水力学自检自测2
第二章水静力学
【思考题】
2-1什么是静水压强?静水压强有什么特性?
2-2什么是等压面?等压面有什么性质?
2-3水静力学基本方程的形式和表示的物理意义是什么?
2-4在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说法是正确的?
2-5图示为复式比压计,请判断图中A—A、B—B、C—C、D—D、C—E中哪些是等压面?为什么?
2-6请解释下列名词的物理意义:绝对压强,相对压强,真空和真空度,水头,位置水头,压强水头和测压管水头,并说明水头与能量的关系。
2-7表示静水压强的单位有哪三种?写出它们之间的转换关系。
2-8什么是静水压强分布图?它绘制的原理和方法是什么?为什么在工程中通常只需要计算相对压强和绘制相对压强分布图?
2-9请叙述并写出计算平面上静水总压力大小和作用点位置的方法和公式,并说明其应用条件。
思2—6 思2—10
2—10如图所示,平板闸门AB倾斜放置在水中,试分析当上下游水位都上升1米图中虚线的位置)时,(a)、(b)两图中闸门AB上所受到的静水总压力的大小及作用点的位置是否改变。
2—11压力中心D和受压平面形心C的位置之间有什么关系?什么情况下D点与C 点重合?
2—12请叙述压力体的构成和判断铅垂方向作用力P z方向的方法。
2—13如何确定作用在曲面上静水总压力水平分力与铅垂分力的大小、方向和作用
线的位置。
思2—14图
2—14如图所示为混凝土重力坝断面的两种设计方案,已知混凝土的比重为 2.5,试
根据受力分析从抗滑移稳定和抗倾翻稳定两方面判断哪种设计方案更为合理。
【参考答案】
2-1静水压强:静止液体作用在每单位受压面积上的压力。
静水压强有两个重要特性:(1)静水压强的方向垂直并且指向受压面;(2)静止液体内
任一点沿各方向上静水压强的大小都相等,其大小与作用面的方位无关。
2-2等压面:液体中由压强相等的各点所构成的面(可以是平面或曲面)。
等压面的性质:(1)等压面就是等势面;(2)等压面与质量力正交。
2-3重力作用下的静水压强基本公式(水静力学基本公式)为
p = p 0+γh
其物理意义是:静止液体内任何一点对同一基准面的单位势能为一常数。
2-4必须是相连通的静止液体,它的任何一个水平面都是等压面。
2-5 B -B,C—E是等压面。
2-6 z 称为位置水头,是单位重量液体所具有的位能; 称为压强水头,是单位重量液体具有的压能;( )称为测压管水头(表示单位重量液体具有的总势能)。
绝对压强p ':以设想完全没有大气存在的绝对真空为零计量的压强。
相对压强p :以当地大气压作为零点计量的压强。
当液体中某点的绝对压强小于当地大气压强,该点的相对压强为负值,则称该点存在真
空。负压的绝对值称为真空压强h υ,即 2-7压强的计量单位表示有三种:它们的关系是 1p a = 98kN /m 2, mH 2O
2-8
静水压强分布图可以形象地反映受压面平上的压强分布情况,并能据此计算矩形平
γp γp z +γ
γγυ
υ'
p p p
p h a -=-==101=w a p γ
面上的静水总压力。用比例线段表示压强的大小,根据静水压强特性,用垂直受压面的箭头表示静水压强的方向,根据静水压静沿水深是线性分布的规律,绘出平面上两点的压强并把其端线相连,即可确定平面上静水压强分布,这样绘制的图形就是静水压强分布图。
2-9图解法:静水总压力的大小是P=Ωb ,即压强分布图的面积乘以受压面的宽度。 解析法:静水总压力的大小是P =p c A =γh c A 即形心点处的压强乘以受压面的面积。 方向:垂直并指向受压面。
压力中心D :图解法D 到底边的距离e 为
解析法D 2-10可以分别画出(a ),(b )图上平板闸门AB 两侧的静水压强图,合成后可以发现(b )图的合静水压强图图形不变,因此,(b )图闸门AB 上静水总压力和作用点不变;而(a )图发生了改变。
2-11作用于平面上的压力中心D 一般都位于形心C 点以下,当平面水平放置时,压力中心D 与形心C 重合。
2-13作用在曲面上的静水总压力P ,可先求出其水平分力P x 和铅垂分力P z ,然后合成为总压力P 。
静水总压力的水平分力P x 等于作用在该曲面的铅垂投影面A x 上的静水总压力,即
P x = p c A x = γh c A x
静水总压力的铅垂分力P z 等于曲面所托压力体的水重。即P z =γV
作用在曲面上的静水总压力P 为
总压力与水平方向的夹角α为 压力中心D 为 αsin R z =
2-14无论从抗滑移和抗倾翻方面分析,(b )更安全。因为(b )增加向下的水压力,既增加了抗滑移摩擦力,也增加了抗倾翻力矩。
例题2-1 如图所示为一溢流坝上的弧形门。
已知:R=10m,门宽b=8m,α=30ο,试求:
(1)作用在弧形闸门上的静水总压力;
(2)压力作用点位置。
解:(1)静水总压力的水平分力
m R H 55.01030sin =?== )()24(bH H A h P x c x ?+
==γγ KN 254885)25
4(8.9=??+?=
2
12123h h h h L e ++=A y I y y c c c D +=2
2z x P P P +=x
z
P P arctg =
α
静水总压力的铅直分力
cos3010100.866 1.34ab R R m =-=-?=
KN
b
