水力学作业答案
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
===
（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??
'+-=-=-?= ???
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：46154
7839.49Pa 3.1411
A B G p p A ?==
==?? 37839.491109.81227.46kPa C D A p p p gh ρ==+=+???=
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。
解：12Hg p gh ρ=；2212H O p p gh ρ=-；322Hg p p gh ρ=+；2432H O p p gh ρ=-；
542Hg p p gh ρ=+；25M H O p p gh ρ=-
因此()
25
751.44kPa M Hg
H O Hg p gh gh h ρ
ρρ=-+=
一U 形差压计如图题所示，下端为横截面积等于a 的玻璃管，顶端为横截面积50A a =的
圆筒，左支内盛水（31000kg/m w ρ=），右支管盛油（3
0950kg/m ρ=），左右支顶端与欲
测压差处相接。当21p p =时，右支管内的油水交界面在x --x 水平面处，试计算右支管内油水交界面下降25cm ，（21p p -）为若干
解：假设当21p p =时，左支管的液面高度为1h ，右支管的液面高度为2h
x
则1122w o p gh p gh ρρ+=+，因此2
1o w
h h ρρ=
当右支管内油水交界面下降25cm 时，左支管的液面高度为1h '，右支管的液面高度为2h ' 则2
220.250.25/0.245h h a A h '=+-=+ 1110.250.25/0.255h h a A h '=++=+ 根据静力学平衡得到11
22w o p gh p gh ρρ''+=+ 即
()()()2112
120.2550.24510000.2559500.2459.8218.05Pa
w o w o p p gh gh g h g h ρρρρ''-=-=+-+=?-??=
盛同一种液体的两容器，用两根U 形差压计连接。上部差压计A 内盛密度为A ρ的液体，液面高差为A ；下部差压计盛密度为B ρ的液体，液面高差为B 。求容器内液体的密度ρ（用
A ρ，
B ρ及A ，B 表示）。
解：21p p gh ρ=+；()43p p g A h B ρ=+++；13A p p gA ρ=+；42B p p gB ρ=+
()B A gB g A h B gA gh ρρρρ=++-- B A B A
A B
ρρρ+=
+
一容器内盛有密度3
930kg/m ρ=的液体，该容器L 为1.5m ，宽1.2m ，液体深度h 为0.9m 。试计算下述情况下液体作用于容器底部的总压力，并绘出容器侧壁及底部的压强分布图： （1）容器以等加速度2
9.8m/s 垂直向上运动； （2）容器以2
9.8m/s 的等加速度垂直向下运动。 解：
一矩形平板闸门AB ，门的转轴位于A 端，已知门宽3m ，门重9800N （门厚均匀），闸门与水平面夹角α为60o
，1h 为1.0m ，2h 为1.73m ，若不计门轴摩擦，在门的B
端用铅垂方向钢索起吊。
E
A B
试求：
（1）当下游无水，即3h 为0时启动闸门所需的拉力F ； （2）当下游有水，3h 为2h 时启动所需的拉力F 。 解：（1）
()32211109.81 1.73/223109.66kN 2sin P c c h h F p A gh A g h b ρρα?
?===+=???+?= ??
?
作用点距A 点()()()()()
11221123232312 1.732 1.155m 3232sin 321 1.73D L L L h h h L L L h h α++?+?=
===++?+
重力为=9800N G
对闸门有三个力，这三个力对转轴的力矩为零。
22
tan 2tan P D h h F
F L G
αα
=+ 2
32109.6610 1.15598000.52tan 131.56kN 1.0tan P D h F L G
F h αα
+??+?===
（2）3
11109.812358.8kN P F gh A ρ==?????=
起作用点在矩形中心处1m D L =
对闸门有三个力，这三个力对转轴的力矩为零。
22
tan 2tan P D h h F
F L G
αα
=+ 2
3
258.810 1.098000.52tan 63.7kN 1.0tan P D h F L G F h αα
+??+?===
1．16 在渠道侧壁上，开有圆形放水孔，放水孔直径d 为0.5m ，孔顶至水面的深度h 为2m ，试求水孔闸门上的水压力及作用点位置。
解：水孔闸门上的水压力为
()2
3
0.51109.820.5/2 4.33kN 2P c F gh A ρπ??
