中哪个是等压面？哪个不是等压面？为什么？ 答：（ a）A-A是 （b）B-B不是 （c）C-C 不是， D-D
是。
四、计算题（请写出计算过程） 题目16
1．已知某点绝对压强为80kN/m2，当地大气压强pa=98kN/m2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 解： 用水柱高表示
（1）该点绝对压强：8.16mH2o （2）该点相对压强：-1.84mH2o （3）该点真空压强：1.84mH2o 用水银柱高表示
（1）该点绝对压强：599.1mm Hg （2）该点相对压强：-135.4 mm Hg （3）该点真空压强：135.4 mm Hg 题目17
2．一封闭水箱自由表面上气体压强p0=25kN/m2，h1=5m，h2＝2m。求A、B两点的静水压强。
解：由压强基本公式p?p0??gh求解 pA= 7.551 mH2o (74 kN/m)
2
pB= 4.551 mH2o (44.6 kN/m)
2
题目18
3．如图所示为一复式水银测压计，已知?1?2.3m，
?2?1.2m，?3?2.5m，?4?1.4m，?5?1.5m(改
为3.5m)。。试求水箱液面上的绝对压强p0＝？
解：① 找已知点压强(复式水银测压计管右上端)② 找出等压面 ③ 计算点压强,逐步推求水箱液面上的压强p0.
p0=273.04 kN/m
2
题目19
4 某压差计如图所示，已知HA=HB=1m，ΔH=0.5m。求：
pA?pB。
解：①找出等压面 ② 求出相对的点压强 ③ 列平衡方程式求AB点的压强差.
④ 空气的?g不计.
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pA?pB=47 kN/m
2
(4.8 mH2o)
题目20
5．水闸两侧都受水的作用，左侧水深3m、右侧水深2m。试求作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解）。
解：①画出相对压强分布图 ② 计算各侧静水压力, ③ 求静水总压力的大小
④列力矩平衡方程求静水总压力的作用点位置 P=24.5kN e?1.267m(作用点到底部的距离) 题目21
6．一溢流坝上的弧形闸门。已知：R＝10m，闸门宽b=8m，θ=30°。求作用在该弧形闸门上的静水总压力的大小和方向。
解：①画出压力体图, ② 计算水平方向分力Px、铅垂方向分力pz,
③求出合力及作用力的方向 P?92.59kN ??25.04
0形考作业3
一、选择题 题目1
1．流体运动的连续性方程是根据（ ）原理导出的。 选择一项： A. 力的平衡 B. 动量守恒 C. 能量守恒 答：① 平移 ② 线变形 ③ 角变形 ④旋转变形。 D. 质量守恒
题目10
题目2
3．写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流
2．流线和迹线重合的条件为（ ）。
速势的关系。
选择一项：
（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数
A. 恒定流
与流速势的关系。）
B. 非恒定流
答：流函数具有的性质
C. 非恒定均匀流
（1）流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线
二、判断题
上个点的流函数为常数。
题目3
（2）两流线间的函数值之差为为单宽流量。
1．以每个流体质点运动规律为研究对象的方法称为拉格
（3）平面势流的流函数为一个调和函数。
朗日法。
答：流函数与流速势的关系
选择一项：
（1）流函数与势函数为调和函数。
对
4页
错 题目4
2．恒定流一定是均匀流。 选择一项： 对 错 题目5
3．涡流是指流体质点在运动中不绕自身轴旋转的流动。 选择一项： 对 错 题目6
4．无旋流就是无涡流。 选择一项： 对 错 题目7
5．非均匀流一定是非恒定流。 选择一项： 对 错
三、简答题 题目8
1．述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。
答：研究流体运动有两种不同的观点，因而形成两种不同的方法：一种方法是从分析流体各个质点的运动着手，即跟踪流体质点的方法来研究整个流体的运动，称之为拉格朗日法；另一种方法则是从分析流体所占据的空间中各固定点处的流体的运动着手，即设立观察站的方法来研究流体在整个空间里的运动，称其为欧拉法 题目9
2．流体微团体运动分为哪几种形式？
（2）等势线与等流函数线正交。 题目11
4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？
答：与流线正交的断面叫过流断面。
过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。
引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。 题目12
5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：
（1）当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？
（2）当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？
（3）恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？ 答：
（1）是恒定流。Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。 （2）管中为非恒定流。
（3）有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。 四、计算题（请写出计算过程） 题目13 1．
1．恒定二维流动的速度场为 ux?ax,uy??ay，其