cod A eod A abve A b
abcde A V z P 6.77488.9)66.85212103603034.14(=????-?+?=-+===πγγγ
)三角形扇形矩形( 静水总压力
KN P P P y x 26631.77425482222=+=+=
压力中心D m h D 91.691.16sin 104=?+=
所以,静水总压力为2663KN ;合力作用线与水平方向的夹角为16.91°,合力与闸门的交点到水面的距离6.91米。
91.16)2548
6.774()()2(11===--tg p p tg x z θ的夹角
合力作用线与水平方向
第2章 流体静力学自测题 一、思考题 2.1 流体静压强有哪两个特性? 2.2 流体平衡微分方程的物理意义是什么?2.3 什么是等压面?等压面有什么特性? 2.4 重力场中液体静压强的分布规律是什么?2.5 静止液体中等压面为水平面的条件是什么?2.6 相对静止液体的等压面是否为水平面?为什么? 2.7 什么是绝对压强、相对压强、真空度?它们之间有何关系?2.8 压力表和开口测压计测得的压强是绝对压强还是相对压强绝? 2.9 盛有某种液体的敞口容器作自由落体运动时,容器壁面上的压强等于多少? 2.10 压力中心D 和受压平面形心C 的位置之间有什么关系?在什么情况下D 点和C 点重合?2.11 如何确定作用在曲面上液体总压力水平分力和垂直分力的大小、方向和作用线的位置?1.12 什么是压力体?如何确定压力体的范围和垂直分力的作用方向? 二、选择题 2.1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 2.2 金属压力表的读值是 。(C )(A )绝对压强 (B )绝对压强加当地大气压(C )相对压强 (D )相对压强加当地大气压 2.3 某点的真空压强为65000Pa ,当地大气压为0.1MPa ,该点的绝对压强为 。(C ) (A )65000 Pa (B )55 000 Pa (C )35 000 Pa (D )165000 Pa 2.4 绝对压强与相对压强p 、真空压强、当地大气压之间的关系是 。(C ) ab p v p a p (A ) (B )v ab p p p +=v ab p p p +=(C ) (D )ab a v p p p -=a v p p p +=2.5 在封闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为 。(C ) (A )p 1>p 2> p 3 (B )p 1=p 2= p 3 (C )p 1
第四章 层流和紊流及水流阻力和水头损失 1、紊流光滑区的沿程水头损失系数 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、紊流中存在各种大小不同的涡体。 4、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。 5、谢才公式既适用于有压流,也适用于无压流。 6、' 'y u x u ρτ -=只能代表 X 方向的紊流时均附加切应力。 7、临界雷诺数随管径增大而增大。 8、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。 9、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。 10、管道突然扩大的局部水头损失系数 的公式是在没有任何假设的情况下导出的。 11、液体的粘性是引起液流水头损失的根源。 11、不论是均匀层流或均匀紊流,其过水断面上的切应力都是按线性规律分布的。 12、公式gRJ ρτ= 即适用于管流,也适用于明渠水流。 13、在逐渐收缩的管道中,雷诺数沿程减小。 14、管壁光滑的管子一定是水力光滑管。 15、在恒定紊流中时均流速不随时间变化。 16、恒定均匀流中,沿程水头损失 hf 总是与流速的平方成正比。 17、粘性底层的厚度沿流程增大。 18、阻力平方区的沿程水头损失系数λ 与断面平均流速 v 的平方成正比。 19、当管径和流量一定时,粘度越小,越容易从层流转变为紊流。 20、紊流的脉动流速必为正值。 21、绕流阻力可分为摩擦阻力和压强阻力。 22、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。 23、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。 24、沿程水头损失系数总是随流速的增大而增大。 25、边界层内的流动也有层流与紊流之分。 26、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。 27、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 。 28、按普朗特动量传递理论, 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 。 29、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 。