==???
+= ???
作用点为
()()(
)
()
850.58250.52 2.257m 828220.5D d h d L
h h d +?+?=+
=+=+?+
作用点距水面。
一弧形闸门，门前水深H 为3m ，α为45o
，半径R 为4.24m ，试计算1m 宽的门面上所受的静水总压力并确定其方向。 解：
水平方向的力：
()31.0109.8 1.53144.1kN x c x F gh A ρ==?????=
方向水平向右。
()3111.0109.83 4.243 4.24 4.2433111.37kN 82z F gV ρπ??
==????--?+??= ???
方向垂直向下。
45.54kN F ===
()arctan 14.46z x F F α==o
因此门面上所受的静水总压力为，方向为14.46α=o
。 由三个半圆弧所连接成的曲面ABCD ，其半径1R 为0.5m ，
2R 为1.5m ，曲面宽b 为2m ，试求该曲面所受水压力的
水平分力及垂直分力各为多少并指出垂直水压力的方
向。 解：
水平压力：
()2
31.0109.820.51 1.52352.8kN x c x F gh A ρ==????++?=
方向水平向右。
()22
23222123111 1.0109.80.520.51 1.546.18kN
222z F g R R R b ρππππ??=-+=????-+= ???
方向垂直向下。
水力学学习方法指导
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
水力学试题1
填空题（每空 1分，共30分） 1.水力学的研究方法之一－实验方法，包括________ 、________ 、________ 。 2.液体的主要物理性质为 ________、________ 、________ 、________ 、________ 。 3.计算平面上静止液体作用力的两种方法是 ________、________ 。 4.静止液体中压强的表示方法为________ 、________ 、________ 。 5.描述液体运动的两种方法________ 、________ 。 6.液体运动的两种型态________ 、________ 。 7.当液体所受粘性力和惯性力为主要作用力时，需满足相似准则中的________ 。 8.有压管路中水击分为________ 、________ 。 9.在棱柱形渠道的非均匀渐变流中，共有________ 种水面曲线。其中，顺坡渠道有________种，平坡和逆坡渠道各有________ 种。 10.堰根据堰顶宽度和堰上水头的比值可分为________ 、________ 、________ 。 11.模型试验时原型和模型的相似可分为三类：________ 、________ 、________ 。 12.要用实验方法解决一个水力学问题，应首先用________ 确定出各个变量之间的关系式，然后进一步通过模型试验，确定出问题的完整分析式。 二．名词解释（每个 3分，共15分） 1.等压面 2.水头损失 3.水力最优断面 4.共轭水深 5.渗流系数 三．简答（共 20分） 1.什么是水力学？（5分） 2.水力学的任务及研究方法分别是什么？（6分） 3.水力学研究的两大基本规律及各自的研究内容？（4分） 4.实际液体恒定总流的能量方程的适用条件是什么？（5分） 四．计算（共 35分） 1.图示（图1）为一水箱，左端为一半球形端盖，右端为圆形水平盖板，已知h=0.8m，R=0.3m。试求两端盖所受的总压力及其方向。（10分） 2.如图（图2）所示，A、B、C三个水箱由两段钢管相连接，经过调节使管中产生恒定流动。已知A箱和C箱的水位差 H=15m,l 1 =60m,l 2 =40m,d 1 =300mm, d 2 =250mm,ζ弯 =0.35；设流动处在粗糙区，用λ=0.11（K s /d） 0.25 计算，管壁K s =0.3mm。试求：①管中流量Q；②h 1 和h 2 值。（15分） 3.由水塔供水的输水管为三段铸铁管组成，各段比阻分别为s 01 =7.92х10 -6 s 2 /l 2 , s 02 =36.7х10 -6 s 2 /l 2 , s 03 =319х10 -6 s 2 /l 2 ,中段为均匀泄流管段（图3）。每米长泄出的流量q=0.15l/s。已知q 1 =20l/s，Q=10l/s, l 1 =350mm,d 1 =200mm; l 2 =250mm,d 2 =150mm; l 3 =150mm,d 3 =100mm。求需要的水塔高度（作用水头）。（5分） 4.图示(图4)为U型汞压差计,用于量测两水管中A和B点的压强差。已知h m =0.4m, A和B两点高差⊿ Z=2m。试求A和B两点的压强差。（选做题8分） 济南大学水力学试卷（ 1）答案 一、填空题（每个 1分，共30分） 1、原型观测、模型试验、系统试验 2、惯性、粘性、压缩性和热胀性、表面张力、汽化 3、解析法、图解法
水力学试题带答案
水力学试题带答案
水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） 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。 答案：c （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；
水力学作业
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。
水力学辅导材料6
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》试卷(水利2006级用)及答案
