《水力学》题集1-3章答案.doc

第一章 绪论第一题、选择题1.理想液体是( B )(A)没有切应力又不变形的液体； (B)没有切应力但可变形的一种假想液体；(C)切应力与剪切变形率成直线关系的液体；(D)有切应力而不变形的液体。2.理想液体与实际液体最主要的区别是（ D ）A不可压缩； B不能膨胀； B没有表面张力； D没有粘滞性。3.牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是（ C ）A动力粘度和速度 B动力粘度和压强 C动力粘度和速度梯度 D动力粘度和作用面积4.下列物理量中，单位有可能为m2/s的系数为（ A ）A. 运动粘滞系数 B. 动力粘滞系数C. 体积弹性系数 D. 体积压缩系数6.影响水的运动粘度的主要因素为（ A ）A.水的温度； B.水的容重；B.当地气压； D.水的流速。7.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、单位面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8.某流体的运动粘度v=310-6m2/s，密度=800kg/m3，其动力粘度为( B )A.3.7510-9Pas B.2.410-3PasC.2.4105Pas D.2.4109Pas第二题、判断题1.重度与容重是同一概念。（）2.液体的密度和重度 不随温度变化。 （）3.牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。（）4.黏滞力随相对运动的产生而产生，消失而消失。（）5.水的粘性系数随温度升高而减小。（）7.一般情况下认为液体不可压缩。（）8.液体的内摩擦力与液体的速度成正比。（ ）9.水流在边壁处的流速为零，因此该处的流速梯度为零。（ ）10.静止液体有粘滞性，所以有水头损失。（ ）12.表面张力不在液体的内部存在，只存在于液体表面。（）13.摩擦力、大气压力、表面张力属于质量力。（）第三题、填空题2.水力学中， 连续介质 模型是假设液体是一种连续充满其所占据空间毫无 空隙 的连续体。3.在水力学中常常出现的液体主要物理性质有 重度 和 粘性 ，在某些情况下还要涉及液体的 压缩性 、 表面张力和 汽化压强 等。5.理想液体与实际液体的主要区别是：是否存在液体的粘滞性。6.牛顿内摩擦定律适用条件是 牛顿流体 、层流运动 。7.内摩擦力与液体的性质有关，并与 速度梯度 和 接触面积 成正比，而与 接触面上的正压力 无关。8.流体受力按照表现形式，分为 表面力 和 质量力 。第四题、名词解释2.连续介质模型：只研究液体在外力作用下的机械运动(宏观特性)，不研究液体内部的分子运动(微观运动特性)3.黏滞力：当液体处于运动状态时，即液体质点之间存在相对运动，则质点之间产生内摩擦力阻碍其相对运动，这种性质称为粘滞性，内摩擦力即黏滞力。4.理想流体：忽略液体粘性的流体。5.压缩性：由于流体只能承受压力，抵抗体积压缩变形，并在除去外力后恢复原状，因此这种性质就称为压缩性。6.表面张力：液体表面上的液体分子由于其两侧分子引力不平衡，而承受极其微小的拉力。8.表面力：作用于被研究的液体体积表面上的力，其大小与受作用的液体表面积成正比。9.质量力：作用于被研究的液体体积内所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。第五题、简答题1.什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动时会引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，我们引入了理想液体的概念，忽略液体的粘滞性，分析其运动规律，然后再考虑粘滞性影响进行修正，可以得到实际水流的运动规律，用以解决实际工程问题。这是水力学重要的研究方法。2.温度对流体粘性系数有何影响？原因何在？答：温度升高时液体的粘滞系数降低，流动性增加，气体则相反，粘滞系数增大。这是因为液体的粘性主要由分子间的内聚力造成的。温度升高时，分子间的内聚力减小，粘滞系数就要降低。造成气体粘性的主要原因则是气体内部分子的运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的变换。当温度升高时，气体分子运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量交换随之加剧，所以，气体的粘性将增大。3.文字描述牛顿内摩擦定律。答：流体的内摩擦力与其速度梯度成正比，与液层的接触面积A成正比，与流体的性质有关 ，而与接触面积的压力无关 即。第六题、计算题1.容积为10m3的水，当压强增加了10个大气压时容积减少10升，试求该水体的体积弹性系数K。解：体积压缩系数： 体积弹性系数：则K=98.1107Pa2.已知某水流流速分布为，u的单位为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）则y=0.1处的流速梯度为：y=0.5处的流速梯度为：y=1.0m处的流速梯度为：（2）切应力 则y=0.1处的切应力为：y=0.5处的切应力为：y=1.0处的切应力为：5.一底面积为4045cm2的矩形平板，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，斜面倾角=22.62，如图所示。