-1
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在,反之流体的运动不存在。 答案:
（1）代入数值求解， 流体的运动不存在。 （2）代入数值求解，流体的运动存在。 题目15
3.水流从水箱经管径分别为
d1?10cm,d2?5cm,d3?2.5cm的管道流出，出口流
速V3?1m/s，如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。
解：应用连续性方程
?3（1）流量：Q?v3A3?4.91?10l/s
(2) 断面平均流速v1?0.0625m/s ,
v2?0.25m/s 。
题目16 4．如图铅直放置的有压管道，已知d1=200mm，d2=100mm，断面1-1处的流速v1=1m/s。求（1）输水流量Q；（2）断面2-2处的平均流速v2；（3）若此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2是否发生变化？（4）图a中若水自下而上流动，Q及v2是否会发生变化？ 解：应用连续性方程
（1）Q?31.4 l/s （2）v2?4m/s
（3）不变。
（4）流量不变则流速不变。 题目17
5．已知某流场的流速势为??试求ux及uy。
解：ux?ax uy?ay
中a?1秒。（1）论证流线方程为xy?C；（2）绘出C＝0、1及4m的流线；（3）求出质点加速度的表达式。 解：（1）流线方程为： （2）（略） （3）由：ax?2
dxdy? 代入数值推导 uxuy?ux?u?u?uxx?uyx代入数值求解。 ?t?x?y?ux?uy?x?uy?uy?y代入数值求解。
a2(x?y2)，a为常数，2 ay??uy?t22答案: ax?ax ay?ay
题目18
2226．对于ux?2xy，uy?a?x?y的平面流动，a为
题目14
2．试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？ （1） （2）
解：由连续性微分方程，
uxuyuz??=0 流体的运动存?x?y?z常数。试分析判断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？(2) 是均匀流还是非均匀流？(3) 是有旋流还是无旋流？
解：应用质点加速度数学表达式
5页
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ay??uy?t?ux?uy?x?uy?uy?y 求解。看
时间加速度与迁移加速度判别是恒定流还是非恒定流;是均匀流还是非均匀流。
答案: （1）是恒定流。 （2）是非均匀流
（3）用无旋流数学表达式
?z?1?ux?uy(?)求解，是无旋流 2?y?x为单位压能；
Z+P\\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均势能，简称为单位势能；
av2\\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的平均动能；
H=Z+P\\Y+av2\\2g─总流过水断面上单位重量液体所具有的总能量，即总机械能； 题目6
2．写出实际流体恒定元流的伯努利方程和实际流体恒定总流的伯努利方程，并指出他们的区别？
形考作业4
一、选择题 题目1
1．总流伯努力方程适用于（ ） 选择一项： A. 非恒定流 B. 可压缩流体 C. 恒定流 题目2
2．总水头线与测压管水头线的基本规律是：（ ） 选择一项：
A. 测压管水头线沿程可升可降
B. 总水头线总是在测压管水头线的上方 C. 总水头线总是沿程下降的 D. 测压管水头线总是沿程下降的 二、判断题 题目3
1．N-S方程为理想流体运动的微分方程。 选择一项： 对 错 题目4
2．毕托管是量测流体电流速的一种仪器。 选择一项： 对 错
三、简答题 题目5
1．说明总流能量方程中各项的物理意义。
答：总流的能量方程表述为：Z1+P1\\Y+a1V12\\2g=Z2..... 它的物理意义是：水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义如下：
z─总流过水断面上单位重量液体所具有的位能，简称为单位位能；
P\\Y─总流过水断面上单位重量液体所具有的压能，简称
答：
这就是实际
流体恒定总流的伯努利方程，它在形式上类似于元流伯努利方程，但是以断面平均流速v代替点流速u（相应地考虑动能修正系数），以平均水头损失hw代替元流的水头损失hw'。
总流的伯努利方程适用条件：恒定流，质量力只有重力，不可压缩流体，所取断面为渐变流（两断面之间可以是急变流），两断面无分流和汇流（即流量沿程不变）。 题目7
3．应用恒定总流能量方程时，为什么把过流断面选在渐变流段或均匀流段？
答：因为建立恒定总流的伯努利方程时，把(z?p)作?g为常数提到积分号外面，只有渐变流断面或均匀流断面的
z?p?c 。 ?g题目8
4．在写总流能量方程时，过流断面上的代表点、基准面是否可以任意选取？为什么？
答：可以。因为渐变流断面或均匀流断面的z?p?c 。 ?g题目9
5．关于水流流向问题有如下一些说法：“水一定由高处向低处流”；“水是从压强大向压强小的地方流”；“水是从流速大的地方向流速小的地方流”。这些说法是否正确？为什么？如何正确描述？
答：（1）“水一定由高处向低处流”，（不对），对明渠水流是对的，对有压管流不一定。
“水是从压强大向压强小的地方流” （不对），在
6页
有压管流中常常有从压强小向压强大的地方流的现象。
（2）正确描述时，流体的运动方向总是由单位重量流体能量大的位置流向单位重量流体能量小的位置。（不能单从位能或压能一个角度比较） 题目10
???6．总流的动量方程为?F??Q(?2v2??1v1)，试问：
?（1）?F中包括哪些力？（2）如果由动量方程求得的
力为负值说明什么问题？