《水力学》试卷（水利2001级用） 班级：姓名：学号：成绩： 一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号） （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.下列物理量中，有量纲的数为（） a)A．佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数λ b)C．渗流系数k D. 堰流流量系数m 2.缓坡明渠中的均匀流是（） a)A．缓流 B. 急流 C. 临界流 D. 可以是急流或缓流 3.管流的负压区是指测压管水头线（） A在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C．在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分 4.有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2， 则其均匀流水深h1和h2的关系为（） A．h1>h2 B. h1
(完整版)水力学试题带答案
水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） 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。 答案：c （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；
水力学作业答案
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。
大学水力学课件
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
水力学试卷及答案
水力学试题 第一部分选择题(共20分) 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.某流体的运动粘度v=3×10-6m2/s,密度ρ=800kg/m3,其动力粘度μ为( ) A.3.75×10-9Pa·s B.2.4×10-3Pa·s C.2.4×105Pa·s D.2.4×109Pa·s 2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面 3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( ) A.Q A>Q B B.Q A=Q B C.Q A A. B. C.+ D.+ + 6.在已知通过流量Q、渠道底坡i、边坡系数m及粗糙系数n的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( ) A.给定水深h，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h与底宽b C.给定最大允许流速［v］max，求水底h与底宽b D.给定水力坡度J，求水深与底宽 7.断面单位能量随水深的变化规律是( ) A.存在极大值 B.存在极小值 C.随增加而单调增加 D.随增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M3型 B.C3型 C.S3型 D.H3型 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( ) A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v、长度l、运动粘度v的无量纲组合是( ) A. B. C. D. 第二部分非选择题(共80分) 二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分) 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Re c为______。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。 15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 16.渠道中的水深h大于临界水深h c时，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。 三、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 21.粘性 22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.试述液体静力学的基本方程及其各项的物理意义。 27.如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρoil=800kg/m3，用来测定水管中的A点流速u A，若读数△h=200mm，求该点流速μA。 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。 扬州大学试卷（附答案） 水力学试题（B） 班级学号姓名成绩 一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号） （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1．液体动力粘滞系数μ的单位是（） A.m2/s B.（N. s）/m2 C.N/m2 D.Pa/s 2．流线与等势线的关系为（） A.平行 B.斜交 C.正交 D.不确定 3．在下列底坡渠道中，不可能发生明渠均匀流的底坡为（） A.平坡 B.缓坡 C.陡坡 D.临界坡 4．两种矩形断面渠道，其过水面积A，糙率n，底坡i均相等，但是底宽b及水深h不同，渠道一b1×h1 = 4m×1m，渠道二b2×h2 = 2m×2m，比较渠道中通过的流量相对大小为（） A.Q1 > Q2 B.Q1 = Q2 C.Q1 < Q2 D.无法确定 5．管道发生水击现象时，其水流类型为（） A.有压、恒定均匀流 B.无压恒定非均匀流 C.有压、恒定非均匀流 D.有压非恒定流 6．水流在等直径管中作恒定流动时，其测压管水头线沿程（） A.下降 B.不变 C.上升 D.可上升，亦可下降 7．串联管道，无支流分出，则各管段的（） A.流量相等 B.切应力相等 C.沿程水头损失相等 D.水力坡度相等 8．粘性底层厚度δ随雷诺数Re的增大而（） A.