水力学模拟题4 一、填空题(每题2分,共8分) 1.输水管道在流量和温度一定时,随着管径的减小,水流的雷诺数就() ①加大②减小③不变④不定 2.管道中水流为紊流时,过水断面流速分布符合() ①均匀分布规律②直线分布规律 ③抛物线分布规律④对数曲线分布规律 3.液体的是产生水流能量损失的根源。 4.静水中,某点压强与受压面的关系是() ①垂直指向受压面②垂直背向受压面 ③平行于受压面④倾斜指向受压面 二、简答题(每题4分,共12分) 1.简述判别层流和紊流的方法。 2.列举两种判别缓流和急流的方法。 3.请写出闸孔出流的流量公式,并注明式中各参数的含义。 三、计算题(共80分) 1.如图所示测压装置,已知水柱高度z=1.0m,hv=1.5m。若不计倒U形管内空气重量,求A点的绝对压强、相对压强及真空压强。 pa 2.用如图所示闸门挡水。闸门高度a=5m,门宽b=3m,闸前水深H =4m。试求闸门上静水总压力的大小、方向及作用点。 3.设水泵的安装高度为hs,吸水管管径d=150mm,流量为30L/s,水泵进水口处允许真空压强pv=66.64Kpa(0.68个工程大气压),吸水管水头损失为1.0m。求水泵的安装高度。
4. 用一直径d=0.3m的铸铁虹吸管,将上游明渠中的水输送到下游明渠,如图所示。已知上下游渠道的水位差为2.5m,虹吸管顶端中心线距上游水面的安装高度hs=4.0m,允许真空度采用hv=7.0m。试确定虹吸管输水流量。(管路流量系数μc=0.348) 5.有一矩形断面的棱柱体渠道,底宽b=2m,底坡i=0.001,采用糙率n=0.025,渠中产生均匀流时水深h0=0.6m。试求通过渠道的流量。 6.某WES实用堰,坝高P=P1=8m,流量系数m=0.502,当通过设计单宽流量q=6.15m^3/s.m 时,收缩水深hc=0.51m,下游水位为26.31m,河道断面近似矩形,坝与河道等宽,无侧向收缩,其它数据如图示,求(1)水头H; (2)判别坝下游是否需要进行消能设计?
单项选择题 第1题 静力学把物体看为刚体,是因为 A、物体受力不变形 B、物体的硬度很高 C、物体的变形很小 D、抽象的力学模型 第2题 二力平衡公理适用于();力的平行四边形法则适用于();加减平衡力系公理适用于();作用与反作用定律适用于()。 ①刚体;②变形体;③刚体和变形体; A、①①①① B、③③③③ C、①③①③ D、①①①③ 第3题 物体A重量为Q,置于水平面上,接触面上的静滑动摩擦系数f=0.32,在物体上施加一水平拉力P =0.3Q,则接触面上的摩擦力F为 A、F=0 B、F=0.3Q C、F=0.32Q D、F=Q 第4题 若力F对Z轴的矩为零,则
A、力F的大小必为零 B、力F必与Z轴平行 C、力F必与Z轴相交 D、力F必与Z轴共面 第5题 平面汇交力系有()独立的平衡方程;平面力偶系有()独立平衡方程;平面一般力系有()独立的平衡方程;空间汇交力系有()独立平衡方程;空间一般力系有()平衡方程。 ① 1个;② 2个;③3个;④4个;⑤5个;⑥6个。 A、③①③③⑥ B、②①③③⑥ C、②①③③③ D、③③③③⑥ 第6题 某构件受到3个力的作用而平衡,则该3个力的作用线 A、一定相交 B、相互平行 C、一定共面 D、一定共点 第7题 两个力大小相等、方向相反、作用在两个相互作用物体的一条直线上,这是 A、二力平衡公理 B、力偶的定义 C、作用力和反作用力公理 D、二力杆约束反力的特性 第8题 下图中属于二力杆的构建是
A、构件1 B、构件2 C、构件1和构件2 D、都不是 第9题 如图所示平面汇交力系,已知F1=kN,F2=1KN,F3=3KN,则合力R的大小为 A、R=0 KN B、R=3^(1/2) KN C、R=[1+2*3^(1/2)] KN D、R=[1+2*4^(1/2)] KN 第10题 柔索对物体的约束反力,作用在连接点,方向沿柔索 A、指向该被约束体,恒为拉力 B、背离该被约束体,恒为拉力 C、指向该被约束体,恒为压力 D、背离该被约束体,恒为压力 第11题 图示平面机构,正方形平板与直角弯杆ABC在C处铰接。平板在板面内受矩为M=8N·m
一、判断题: 1、液体与气体的主要区别在于液体不能压缩,而气体易于压缩。 2、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 3、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。 4、在静止液体中,静水压强的分布规律是随淹没深度按线性规律变化的。 5、相对压强恒为正值,而绝对压强和真空压强则可正可负。 6、实际流体动压强具有与流体静压强完全相同的两个特性(即大小性和方向性) 7、不管是层流还是湍流,其运动要素在时间和空间上都具有脉动性。 8、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 9、动能修正系数α被假定为1.0,则从物理意义来说,相当于假设端面流速均匀分布。 10、在作用水头和管(孔)径一定条件下,管嘴出流流量大于孔口出流的原因在于管嘴出流的流动阻力小于孔口出流。 11、在工程流体力学或水力学中,质量力是指大小与流体质量成比例的力,其单位与加速度的单位相同。 12、作用在受压面上的力大小,常用单位面积所受的压力来表示。 13、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。 14、实际流体中总水头线是沿程下降的,而测压管水头线在一定条件下会沿程上升。 