答：（1）一般为表面力、重力，（惯性力、摩擦力、弹性力含在待求的力中了）
（2）求得的力为负值说明原假设的力的方向不对，反向即可。
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2. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组
232
成，其过水面积分别是A1=0.05m，A2=0.03m，A3=0.04m，若水池容积很大，行近流速可以忽略（v0≈0），当不计管路的水头损失时，试求：（1）出口流速v3及流量Q；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。 解:
(1) 因为不计管路的水头损失,此题为理想流体的流动。
①因为是理想流体，作用水头完全转化为动能。 ②先解出第3条管中断面平均流速，在求流量。
3 答案：v3?9.90m/s q?0.396m/s
（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线步骤： ①因为是理想流体，不计水头损失，故总水头线为水平。
v2②计算各段流速水头 。
2g③总水头线下方减去1个流速水头得测压管水头线。
四、计算题（请写出计算过程） （测压管水头线及总水头线图，略） 题目11 题目13
3．如图一管路，A、B两点的高差Δz＝1m，点A处直径
p12
1．在一管路上测得过流断面1-1的测压管高度为dA=0.25m，压强pA=7.84N/cm，点B处直径dB=0.5m，压强
?g2
pB＝4.9N/cm，断面平均流速VB＝1.2m/s。判断管中水流
2
1.5m，过流面积A1为0.05m；过流断面2-2的面积A2为方向。
解: 判断管中水流方向,，要从单位重量流体总的机2v2
0.02m；两断面间水头损失h?为0.51；管中流量Q为械能考虑，总是单位重量流体总的机械能大的位址向单位
2g重量流体总的机械能晓得的地方。
20l/s；z1为2.5m，z2为2.6m。试求断面2-2的测压管高（1）计算A点与B点单位重量流体总的机械能。
（2）比较A点与B点单位重量流体总的机械能的大
p2度。（提示：注意流动方向）。（z2改为1.6m与图小。 ?g 答案：从A流向B 。
相符） 题目14
解: 4．在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银压差计测① 能量方程可以求解位能、压能、流速与能量损失。求
出水管与喉部压差Δh为20cm，已知水管直径d1为10cm，
测压管高度即求压强，自然要想到用能量方程。 ②向未知情况下 ，流动方向可以假定。
喉部直径d2为5 cm，当不计水头损失时，求通过流量Q。
③先求出v1,v2 ④列能量方程求解
解: 可以直接用公式Q?K12.6?h求解，也可以流能量方程推导公式求解。
答案：Q?0.01425m/s
题目15 5．为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d为15cm的虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q为多少？在虹吸管顶部s点处的压强为多少？ 7页
3p答案：2= -2.289mH2o (1流向2) ;
?gp2= -1.473 mH2o (2流向1) ?g题目12
解: 此题属理想流体的水力计算，作用水头转化为动能。
s点处的压强进考虑位能、动能压能之间的转化。 （1）列上游水面到管出口间的能量方程求流量，
Q?0.1355m3/s
（2）列上游水面到s点处的能量方程求s点处的压强，
ps??5mH2o ?g题目16
3
6．一平板闸门宽b为2m，当通过流量Q为8m/s时闸前水深h为4m，闸孔后收缩断面水深hC为0.5m，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）。
解: 此题为用动量方程求解作用力。因为流量未知，涉及到连续性方程、能量方程、动量方程这三大方程的联合应用。
（1）取控制面（脱离体）（上游过流断面与C-C断面之间） （2）画出相对压强分布图，全面并分析、计算外力（上游过流断面压力P1 ，C-C断面压力P2 ，重力沿水流方向的分力为0，设平板闸门对水的动水总压力为R ，方向向左。 （3）因为流量未知先列能量方程求流速。
（4）列出的能量方程由v1,v2两个未知量，用连续性方程消掉1个未知量。求出流量、流速。 （5）列动量方程求解作用力。
答案：作用于平板闸门上的动水总压力R= 93.5 kN , 方向向右。 题目17
7．如图溢流坝，上游断面水深h1=1.5m，下游断面水深h2=0.6m，略去水头损失；求水流对2m坝宽（垂直纸面）的水平作用力。注：上、下游河床为平底，河床摩擦力不
32
计，为方便计算取ρ=1000kg/m，g=10m/s。 解: 此题与上题解完全相同。 答案：R= 3.46kN , 方向向右。
形考作业5
一、选择题 题目1
1．管道中液体的雷诺数与（ ）无关。 选择一项： A. 温度 B. 管径 C. 管长 D. 流速 题目2
2．某圆管直径d=30mm，其中液体平均流速为20cm/s。液
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体粘滞系数为0.0114cm3/s，则此管中液体流态为（ ）。 选择一项： A. 紊流 B. 层流
C. 层流向紊流过渡 题目3
3．等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（ ）。 选择一项：
A. 呈椭圆曲线分布 B. 呈双曲线分布 C. 呈抛物线分布 D. 呈对数线分布 题目4
4．等直径圆管中的层流，其过流断面平均流速是圆管中最大流速的（ ）。 选择一项： A. 1/4倍 B. 1/3倍 C. 1.0倍 D. 1/2倍 题目5
5．圆管中的层流的沿程损失与管中平均流速的（ ）成正比.
