天津大学考研专业课0815水力学终极复习资料

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问答、选择、判断 １、 无涡流、有涡流的概念，无涡流应该满足的条件。 流体运动时没有流体微团绕自身轴的旋转，即旋转角速度＝＝＝０，则称此种运动为无涡流，无涡流有流速势存在，也称为势流．液体质点本身存在旋转，则称此种运动为有涡流。无涡流需要满足的条件：；；。 ２、 在应用定理时，对所选择的物理量有何要求。对各类物理量举例。

应用定理时，所选择的三个物理量应分别为：动力学量，运动学量，几何学量。

例如：几何学量，密度为动力学量。 ３、断面比能（断面单位能量）概念及表达式。

把参考基准面选在渠底这一位置，求得的单位质量的水体所具有的机械能称为断面比能，用Es来表示，其表达式为： ４、分叉管路动量方程。 方程为：＋＝

注意：动量流入，流出需加一次正负，流速本身方向还要加一次正负。 ５２、分叉管路能量方程。

＋＝＋＋

＋＝＋＋

５５、有能量输入、能量输出时的能量方程：

＋＝＋＋ 式中，为１－１至２－２断面间，通过外加设备使单位重量液体所获得或减少的机械能。

５、顺坡渠道，平坡渠道、逆坡渠道如何定义。哪种渠道可以产生均匀流。 当明渠渠底沿程降低时，称为顺坡明渠，此时ｉ＞０；当渠底为水平时，称为水平明渠，此时ｉ＝０．当渠底沿程升高时，称为逆坡明渠，此时，ｉ＜０。只有在顺坡渠道中才有可能产生均匀流．

６、堰流类型，及其区分标准。

按照堰坎厚度与堰上水头Ｈ的比值的大小，将堰流分为三种类型： １、薄壁堰流：＜０．６７；２、实用堰流：０．６７＜＜２．５；３、宽顶堰流：２．５＜＜１０．

７、堰流与闸孔出流与对应堰上水头和闸前水头的比例关系。

闸孔出流的流量与闸前水头的二分之一次方成正比． 堰流流量与堰顶水头的二分之三次方成正比．

８、谢才系数的单位是什么。 谢才系数是有量纲的，其量纲为：；谢才系数Ｃ＝；Ｃ。 ９、Re与Fr的力学及能量意义，它们的表达式和符号意义。

雷诺数Re表示惯性力与粘滞力的比值，它的表达式：Re=；式中：d为管径；v为流速；为运动黏滞系数；为动力粘滞系数。

佛汝德数Fr表示惯性力与重力的比值，也表示平均动能与平均势能之比的2倍再开平方，它的表达式：Fr=；h为水深；微波流速；v为流速。 １０、流函数和流速势与流速的关系。

流函数和流速的关系：；； 流速势与流速的关系：；。

１１、绝对压强、相对压强、真空度的概念。 以设想没有大气存在的绝对真空状态作为零点计量的压强，称为绝对压强。

把当地大气压作为零点计量的压强，称为绝对压强。

指该点绝对压强小于当地大气压强的数值。 １２、长管、短管的概念。 长管是指水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失可以忽略不计的管道。 短管是指局部水头损失在总损失中占有相当的比重，计算时不能忽略的管道。 １３、均匀流与非均匀流的区分。 当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。 当水流的流线不相互平行时，该水流称为非均匀流。 １４、总水头线与测压管水头线的沿程变化情况。

总水头线总是沿程降低的，而测压管水头线的变化情况不确定，可能沿程不变，可能沿程降低，也可能沿程升高。 １５、雷诺试验概述。

将阀门徐徐开启，玻璃管中有一条细直而鲜明的带色流束，再将阀门逐渐开大，玻璃管中流速逐渐增大，带色流束开始颤动并弯曲，最后流速达到某一定值，带色流束完全破裂，并扩散成布满全管的漩涡，使全部水流着色，此时流体质点已相互混掺。 １６、尼古拉兹实验结论。

1、当Re<2000时，沿程阻力系数与雷诺数Re之间的关系为：；

2、当2000

3、当Re>4000时，液流已属紊流，决定于粘性底层厚度与绝对粗糙度的关系：

当Re较小时，粘性底层厚度绝对粗糙度若干倍，管壁就是水力光滑管。，而与无关。

当Re增大，相对减薄，以致不能完全淹没，此时管壁粗糙度已对沿程阻力产生影响，。

当Re继续增大，继续减小，紊流绕过凸出高度时已形成小漩涡，沿程阻力主

要由这些小漩涡造成，粘性底层的粘滞阻力几乎可以忽略不计。此时只与有关，而与Re无关，属于粗糙管区，又叫阻力平方区。

１７、理想流体与实际流体的区别（理想流体的特征）。 所谓理想液体，就是把水看作是绝对不可压缩，不能膨胀，没有粘滞性，没有表面张力的连续介质。同样，以上四个性质都是实际液体所具有的，这就是二者之间的区别。 １８、静水压强特性。