15、相对压强是指相对于绝对真空的压强,而绝对压强则为相对于当地大气压的压强。 16、由于粘性是流体的固有属性,因此,不管是理想流体还是实际流体,其机械能总是沿程减小的。 17、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 18、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 19、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 20、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 21、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。 22、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 23、渐变流过流断面上各点的测压管水头近似等于常数。 24、圆管中层流的雷诺数必然大于3000。 25、恒定流的迁移加速度等于零,而均匀流的当地加速度等于零。 26、在流量q一定条件下,雷诺数Re随着管径d的增大而增大。 27、在水流过水断面面积相等的前提下,湿周愈大,水力半径愈小。 28、应用恒定流的能量方程时,两个计算断面应选择在渐变流断面上,并且两断面之间也必须是渐变流。 29、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等,但底坡不同,因此它们的正
第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3 ,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑 y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ,长度20mm ,涂料的粘度μ=0.02Pa .s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7.两平行平板相距0.5mm ,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s
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)]
2003年高一物理奥赛培训系列练习 第一讲 共点力的处理 班次 姓名 得分 1、(本题20分)如图1所示,一根重8牛顿的均质直棒 AB ,其A 端用悬线悬挂在O 点,现用F = 6牛顿的水平 恒力作用于B 端,当达到静止平衡后,试求:(1)悬绳 与竖直方向的夹角α;(2)直棒与水平方向的夹角β。 2、(本题10分)均质铁链如图2悬挂在天花板上,已知悬挂处的铁链的切线与天花板的夹角为θ,而铁链总重为G, 试求铁链最底处的张力。 3、(本题20分)如图3所示,两不计大小的定滑轮被等高地固定在天花板上,跨过滑轮的轻绳悬挂三部分重物。A 、B 部分的重量是固定的,分别是A G = 3牛顿和B G = 5牛顿,C G 则可以调节大小。设绳足够长,试求能维持系统静止平衡的C G 取值范围。 图 2 θ 图1 F O A B αβA B C 图 3
4、(本题10分)如图4所示,被固定在竖直平面的大环半径为R , 另有一质量为m 的光滑小环套在大环上,并通过劲度系数为K、自由长度为L ( L < 2R )的轻质弹簧系在大环的顶点A 。试求小环静止平衡时弹簧与竖直方向的夹角θ。 5、(本题20分)如图5所示,均质杆AB置于互相垂直的两斜面上,杆两端与斜面摩擦系数均为μ,右边斜面的倾角为α。试求:平衡时,杆与斜面AC的夹角θ的可取值范围。 6、(本题20分)图6的系统中,所有接触面均粗糙,B静止 在C上,而A沿C匀速下滑,且α<β,试判断地面对C的 摩擦力大小情况、地面对C的支持力与ABC三者重力之和的 关系。 θ A m 图 4 A B α 90-α θ 图 5 A B C αβ 图 6
第一章 导 论 1、体积模量 K 值越大,液体越容易压缩。 ( ) 2、液体的内摩擦力与液体的速度成正比。 ( ) 3、水流在边壁处的流速为零,因此该处的流速梯度为零。 ( ) 4、影响水的运动粘度的主要因素为 ( ) (1)水的温度; (2)水的容重; (3)当地气压; (4)水的流速。 5、理想液体是 ( ) (1)没有切应力又不变形的液体; (2)没有切应力但可变形的一种假想液体; (3)切应力与剪切变形率成直线关系的液体; (4)有切应力而不变形的液体。 6、A 、B 为相邻两液层,A 层流速大于B 层流速。则A 层对B 层的切应力τ1_____________ B 层对A 层的切应力τ2 。 其中τ1 的方向与流向 __________,τ2 的方向与流向______________。 7、单位质量力的量纲为__________________;运动粘度的量纲为 _______________;动力粘度的量纲为 ____________________。 8、物体在外力作用下产生 _______________,在除去外力后能恢复原状消除变形的性质,称为 _______。 9、已知二元明渠断面的流速分布为抛物线,如图示,则其切应力分布τ~y 为_______________________ 分布,切应处。 