增大 B.不变 C.减小 D.不定 9．圆管水流中的下临界雷诺数等于（） A.2000 B.1500 C.3000 D.5000 10．宽b = 2m的矩形明渠中，通过的流量Q恒定，水深从h1 = 1m渐变到h2 = 2m，其雷诺数之比Re1 / Re2为（） A.1/2 B.2 C.4/3 D.3/2 二、填空题（在空格中填写正确答案） （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 2007年 一 ，名词解释： 1．连续介质：流体质点完全充满所占空间，没有间隙存在，其物理性质和运动要素都是连 续分布的介质。 2．流线： 某一确定时刻t ，在流场中一定有这样的曲线存在，使得曲线上各点处的流体质 点的流速都在切线方向，这样的曲线就叫做该时刻t 的流线。 3．长管：在水力计算中，管道沿程阻力远远大于局部阻力，局部阻力可以忽略不计的管道。 4．水跃：明渠水流从急流过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的特殊局部水里现 象，既在较短的渠段内水深从小于临界水深急剧地跃到大于临界水深的现象。 5。渗流模型： 在保持渗流区原有边界条件和渗透流量不变的条件下，把渗流看成是由液体 质点充满全部渗流区的连续总流流动。 二，解答题 1. 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。 2. 写出总流伯努利方程，解释各项及方程的物理意义。 答：总流伯努利方程为：l h g V P Z g V P Z +++=++222 222 22 111 1αγαγ 其中：Z 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均位置势能 γP 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均压强势能。 g V 22 α 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均动能。 l h 表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均机械能损失，称 为总流水头损失 γ P Z H P += 代表总流过流断面上单位重量流体的平均势能 g V P Z H 22 αγ++= 代表总流过流断面上单位重量流体的平均机械能 3. 长度比尺为40的传播模型实验，测得船速为1.2m/s 时模型受到的波浪阻力为0.03N ， 试求原型船速和原型船舶所受到的波浪阻力（以重力作用为主） 答：根据牛顿一般相似原理：力的比例尺：2222p p p p F m m m m F l v F l v ρλρ== 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》试卷 班级：姓名：学号：成绩： 一、单项选择题（填写唯一正确答案的编号） （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.下列物理量中，有量纲的数为（） a)A．佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数λ b)C．渗流系数k D. 堰流流量系数m 2.缓坡明渠中的均匀流是（） a)A．缓流 B. 急流 C. 临界流 D. 可以是急流或缓流 3.管流的负压区是指测压管水头线（） A在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C．在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分 4.有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i1>i2， 则其均匀流水深h1和h2的关系为（） A．h1>h2 B. h1 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 === 自测试题（7） 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.在常压下，气体的动力粘度随温度和压强的变化关系是（ ） A.温度升高，动力粘度变小 B.温度升高，动力粘度变大 C.压强升高，动力粘度变小 D.压强升高，动力粘度变大 2.不可压缩流体恒定总流的连续性方程是（ ） A.u 1dA 1=u 2dA 2 B.u 1A 1=u 2A 2 C.v 1A 1= v 2A 2 D.v 1dA 1= v 2dA 2 3.底宽b=2m ，水深h=1m 的矩形断面渠道，水力半径R 等于（ ） A.0.5m B.1.0m C.1.5m D.2.0m 4.圆管层流区的沿程摩阻系数λ与（ ） A.雷诺数Re 有关 B.管壁相对粗糙k s /d 有关 C.雷诺数Re 和相对粗糙k s /d 有关 D.雷诺数Re 和管长l 有关 5.孔口出流的基本公式为（ ） A.Q= 0gH 2 B.Q =A 0gH 2 C.Q=εA 0gH 2 D.Q=μA 0gH 2 6.两根并联管道正确的计算公式是（ ） A.h f =h f1+h f2 B.h f1= h f2 C.Q=Q 1-Q 2 D.v=v 1+v 2 7.如图示，I 为泵工作性能曲线，Ⅱ为管道特性曲线，若关小管道上 的阀门则泵（ ） A.流量变小，扬程变大 B.流量变小，扬程变小 C.流量变大，扬程变小 D.流量变大，扬程变大 8.梯形断面渠道的宽深比是（ ） A.过水断面的水面宽与水深之比 B.过水断面的水面宽与渠道开挖深度之比 C.过水断面的底宽与水深之比 D.渠道开挖顶宽与水深之比 9.若明渠均匀流为急流时，则（ ） A.v 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 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。水力学网上辅导材料9
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