1、静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面。

2、任一点静水压强的大小和受压面的方向无关（作用于同一点上各方向的静水压强大

小相等）。

１９、明渠均匀流特性。 １、过水断面的形状、尺寸和水深沿程不变。

２、过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变，因而，水流的动能修正系数及流速水头也沿程不变。

３、总水头线、水面线及底坡线三者相互平行。 ２０、均匀流特性。

1、均匀流过水断面为平面，且过水断面的形状和尺寸沿程不变。

2、均匀流中，同一流线上不同点的流速相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。

3、均匀流过水断面上的动水压强分布规律与静水压强分布规律相同，即在同一过水断面上各点测压管水头为一常数。

２１、为什么要在应用能量方程式时把过水断面选在渐变流处而不是急变流处。

因为应用恒定流能量方程要求所选断面上各点测压管水头相等，即断面上动水压强符合静水压强分布规律。急变流断面上动水压强分布规律不同于静水压强分布规律。故不能把过水断面选在急变流处。

２２、等压面是水平面的条件。

如果液体处于静止状态，即作用于液体上的质量力只有重力，则就一个局部范围而言，等压面必是水平面。（就一个大范围而论，等压面是处处与地心引力正交的曲面） ２３、压力体的绘制原则。 1、受压曲面本身。

2、液面或液面的延长面。

3、通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所作的铅垂平面。

２４、薄壁小孔口出流的水流现象。

流线只能逐渐弯曲而不能拐直角，在孔口平面上，流线都互不平行，因而在孔口平面之后，流速的横断面积比孔口面积要小，称为收缩断面，该断面上流线平行。而后由于空气阻力的影响，流速降低，流束横断面又开始扩散。

２５、孔口、管嘴同条件出流下，哪个流量大，为什么。

在孔口面积相等，上游水头相等的条件下，管嘴出流的流量要比孔口出流的流量大，比较两公式：孔口：；管嘴：；其中，和Ａ是相等的，而管嘴出流的公式多了一项：。易知，多出的水头正好是收缩断面的真空值，因此管嘴流量增大的原因是由于管嘴内真空的存在。 ２６、沿程水头损失，局部水头损失及公式（有吗？）。 在固体边界平直的水道中，单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能是沿程都有且随沿程长度增加的，这种水头损失叫作沿程水头损失，用表示。 ；（达西公式，与谢才公式同源）。 在漩涡区中，涡体的形成、运转和分裂，以及流速分布改组过程中液体质点相对运动的加强，都使内摩擦增加，产生较大的能量损失，这种能量损失是发生在局部范围之内的，叫做局部水头损失。

２７、液流产生水头损失的条件。 1、液体具有粘滞性。 2、由于固体边界的影响，液流内部质点之间产生相对运动。 ２８、实际液体存在哪两种流态，Re判断两流态的道理是什么。 实际液体存在层流和紊流两种流态。

涡体是形成混掺进而形成紊流的根源，涡体能否脱离本流层进入邻层要看流体中惯性作用与粘滞作用的对比关系。雷诺数表征惯性力与粘滞力的比值，所以用Re判断流态。 ２９、层流、紊流内部切应力有何不同。

层流只具有两流层之间相对运动所产生的粘滞切应力，，而紊流除了粘滞切应力之外，还有纯粹由脉动流速所产生的附加切应力，。 ３０、粘性底层厚度与绝对突起高度对阻力的影响。 粘性底层厚度随雷诺数的增加而减小，当Re较小时，粘性底层厚度绝对粗糙度若干倍。此时，完全淹没在粘性底层之中，对紊流不起任何作用，边壁对水流的阻力主要是粘性底层的粘滞阻力，称为水力光滑面。

当Re较大时，可以小于若干倍，此时边壁的粗糙度对紊流已起主要作用。紊流绕过凸出高度是将形成小漩涡，边壁对水流的阻力主要由这些小漩涡造成，粘滞力只占次要地位，称为水力粗糙面。