选择一项： A. 一次方 B. 四次方 C. 三次方 D. 二次方 题目6
6．圆管的水力半径是（ ）。 选择一项： A. d/3 B. d/5 C. d/4 D. d/2 题目7
7．谢才公式中谢才系数的单位是（ ）。 选择一项： A. m12s
sB. C. 无量纲 D. m2m32s
题目8 8页
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8．判断层流和紊流的临界雷诺数是（ ）。 选择一项：
A. 上下临界雷诺数几何平均 B. 上临界雷诺数 C. 下临界雷诺数
D. 上下临界雷诺数代数平均 二、判断题 题目9
1．层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 选择一项： 对 错
题目10
2．壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 选择一项： 对 错
题目11
3．在过流断面突变处一般发生局部水头损失。 选择一项： 对 错
题目12 4．等直径圆管中的层流,其过流断面平均流速是圆管中最大流速的1/2倍。 选择一项： 对 错
题目13
5．流体内切应力方向与流体运动方向相同。 选择一项： 对 错
题目14
6．阻力平方区内阻力系数与雷诺数无关。 选择一项： 对 错
三、简答题 题目15
1．圆管中层流与紊流，其流速分布有什么不同？
答: 层流为抛物线分布,紊流为对数曲线分布.(也可以画图)
题目16
2．简述尼古拉兹实验中沿程阻力系数λ的变化规律。
答: 尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数λ的变化规律,文字表述或数学公式表述.
层流:??f(Re);水力光滑区: ??f(Re);过渡粗糙区: ??f(Re,K) dK) . d粗糙区(阻力平方区) : ??f(题目17
3．写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准？
答: 管流:Re?vd? Re?2000(层流)
Re?2000 (紊流)
明渠水流: Re?vR? Re?500(层流)
Re?500 (紊流)
题目18
4．雷诺数Re的物理意义？它为什么能用来判别流态？ 答: 雷诺数实质是反映粘性力与惯性力之比。层流时惯性力不大,而粘性力占主导,受粘性力的约束，流体质点做规则运动。紊流时惯性力占主导，受到干扰形成涡体，当粘性力约束不了涡体时，流体质点互相掺混，所以用雷诺数可以来判别流态。
题目19
5．当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数是增大还是变小？当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数是增大还是变小？
答: 当输水管直径一定时，随流量增大，雷诺数增大； 当输水管流量一定时，随管径加大，雷诺数变小。 题目20
6．两个不同管径的管道，通过不同粘滞性的液体，它们的临界雷诺数是否相同？ 答:不一定。 题目21
7．能量损失有几种形式？产生能量损失的物理原因是什么？
答: 有沿程能量损失和局部能量损失两种。一是因为流体具有粘滞性，二是因为固体边界条件的影响。 9页
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四、计算题（请写出计算过程） 题目22
1. 有已输油管，管长l?100m,管径d?5cm，已知油
的密度??930kgm3表达式并代入数据；
lv2（2）将上式再代入达西公式hf??并化简，
d2g代入数据求管径。
答案：d?14.2mm
题目25
4.水管直径d?100mm，管中水流流速v?100cm/s，水温T?10C，试判别其流态。 解：答案：紊流 题目26
5．凝土明渠中水流为均匀流，水力坡度J?0.0009，明渠底宽为b?2m，水深h?1m，粗糙系数n?0.014，计算明渠中通过的流量（分别用曼宁公式和巴氏公式计算）。
解：此渠道为矩形渠道，
① 计算出水力要素：面积A，湿周?，水力半径R，
② 用曼宁公式和巴氏公式计算谢齐系数C， ③ 谢齐公式计算流速； ④ 计算量
答案：Q?2.7m/s（用曼宁公式计算） Q?3.03m/s （用巴氏公式计算） 题目27
6.水箱侧壁接出一根由两段不同管径所组成的管路。已知
33，动力粘滞系数
??0.072N?sm2。当通过输油管的流量
Q?0.005m3s时，判断液流的流态，计算输油管
的沿程水头损失hf。 解：(1) 计算雷诺数判别流态。
(2) 计算沿程阻力系数λ。 (3) 计算沿程水头损失hf。
答案：层流 沿程水头损失hf=25.74m(油柱) 题目23
2.水管直径d?10mm，管中水流流速v?0.2m/s，水温T?10C，（1）试判别其流态；（2）若流速与水温不变，管径改变为30mm，管中流态又如何？（3）若流速与水温不变，管流由层流转变为紊流时，水管直径为多大？
解： (1) 查表, 求运动粘滞系数?, 计算雷诺数判别流态。
答案：层流
（2）同上 答案：紊流
（3）设雷诺数等于2000，求管径。 答案：d?13.06mm
题目24
3.有一圆管，在管内通过??0.013cm/s的水，测得通
200d1?150mm，d2?75mm，l?50m，管道的当量粗
糙度K?0.6mm，水温为20C。若管道的出口流速
?过的流量为Q?35cm/s，在管长15m的管段上测得水头损失为2cm，试求该圆管内径d。
解：（1）设管中水流为层流，推导出沿程阻力系数λ
2v2?2m/s，求（1）水位H；（2）绘出总水头线和测压
管水头线。
解：(1)计算管中的雷诺数判断流态.。（第1条管道10页
在水力光滑区，第2条管道在紊流粗糙区）。
（2）用经验公式计算沿程阻力系数?