10 ________________________假定。 11、图为管道过水断面水流流速分布图,从其对应部位取出水体A ,则水体顶面切应力的方向与流向 , 底面切应力的方向与流向 。 12、平板面积为 40×45cm 2,厚度为 ,质量 m=5kg ,沿着涂有厚度δ=油的斜面向下作等速运动, 其速度u =s,带动油层的运动速度呈直线分布,则油的粘度μ=______________,ν =__________________ (油的密度ρ=950 kg/m 3)。 A 的极薄的平板以速度 u 平行移动。x 为平 板距上边界的距离。求:平板所受的拖力T ,(缝隙内的流速按直线分布)。 (A x x u T )(-??+ =μ) 14、已知200C 时海水的密度3cm /g 03.1=ρ,试用国际单位制表示其密度值,并求其比重和重度。 (33/094.10,03.1,/1030m kN S m kg ===γρ)
水力学模拟试题及答案(一) 1、选择题:(每小题2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() 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; 答案:b
静力学复习试题 1如图所示,一个半径为R 的四分之一光滑球面放在水平桌面上,球面上放置一光滑均匀铁链,其A 端固定在球面的顶点,B 端恰与桌面不接触,铁链单位长度的质量为ρ.试求铁链A 端受的拉力 T. 2、均质铁链如图2悬挂在天花板上,已知悬挂处的铁链的切线与天花板的夹角为θ,而铁链总重为G, 试求铁链最底处的张力。 3、如图3所示,两不计大小的定滑轮被等高地固定在天花板上,跨过滑轮的轻绳悬挂三部分重物。A 、B 部分的重量是固定的,分别是A G = 3牛顿和B G = 5牛顿,C G 则可以调节大小。设绳足够长,试求能维持系统静止平衡的C G 取值范围。 4、如图5所示,长为L 、粗细不均匀的横杆被两根轻绳水平悬挂,绳子与水平方向的夹角在图上已标示,求横杆的重心位置。 5、如图所示,一个重量为G 的小球套在竖直放置的、半径为R 的光滑大环上,另一轻质弹簧的劲度系数为k ,自由长度为L (L <2R ),一端固定在大圆环的顶点A ,另一端与小球相连。环静止平衡时位于大环上的B 点。试求弹簧与竖直方向的夹角θ。 思考:若将弹簧换成劲度系数k ′较大的弹簧,其它条件不变,则弹簧弹力怎么 变?环的支持力怎么变? 图 2θ图 3
6、光滑半球固定在水平面上,球心O的正上方有一定滑轮,一根轻绳跨过滑轮将一小球从图中所示的A位置开始缓慢拉至B位置。试判断:在此过程中,绳子的拉力T和球面支持力N怎样变化? 7、如图所示,一个半径为R的非均质圆球,其重心不在球心O点,先将它 置于水平地面上,平衡时球面上的A点和地面接触;再将它置于倾角为30° 的粗糙斜面上,平衡时球面上的B点与斜面接触,已知A到B的圆心角也为 30°。试求球体的重心C到球心O的距离。 8、如图所示,一根重8N的均质直棒AB,其A端用悬线悬挂在O点, 现用F = 6N的水平恒力作用于B端,当达到静止平衡后,试求:(1) 悬绳与竖直方向的夹角α;(2)直棒与水平方向的夹角β。 9、物体放在水平面上,用与水平方向成30°的力拉物体时,物体匀速前进。若此力大小不变,改为沿水平方向拉物体,物体仍能匀速前进,求物体与水平面之间的动摩擦因素μ。 10、如图所示,一个半径为R的均质金属球上固定着一根长为L的轻质细杆,细杆的左端用铰 链与墙壁相连,球下边垫上一块木板后,细杆恰好水平,而木板下面是光滑的水平面。由于金属球和木板之间有摩擦(已知摩擦因素为μ),所以要将木板从球下面向右抽出时,至少需要大小为F的水平拉力。试问:现要将木板继续向左插进一些,至少需要多大的水平推力? 图1 F
《水力学》复习题A(专升本) 一、单项选择题 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、断面比能Es随水深h的变化规律是( ) A、Es存在极大值 B、 Es存在极小值 C、Es随h增加而单调增加 D、 Es随h增加而单调减少 3、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。 4、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 5、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 6、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。 7、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 8、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 9、闸孔出流的流量Q与闸前水头的H()成正比。 A、1次方 B、2次方 C、3/2次方 D、1/2次方 10、测量水槽中某点水流流速的仪器有() A、文丘里管 B、毕托管 C、测压管 D、薄壁堰 二、填空题 为__________。 1、圆管流的下临界雷诺数Re k 2、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__________(填“大”、“小”、“不能确定”)。 3、在流量不变的条件下,水跃的跃前水深越小,则水跃的跃后水深越????(填“大”、“小”、“不能确定”)。 4、水跃函数相等的两个不同水深称为____________。 5、a2型水面曲线是发生在__________ 坡上的????????流(指急流或缓流)的水面线,这时弗汝德数Fr沿程__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 6、溢流堰的过堰流量与堰顶水头的????????次方成正比。 7、泄水建筑物下游发生远驱水跃时,下游收缩断面水深h c的共轭水深h c’’????????h t(h t