已知平板运动速度u=1m/s，油层厚，由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数。题1-6图解：如图平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撑力N、摩擦力T由受力平衡得： 可得 第二章 水静力学第一题、选择题1.某点压强与受压面的关系是（ A ）A. 垂直指向受压面 B. 垂直背向受压面 C. 平行于受压面 D. 倾斜指向受压面2.某点静水压强（ A ）。A的方向与受压面垂直并指向受压面；B的大小与受压面的方向有关；C的大小与容器大小有关；D的大小与液体重度无关3.静止液体中同一点各方向的压强（ A ）A. 数值相等 B. 数值不等C. 仅水平方向数值相等 D. 铅直方向数值最大4.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。5.静止流体中存在：（ A ）A.压应力； B.压应力和拉应力； C.压应力和剪应力； D.压应力、拉应力和剪应力。6.相对压强的起算基准是：（ C ）A.绝对真空； B.1个标准大气压； C.当地大气压； D.液面压强。7.金属压力表的读值是：（ B ）A.绝对压强； B.相对压强； C.绝对压强加当地大气压； D.相对压强加当地大气压。8.某点的真空度为65000Pa，当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为：（ D ）A.65000Pa； B.55000Pa； C.35000Pa； D.165000Pa。10.选择下列正确的等压面：( C )A. A A B. B B C. C C D. D D 11.液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为（ B ）A. 1 kN/m2 B. 2 kN/m2 C. 5 kN/m2 D. 10 kN/m213.图示封闭容器内，液面压强p0与当地大气压强pa的关系为（ C ）Ap0pa Bp0pa Cp0pa D无法确定 14.盛水容器 a 和 b 的测压管水面位置如下图所示，其底部压强分别为 pa和 pb。若两容器内水深相等，则 pa和pb的关系为 (A) A pa pb B. pa ； B.=； C.； D.0测 压 管 水 头 线总 水 头 线v002.定性绘出图示管道（短管）的总水头线和测压管水头线向。 v0=0v0=0测压管水头总水头线v0=0v0=02.一水平变截面管段接于输水管路中，管段进口直径d1为10cm，出口直径d2为5cm。当进口断面平均流速v1为1.4m/s，相对压强p1为58.8kN/m2时，若不计两断面间的水头损失，试计算管段出口断面的相对压强。取d1及d2直径处的渐变流断面1-1断面及2-2断面，基准线选在管轴线上，由连续性方程：v1A1=v2A2。写1-1断面到2-2断面的伯诺里方程：3.一矩形断面平底的渠道，其宽度B为2.7m，河床在某断面处抬高0.3 m，抬高前的水深为1.8 m，抬高后水面降低0.12m，若水头损失hw为尾渠流速水头的一半，问流量Q等于多少？取如图所渐变流断面1-1及2-2，基准面0-0取在上游渠底，写1-1断面到2-2断面的伯诺里方程：6.所示输送海水的管道，管径d0.2m，进口断面平均流速v=1m/s，若从此管中分出流量Q1=0.012m3/s，问管中尚余流量Q2等于多少？设海水密度为1.02103kg/m3，求重量流量gQ2。由有分流情况的连续性方程知：Q=Q1+Q2 8.一大水箱下接直径 d150mm之水管，水经最末端出流到大气中，末端管道直径d75mm，设管段AB和BC间的水头损失均为 ，管段CD间的水头损失 ,试求B断面的压强和管中流量。以水箱水面为基准面，对0-0到D-D写能量方程：由连续性方程：又由0-0面到B-B写能量方程：9.如图所示分叉管路，已知断面1-1处的过水断面积，高程，流速，压强；2-2断面处，3-3断面处，1-1断面至2-2和3-3断面的水头损失分别为3m和5m，试求： 2-2断面和3-3断面处的流速v2和v3； 2-2断面处的压强p2。解：（1）列断面1-1和断面3-3间的能量方程：式中，即；，即；水头损失；取动能修正系数，代入能量方程，得：解得3-3断面处的流速由连续性方程可知：，即式中，；，代入连续性方程，解得2-2断面处的流速（2）列断面1-1和断面2-2间的能量方程：式中，即；，；水头损失；取动能修正系数，代入能量方程，得：11.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：（1）输水流量Q（2）断面2-2处的平均流速：根据连续性方程（3）若此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2不会发生变化。（4）若水自下而上流动，Q及v2不会发生变化。13.水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径，流量。断面A-A的相对压强，管中心线均在同一水平面上，求固定此管所需的力（不计水头损失）。解：A-A断面与B-B断面伯努利方程 （1）由连续性方程得 （2）联立（1）、（2）可求出，及 所选的控制体如图所示，列X轴方程 （3）列Y轴方程 （4）求出，由作用力与反作用力原理得所需力 （由于夹角没给出，所以不能给出具体答案）