（3）两管联接处为突然放大的局部阻力系数，进
口局部阻力系数??0.5
（4）沿程阻力系数?选取公式有别，结果可不同。 答案：H?12.93m
题目28
7.某一水池，水位恒定，通过一根管径d?100mm、管长l?800m的管道，已知水池水面和管道出口高差
H?20m，管道上有两个弯头，每个弯头的局部阻力系
数??0.3，管道进口是直角进口（??0.5）管道全长的沿程阻力系数??0.025，试求通过管道的流量。
解：管道作用水头等于沿程水头损失与局部水头损失之和。沿程阻力系数、局部阻力系数已知，可用公式直接求解。
答案：q?10.94l/s
形考作业6
一、选择题
题目1
1．虹吸管正常工作，其顶部的真空值一般不大于（ ）水柱高。 选择一项： A. 6.0m B. 10m C. 9m D. 7.5m 题目2
2．短管淹没出流的计算时，作用水头为（ ）。 选择一项：
A. 上下游水面高差
B. 短管出口中心至下游水面高差 C. 短管出口中心至上游水面高差 题目3
3．外延管嘴正常工作的条件是（ ）。 选择一项：
A. 作用水头小于0.75
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B. 作用水头大于0.75
C. 管长=(3-4)d ，作用水头0.75 D. 管长大于3-4倍的管径 题目4
4．按短管进行水力计算的管路是（ ）。 选择一项： A. 倒虹吸管 B. 支状管网 C. 虹吸管 D. 环状管网 二、判断题 题目5
1．计算阻力损失时，短管既要考虑局部阻力损失，也要考虑沿程阻力损失，长管计算同样也要考虑这两项损失。 选择一项： 对 错 题目6
2．长管是指几何长度很长的管道。 选择一项： 对 错 题目7
3．孔口淹没出流时，孔口淹没越深，其出流的流速和流量就越大。 选择一项： 对 错 题目8
4．管嘴收缩断面的真空度与作用水头成正比，作用水头越大，收缩断面的真空度越大，泄流量也越大。 选择一项： 对 错 题目9
5．同一短管，在自由出流和淹没出流条件下，流量计算公式的形式及流量系数的数值均相同。 选择一项： 对 错
题目10
6．两孔口形状、尺寸完全相同，作用水头相同，一个为自由出流，一个为淹没出流，二者的流量是相同的。 选择一项： 对 错
11页
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三、简答题 题目11
1．为什么管嘴出流时，阻力增加了，泄流量反而增大？
答：因为在管嘴进口收缩断面处形成了负压，相当增加了作用水头，在相同条件下管嘴出流比孔口出流的流量大。
题目12
2．写出薄壁小孔口出流的收缩系数，流速系数和流量系数的表达式。 答：（略）
题目13
3．外延管嘴的正常工作条件是什么？
答：管嘴长：l?(3~4)d，作用水头 ：
L1=100m，L2=100m，L3=100m，q1=0.10m/s，q2=0.08m/s，q3=0.05m/s，管道的粗糙系数n=0.02。试确定水塔高度H。
解：此题属短管的水力计算，，也可直接用公式求解。要点有3 。
① 长管公式要记住，应注意修正。 ② 管中（节点）流量要算对。
③ 题目中给出了管道的粗糙系数，意指管流在粗
糙区，不必修正，但要记住以下公式，
答案：H=15.1m 题目16
3. 圆形有压涵管穿过路基，管长l?50m，管径
333H?9.0mH20
四、计算题（请写出计算过程） 题目14
1．有一虹吸管，作用水头H1?1.5m管长l1?l2?5.0m，管径
d?1.0m，上下游水位差H?3m，管路沿程阻力系数
,H2?2.0m，
??0.03，局部阻力系数：进口?e?0.5，弯管
?b?0.65，水下出口?se?1.0，求通过流量？
解：此题属短管的水力计算，，也可直接用公式求解。要点是局部损失系数要考虑周全（共4个） 答案:Q?2.9m/s
3d1?d2?0.1m，沿程损失系数??0.02，进口设拦污
栅，进口局部损失系数?1?10.0，弯管局部损失系数
?2?0.15。求该虹吸管的过流量、管中最大真空值，并
定性绘出其测压管水头线。
解：此题属短管的水力计算，可以用能量方程求解，也可直接用公式。要点有2 。
① 局部损失系数要考虑周全（共3个）。 ② 此题，管中最大真空值发生在最高处。
答案：Q?0.0117m/s (题目15