水力学重修复习题 1.如图,试由多管压力计中水银面高度的读数确定压力水箱中A 点的相对压强。(所有读数均自地面算起,其单位为米)(参考分数:8分) 解:由连通器原理可知(均采用相对压强) p A +γ水(2.5-0.9)= p 1 p 2 +γ水银(2.0-0.9)= p 1 p 3-γ水(2.0-0.7)= p 2 p 3 =γ水银(1.8-0.7) 由上解得 p A = 27m 水柱 2. 以U 型管测量A 处水压强,h 1=0.15m ,h 2=0.3m ,水银的γ=133280N 3/m ,当时当地大气压强298000/a P N m =,求A 处绝对压强p 。 a
解:由γ +p 水 γ +1h 水银 a p h =2,有-=a p p γ 水 -1h γ 水银 22/565463.013328015.0980098000m N h =?-?-= 3. 如图,涵洞进口装有一圆形平板闸门,闸门平面与水平面成60o,铰接于B 点并可绕B 点转动,门的直径d=1m ,门的中心位于上游水面下4m ,门重G=980N 。当门后无水时,求从A 处将门吊起所需的力T 。(其中J cx =πr 4/4)(参考分数:14分) 解:闸门所受水的总压力 P=γh c A=9.8×4×π×0.5×0.5 =30.79kN 压力中心D 到B 的距离 ()m H d Y A Y J Y L c c c c c 51.05.05.060sin 45.02 24 =+?????? ????= +-+ =ππ B 到T 的垂直距离 m d x 5.060cos =??= B 到G 的垂直距离 m d y 25.060cos 2 =??= 根据理论力学平衡理论 kN x Gy PL T Tx Gy PL M A 230 =+==-+=∑
2005 年船舶静力学试题 一、填空题(2分*10 = 20分) 1.通常采用的船长有三种,即:_____________________________________。 2.在船舶静水力性能计算中一般采用的船长是:_______________________。 3.干舷的定义是:在船侧船中横剖面处自_______至__________的垂直距离。 4.菱形系数是船体设计水线下的____________与___________________之比。 5.船舶的一般浮态可用__________、__________和_______三个参数来表示。 6.稳性衡准数的定义是__________________和_____________________之比。 7.浮性是指船舶在一定装载情况下_____________________________的能力。 8.稳性的定义是_____________________________________________的能力。 9.___________________________________________________叫做复原力矩。 10.___________________________________________________称为复原力矩。 二、简答题(4分*5 = 20分) 1.横稳性高于纵稳性高 2.漂心与浮心 3.设计水线长与垂线间长 4.静稳性曲线与动稳性曲线 5.稳性消失角与进水角 三、论述题(10分*5 = 50分) 1.每厘米吃水吨数和每厘米纵倾力矩的定义以及各自的用途,举例说明。 2.提高数值积分精确度的办法有哪些?并作图说明梯形法、辛浦生法对曲线端点曲率变化较大时如何处理? 3.如何应用邦戎曲线计算船舶具有纵倾浮态下的排水体积V和浮心位置(X b、Z b)4.如何利用动稳性曲线求考虑波浪横摇角时的极限动倾力矩和极限东倾角? 5.自由液面对船舶稳性的影响如何?减少自由液面影响的办法有哪些? 四、证明题(20分) 1.设船舶原正浮状态,吃水为d,排水量为Δ,水线面面积为A W,漂心纵坐标为x F,初稳性高为GM,海水比重为w。 试证明把小量载荷装在后新的初稳性高G1M1为 G1M1= GM + p/Δ+p (d + p/2wA W - Z – GM) 五、计算题(25分+15分= 40分) 1.已知某长方形船的船长L=100m,船宽B=12m,吃水d=6m,重心垂向坐标z G=3.6m,该船的中纵剖面两边各有一淡水舱,其尺度为:长l=10m,宽b=6m,深a=4m。在 初始状态两舱都装满了淡水。(海水比重1.025t/m3,结果保留三位小数)试问: (1)在右边淡水舱舱内的淡水耗去一半时船的横倾角; (2)如果要消去横倾,那么船上x2=8m,y2= - 4处的60吨货物应移至何处? 2.已知某内河船的主要尺度和要素为:船长L=58m,船宽B=9.6m,首吃水d F=1.0m,尾吃水d a=1.3m,方形系数C b=0.72,纵稳性高GM L=65m,为了通过浅水航道,必须 移动船内的某些货物,使船处于平浮状态,假定货物从尾至首最大的移动距离为 l=23.0m,求必须移动的货物重量。(结果保留三位小数)