2. 一水塔供水系统如图所示，已知管道末端要求的自由水头Hz=10m，管径d1=450mm，d2=350mm，d3=250mm，管长
3形考作业7
一、选择题 题目1
1．对于管道无压流，当充满度?分别为（ ）时，其流量和速度分别达到最大。 选择一项： A. 0.95，0.81 B. 0.5，0.5 C. 0.81，0.81 D. 1.0，1.0 题目2 2．对于a，b，c三种水面线，下列哪些说法是错误。（ ） 选择一项或多项：
p)v?3.369mH20 ?gdh?0dsA. 所有a、c型曲线都是壅水曲线，即，水深沿
12页
程增大。
B. 所有b型曲线都是壅水曲线，即大。
dh?0，水深沿程增dsdh?0C. 所有a、c型曲线都是降水曲线，即ds，水深沿
程减小。
D. 所有b型曲线都是降水曲线，即
dh?0，水深沿程减ds小。 题目3
3．跌水的形成条件是（ ）。 选择一项：
A. 从急流过渡到缓流 B. 从缓流过渡到缓流 C. 从缓流过渡到急流 D. 从急流过渡到急流 题目4
4．水跃的形成条件是（ ）。 选择一项：
A. 从缓流过渡到缓流 B. 从缓流过渡到急流 C. 从急流过渡到急流 D. 从急流过渡到缓流 题目5
5．两段长直的棱柱形渠道，通过的流量相同（ ）。 选择一项：
A.粗糙系数不同（n1 >n2），其他参数相同（n,b,m,Q)，则h01?h02
B.底坡不同（i1?i2），其他参数相同（i,b,m,Q)，则
h01?h02
C.底宽不同（b1?b2），其他参数相同（i,n,m,Q)，则
h01?h02
D.边坡系数不同（m1?m2），其他参数相同（i,n,b,Q)，则h01?h02
题目6
6．一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠
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中的水深h=0.5m，则湿周、水力半径R分别为（ ）。 选择一项： A. 3.414，0.30 B. 3.414，0.366 C. 3.5，0.366 D. 3.5，0.30 二、判断题 题目7
1．缓流一定是均匀流，急流一定不是均匀流。 选择一项： 对 错 题目8
2．断面单位能量沿程可大、可小，或者不变。 选择一项： 对 错 题目9
3．明渠中均匀流一定是恒定流。 选择一项： 对 错
题目10
4．明渠水流，从缓流到急流发生水跃。 选择一项： 对 错
题目11
5．谈到某水流是临界流、急流、缓流,这是以明渠断面尺寸、流量一定为前题而讲的。 选择一项： 对 错
题目12
6．明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升。 选择一项： 对 错
三、简答题 题目13
1．简述明渠均匀流的水力特征及其形成条件。 答: 明渠均匀流的水力特征:
（1） 底坡线，水面线，总线头线三线平行，即i?J?Jp， （2）水深h，过水断面面积A，断面平均流速及断面流
13页
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速分布沿程不变。 明渠均匀流形成条件： ① 流量恒定。
② 必须是长直棱柱形渠道，糙率n不变。 ③ 底坡i不变。
题目14
2．简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。 答: 明渠水流分为缓流、急流、临界流。 个判别方法有：
① 干扰波：波速C=ghm，v=C为临界流，v 四、作图题 题目18 (略) 五、计算题（请写出计算过程） 题目19 1.某输水渠道，沙质土壤，岸边有杂草，糙率系数n=0.025, 底坡I=0.002, 断面为梯形，边坡系数m=1.0。 按水力最优断面设计，通过流量Q=0.8m/s, 试确定其断面尺寸。 解: （1）按水力最优断面条件计算宽深比。 （2）计算相关水力要素：过流断面积、水力半径。代入流量基本公式解出水深。 （3）求出底宽。 3 v>c为急流； ② 弗劳德数：弗劳德数Fr= vghm，Fr=1临界流，Fr〈 1 答案：b?0.79m h?0.65m 题目20 2.有两段矩形断面渠道相连，通过流量Q=2.8m/s，底宽b=2m, 混凝土衬护，n=0.015, i1=0.012, i2=0.0008。