水力学自测练习题之试题3
水力学自测练习题之试题(三) 一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×”) (本大题分17小题,每小题1分,共17分) 1、水力学是研究液体机械运动和分子运动规律的学科。() 2、紊流可以是均匀流,也可以是非均匀流。() 3、谢才系数C的单位是m。() 4、均匀流中只考虑沿程水头损失;渐变流中只考虑局部水头损失。() 5、公式既适用于层流,也适用于紊流。() 6、当H=2m,δ=30m,如图所示的建筑物为宽顶堰。() 7、对于实用堰与宽顶堰,只要下游水位不超过堰顶时,就一定是自由出流。() 8、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。() 9、渗流压强与基准面的选择有关。() 10、液体流层之间的内摩擦力与液体所承受的压力有关。() 11、在管道水力计算中,所谓“长管”就是说管很长,所谓“短管”就是管道很短。() 12、并联长管道各管段的流量一定不相等。() 13、当管道长度L大于10倍作用水头H时,称为“长管”。() 14、长直棱柱形正坡(i>0)明渠中,作恒定流的水流,一定是均匀流。 () 15、小流量时三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些。() 16、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流,也适用于非恒定流。() 17、沿任意封闭曲线的速度环量为零的流速场为无涡流(无旋流)。() 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号)(本大题分8小题,每小题2分,共16分)
1、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)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() (1)pa >pb (2)pa <pb (3)pa = pb (4)无法确定 2、静水压力的方向() (1)与受力面平行(2)与受力面斜交 (3)与受力面外法线方向一致(4)与受力面内法线方向一致 3、层流断面流速分布规律符合() (1)对数分布(2)直线分布 (3)抛物线分布(4)椭圆分布 4、平底棱柱形明渠的水跃函数θ(h′)与θ(h″)的关系是() (1)θ(h′)=θ(h″)(2)θ(h′)>θ(h″) (3)θ(h′)<θ(h″)(4)无法确定 5、缓坡上发生均匀流必定是() (1)缓流(2)缓变流 (3)急流(4)临界流 6、有一薄壁圆形孔口。已知孔口直径d=10cm,则属于小孔口出流的相应水 头为() (1)0.5m (2)0.7m (3)0.9m (4)1.2m 7、宽顶堰流量系数m的最大值为() (1)0.30 (2)0.385 (3)0.502 (4)0.75 8、流函数() (1)在等势面上为常量(2)只有无旋流动中才存在 (3)沿流线为常量(4)表达了速度与压强的关系 三、填空题(在空格中填写正确答案)(本大题分4小题,每空1分,共8分)
静力学自检自测试题(一) 题(每题2分,共20分) 能分解为一个力偶;一个力偶也不可能合成一个力。 错误 交定理表明:作用在物体上汇交于一点的三个力必是平衡力系。 错误 的力系,都可以按照加减平衡力系原理,加上或减去任意的平衡力系而不改变原力系的作用效果。 错误 约束力,其作用线沿两受力点连线,指向可以任意假定。 错误 作用力同样是一对平衡力,因为它也满足二力平衡条件中所说的两力大小相等、方向相反、作用线沿同一直 错误 成一封闭力多边形的平面力系是平衡力系。 错误 是定位矢量,力对轴之矩是代数量。 错误 空间汇交力系,只要A、B、C三点不共线,则和是一组独立的平衡方程。错误 糙的水平面上,因为摩擦力为零,故由摩擦定律。 错误 临界平衡状态时,摩擦力的大小和方向均是确定的。 错误
选择题(每题3分,共30分) 物体作用的两种效应,力是 量 B.自由矢量 C.定位矢量 四边形法则 用于刚体上的力才适用; B.对刚体系统才适用;于同一刚体或变形体上的力均适用。 上作用一矩为M的力偶。则支座A、B的约束力满足条件 B. C. 右为正,则在下列各已知情况下,力F的方向能否确定 (b)、(c)都不能确定力F的方向; B.仅(b)能确定力F的方向;(c)都能确定力F的方向; D.仅(c)能确定力F的方向。 受三个已知力作用,分别汇交于点B和点C,平衡时有 不一定为零; B.不一定为零; D.均不一定为零。
力系向平面内任意两点简化,所得的主矢相等,主矩也相等,且主矩不为零,则该力系简化的最后结果为; B.一个力偶; C.平衡。 体的前侧面AB方向作用一力F,则该力 、z轴之矩全等; B.对x、y、z轴之矩全不等; 轴之矩相等; D.对y、z轴之矩相等。 平行力系,各力作用线与z轴平行。若力系平衡,则其独立的平衡方程为 B. D.