这两段渠道是否为水跃衔接？若是水跃衔接，是何种形式水跃？并定性绘图表示。 解: （1）（计算临届水深、临界底坡）判断两矩形断面渠道是急流还是缓流，确定是否为水跃衔接。（答案：是） （2）计算（或查附录C）求正常水深h01,h02，把h01视为跃前水深，求跃后水深h与h02比较。 答案：远驱式水跃 ''3 缓流，Fr〉1 急流； ③ 临界水深hk：h?hk 缓流，h?hk临界流， h?hk急流， ④ 临界底坡ik：i?ik缓流，i?ik临界流，i?ik急流。 题目15 3．写出佛劳德数的表达式，并说明其物理意义。 答: 弗劳德数Fr= vghm ，物理意义是:反映动能与势 能之比。 题目16 4．为什么要引入断面单位能量的概念？ 答: 引入断面单位能量，目的是分析水面曲线的变化规律和建立临界流方程。 题目17 5．简述明渠恒定非均匀流的水力特征。 答: ①过水断面面积A，水深h，沿程改变。即 形考作业8 一、选择题 题目1 1．实用断面堰常常设计成真空堰，其目的是（ ）。 选择一项： A. 减小水流对坝面的冲刷 B. 减小空化空蚀 C. 提高过流能力 D. 节省建筑材料 题目2 2．小桥过流与（ ）具有相同的水力特征。 h?f(s),A?f(s) ②底坡线，水面线，总线头线三线不再平行，即 i?J?Jp， 14页 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 选择一项： A. 薄壁堰流 B. 宽顶堰流 C. 闸孔出流 D. 实用断面堰流 题目3 3．宽顶堰形成淹没出流的充分条件是（ ）。 选择一项： (a)hs?0 (b) hs?0 (c) hs?0.8H0 (d) 错 三、简答题 题目9 1．简述堰的三种类型及其共同的水力特征。 答: 堰分为三种类型: (1) 薄壁堰---判别标准 ?H?0.67 H?2.5 (2) 实用断面堰---判别标准 0.67?? (3) 宽顶堰---判别标准 2.5??H?10 共同的水力特征为上游水位壅高过堰时水面跌落。 题目10 2．堰流基本公式中m，?，?，等系数与哪些因素有关。 答: 流量系数m与行近流速的大小、表面张力有关。 侧收缩系数与堰宽与渠宽的比值（b/B）有关。 题目11 3．宽顶堰淹没出流形成的充分必要条件是什么？ 答: 必要条件hs?0,充要条件是hs＞0.8H0。 四、计算题（请写出计算过程） 题目12 1.一圆角进口无侧收缩宽顶堰，堰高P1=2.5m，P2=2.0m，堰上水头为0.40m，通过的流量为4m/s，求宽顶堰的宽度。在不产生淹没出流的情况下，下游水深最大为多少？ 解:（1） 通过计算（P1/H）的值，选取流量系数公式，计算流量系数。 （2）求宽顶堰的宽度： b?5.95m （3）不产生淹没出流，下游水深ht?2.32m。 题目13 2.有一河道，用碎石单层铺砌加固河床，通过的流量 3 hs?1.0H0 题目4 4．下述堰的分类哪个正确（ ）。 选择一项： A. 0.67<δ/H <2.5 实用断面堰 B. 0.67<δ/H <10.0 宽顶堰 C. ? /H >0.67 薄壁堰 D. ? /H >2.5 薄壁堰 二、判断题 题目5 1．只要宽顶堰下游水深超过堰顶，就为淹没出流。 选择一项： 对 错 题目6 2．小桥过流的淹没出流条件与宽顶堰的淹没出流条件不同。 选择一项： 对 错 题目7 3．对于闸孔出流，当闸门开度与上游水深之比时，闸孔出流转化为堰流。 选择一项： 对 错 题目8 4．对于薄壁堰，在堰宽b、堰高P和堰上水头H相同的情况下，完全堰的过流能力比侧收堰的过流能力大。 选择一项： 对 Q?20m3/s，允许流速v??3.5m/s，桥下游水深ht?1.3m， 若??0.90，??0.90，??1.0，允许桥 前壅水深度H??2.00m。 设计小桥孔径b。 解: （1）求桥下临界水深hK，判别是自由出流，还是淹 '15页 没出流。（自由出流） （2）计算桥孔初始值: 取 (B =6.0m ) （3）复算求桥下临界水深hK，判别是自由出流，还'如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 1．在渐变渗流中水力坡度线和浸润线重合。 选择一项： 对 错 是淹没出流。（仍为自由出流） （4）计算桥前壅水深度 H =1.81m 形考作业9 一、选择题 题目1 1．