一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。() 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。( ) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当 Fr>1为急流。 ( ) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。() 6、达西定律适用于所有的渗流。() 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。() 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。 ( ) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。 ( ) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。() 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。 ( ) 13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。 ( ) 14、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。() 15、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。 16、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。 ( ) 17、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。 ( ) 18、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。() 19、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。 20、缓坡上可以出现均匀的急流。 ( ) 21、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。 ( ) 22、水深相同的静止水面一定是等压面。 ( ) 23、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。() 24、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。 25、陡坡上可以出现均匀的缓流。 ( ) 26、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。 ( ) 27、缓坡上只能出现非均匀流缓流。() 28、静水压强的大小与受压面的方位无关。( )
智慧树知到《水力学》章节测试答案第一章 1、水的粘性随温度升高而( )。 A:增大 B:减小 C:不变 D:无关 正确答案:减小 2、水力学中单位质量力是( )。 A:作用在单位面积液体上的质量力 B:作用在单位体积液体上的质量力 C:作用在单位质量液体上的质量力 D:作用在单位重量液体上的质量力 正确答案:作用在单位质量液体上的质量力 3、下面哪种力可以归为质量力。 A:表面张力 B:水压力 C:重力 D:切应力 正确答案:重力 4、液体与气体的粘度,随着温度的升高,分别( )。 A:减小,增大
B:增大,减小 C:增大,增大 D:减小,减小 正确答案:减小,增大 5、气体的粘性随温度升高而( )。A:增大 B:减小 C:不变 D:无关 正确答案:增大 6、理想液体的特征是( )。 A:粘度是常数 B:可压缩 C:无粘性 D:可膨胀 正确答案:无粘性 7、以下哪几种液体属于非牛顿流体。A:空气 B:清水 C:血液 D:酒精 正确答案:血液
8、液体的粘滞性只有在流动时才表现出来。 A:对 B:错 正确答案:对 9、作用于液体的质量力只有重力。 A:对 B:错 正确答案:错 第二章 1、液体某点的绝对压强是55KN/m2,若一个大气压为98KN/m2,则该点的相对压强为( )。A:55KN/m2 B:43KN/m2 C:-43KN/m2 D:-55KN/m2 正确答案:-43KN/m2 2、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 正确答案:压应力 3、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 正确答案:总压力的作用点 4、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 正确答案:与质量力相正交的面 5、相对压强必为正值。 A:对 B:错 正确答案:错 6、静水压强的大小与受压面的方位无关。 A:对 B:错 正确答案:对 7、若干连通容器盛有不同的液体,则其任意水平面为等压面。A:对 B:错
水力学 一、单选题(在本题的每一小题的备选答案中,只有一个答案是正确的,多选不给分。) 1. 发生水跃的充分必要条件是4 ① 从层流过渡到紊流 ② 从陡坡过渡到缓坡 ③ 从缓流过渡到急流 ④ 从急流过渡到缓流 2. 对于正坡(i >0)明渠非均匀流,当水深h →∝时4 ① 0→ds dh ② ∝+→ds dh ③ ∝-→ds dh ④ i ds dh → 3. 圆管紊流中的上临界雷诺数4 ① 是紊流转变为层流时的雷诺数 ② 是层流和紊流的主要判别参数 ③ 等于2300 ④ 对流态判别作用不大 4. 图示A 、B 两点间有两根并联长管道1和2,设管1的沿程水头损失为h f1,管2沿程水头 损失为h f2,则h f1与h f2的关系为2 ① 21f f h h ? ② 21f f h h = ③ 21f f h h ? ④无法确定 5. 粘滞底层厚度δ比绝对粗糙度Δ小得多的壁面称为4 ① 光滑面 ② 过渡粗糙面 ③ 粗糙面 ④ 以上答案均不对 6. 管轴高程沿流向增大的等直径管道,其管轴压强沿流向2 ① 增大 ② 减小 ③ 不变 ④ 不定 7. 图示为一水平弯管,管中流量不变,在过水断面A —A 内外两侧的1、2两点处各装一根测 压管,则两测压管水面的高度h 1与h 2的关系为3 ① h 1>h 2 ② h 1=h 2 ③ h 1 ①p B1=p B2 ②p B1<p B2 ③p B1>p B2 ④无法确定 9. 平衡液体中的等压面必为4 ①水平面②斜平面 ③旋转抛物面④与质量力相正交的面 10. 牛顿流体具有2 ①扩散并充满整个容器的特性 ②在任何切应力作用下不能维持静止状态的特性 ③实际上绝对不可压缩的性质 离δ=5mm,油的动力粘度μ=0.1Pa·s,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力为( 3 ) ①. 10Pa ②. 15Pa ③. 20Pa ④. 25Pa