渗流雷诺数可定义为（ ）。 选择一项： A. Re?vd10? B. Re?vd30? C. Re?vd60? 题目2 2．土壤的渗透系数与以下（ ）无关。 选择一项： A. 大气压强 B. 流体的温度 C. 土壤的性质 D. 流体的种类 题目3 3．当不透水层底坡i?0，为（ ）渗流。 选择一项： A. 逆坡 B. 顺坡 C. 平坡 题目4 4．完全井为（ ）。 选择一项： A. 井深未达到不透水层的承压井 B. 井深直达不透水层的承压井 C. 井深未达到不透水层的潜水井 D. 井深直达不透水层的潜水井 二、判断题 题目5 题目6 2．渗流模型中渗流流速与实际空隙中的平均流速是相等的。 选择一项： 对 错 题目7 3．在无压渗流中，重力水的自由表面称为浸润线。 选择一项： 对 错 题目8 4．达西定律是渗流中最基本的定律，它适用于所有的渗流。 选择一项： 对 错 三、简答题 题目9 1．渗流模型是如何建立的，为什么可以如此建立？ 答: 把包括土颗粒组成的骨架在内的整个空间看做渗流流场,认为流体在该流场作连续流动, 用虚拟的流速代替实际流速，称为渗流模型。 因为土壤颗粒组成的通道相当复杂，渗流运动要素不便于统计、量测，引入渗流模型概念，即把整个渗流流场看成流体的连续流动，可借用管流、明渠流建立的的概念。 题目10 2．达西定律与裘皮幼公式的区别和联系。 答: 渗流达西定律表示为:v?kJ,而裘皮幼公式可表示为: u?v?kJ,裘皮幼公式表明渐变渗流中平均 流速与点流速是相等的，即渗流的过流断面流速分布为矩形。渗流达西定律与裘皮幼公式都适用于渗流层流。 四、计算题（请写出计算过程） 题目11 1.一渠道位于河道的上方（参考图9-6），渠道和河道之页 16如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 间有透水层，相距=200m，渠道右岸水深3.0m，河道左岸水深为4.0m，土层渗透系数=0.001cm2/s，不透水层底坡=0.003，按平面渗流处理，求单宽渠长的渗流量并绘制浸润线。 解:参考例题9.1 答案：单宽渗流量q?0.33l/s?330cm/s. 绘制浸润线（略） 题目12 2.如图所示为基坑排水，设4个普通完全井，圆形分布，圆的半径为30m，井径相同为0.2m，含水层厚H=10m，渗透系数=0.02cm/s，椐工程需要，基坑内中心水位降深S>3m，假设各井抽水量相同，求总的抽水量。 2B. 2 C. 1 D. 1.5 二、判断题 题目4 1．凡是正确反映客观规律的物理方程式，必然是一个齐次量纲式。 选择一项： 对 错 题目5 2．力学相似的必要条件是几何相似，运动相似，动力相似。 选择一项： 对 错 三、简答题 题目6 1．为什么在阻力平方区，雷诺准则自动满足？ 解: 此题为井群的水力计算，可直接用公式求解。 答: 从理论上讲，如同沿程损失一样，在阻力平方区，沿答案:Q?0.0984 m/s。 3 程阻力系数与雷诺数无关，当雷诺数充分大时，粘性可忽略不计，所以，在阻力平方区，雷诺准则自动满足。 题目7 2．简述弗劳德准数的物理意义。 答: 弗劳德准数为常数，是指原型的弗劳德准数与模型的弗劳德准数相等，原型与模型量液流相似。 四、计算题（请写出计算过程） 题目8 1.有一单孔WES剖面混凝土溢流坝，已知坝高pp?10m，坝上设计水头Hp?5m,流量系数m?0.502，溢流孔净宽bp?8m，在长度比尺?l?20的模型上进行试验，要求计算： （1）设计模型流量； （2）如在模型坝趾测的收缩断面表面流速 形考作业10 一、选择题 题目1 1．重力相似模型中, 流速比尺等于几何比尺的（ ）次方 。 选择一项： A. 1.5 B. 2 C. 1 D. 0.5 题目2 2．重力相似模型中, 流量比尺等于几何比尺的（ ）次方 。 选择一项： A. 2 B. 1.5 C. 2.5 D. 1 题目3 3．重力相似模型中, 时间比尺等于几何比尺的（ ）次方 。 选择一项： A. 0.5 ucm?4.46ms,计算原型相应流速ucp 解：首先计算原型流量、流量比尺、速度比尺。按原型与 模型换算关系计算。 17页 如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 3答案：流量Qm?0.221m/s 流速vm?19.95m/s 18页