介于以上两种情况之间，已不足以完全掩盖对水流的影响，但粗糙度还没有起决定性作用，称为过渡粗糙面。

３１、正常水深Ｈ０的表达式及各参数对Ｈ０大小的影响。 当底坡增大时，正常水深将减小；当底坡减小时，正常水深将增大。因而，当明渠水流为均匀流时，若ｉ＜ｉｋ，则正常水深ｈ０＞ｈｋ；若ｉ＞ｉｋ，则正常水深ｈ０＜ｈｋ；当ｉ＝ｉｋ时，ｈ０＝ｈｋ．（故在明渠均匀流的条件下，用底坡的类型就可以判断水流的流态）

参数对正常水深的影响主要可以由以下两个公式判断： 和，H０包含在断面面积A中。 ３２、宽顶堰形成淹没出流的条件。

宽顶堰的淹没条件为：ｈｓ＞０.８Ｈ０ 式中，ｈｓ为下游水深，Ｈ０为堰顶全水头． （下游水位过堰顶，不一定形成淹没出流。）

３３、明渠水流的三种流态及四种判别方法。 明渠水流的三种流态分别为：缓流、急流、临界流。

水流流速与微波波速判别，顺着看。 佛汝德数与一判别，顺着看。 水深与临界水深判别，逆着看。

均匀流时，可以用底坡与临界底坡判别，顺着看． ３４、常用水流衔接与效能措施。

有以下四种类型：底流式消能，挑流式消能，面流式消能，戽流式消能． ３５、描述流体运动的两种方法。

拉格朗日法以研究个别液体质点的运动为基础，通过对每个液体质点运动的规律的研究来获得整个液体运动的规律性。 欧拉法是以考察不同液体质点通过固定的空间点的运动情况来了解整个流动空间内的流动情况，即着眼于研究各种运动要素的分布场。 ３６、流体质点加速度表达式。（欧拉法）

空间某定点上的加速度应该是时变加速度与位变加速度之和．

３７、泥沙粒径D５０。 中值粒径Ｄ５０是指在级配曲线上与纵标值５０％相应的粒径，即在该沙样中有５０％的泥沙大于这个粒径，另外５０％的泥沙小于这个粒径．

３８、重力相似准则什么物理量相等，速度比尺和几何线性比尺的关系是什么。 作用力只有重力时，两个相似系统的佛汝德数应相等，称为重力相似准则，又叫佛汝德准则． 流速比尺：

流量比尺：

时间比尺：

以上；均为几何线性比尺。 ３９、量纲和谐定理和定理。 量纲和谐定理：

定理：任何一个物理过程，包含有K+1个有量纲的物理量，如果选择其中m个作为基本物理量，那么该物理过程可以由个量纲一的数所组成的关系式来描述。

４０、毕托管和薄壁堰分别用来测量什么。

毕托管是用来测流速的（注意其原理） 薄壁堰是用来测流量的（？） ４１、外延管嘴正常工作的条件。 孔口上连接的短管长度应在（３～４）ｄ（ｄ为孔径）。 ４２、动力粘滞系数的量纲。 动力粘滞系数的量纲为：Ｍ。

４３、恒定流与非恒定流

如果流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间变化的，这种水流称为非恒定流。

恒定流相反（流场中任何空间点上的每一个运动要素都不随时间变化）

等压面的两个重要性质：1、在平衡液体中等压面即是等势面。2、等压面与质量力正交。 ４５、层流和紊流的流速分布异同。 紊流时过水断面流速按对数规律分布，比层流时按抛物线分布（平均流速是最大流速的一半）要均匀得多。这是因为紊流时质点的混掺作用，动量发生交换，使流速分布均匀化的结果。

４６、简单管道的定义。

简单管道是指管道直径不变且无分支的管道。 ４７、临界水深、临界底坡的概念。

临界水深：相应于断面单位能量最小值的水深称为临界水深。

临界底坡：对于某一底坡，若均匀流的正常水深恰好与临界水深相等，则称此底坡为临４４、等压面的两个性质。

界底坡。

４８、水跃的概念，类型及分类标准。 水跃：当明渠中的水流有急流状态过渡到缓流状态时，会产生一种水面突然跃起的局部水力现象，称为水跃。Fr１＞９．０时，为强水跃；４．５＜＝Fr１＜＝９．０时为稳定水跃；２．５＜＝Fr１＜＝４．５为不稳定水跃；１．７＜＝Fr１＜＝２．５为弱水跃． ４９、根据水流模型的不同，研究液体运动的方法有哪两种。 因水流模型的不同，探索液体基本运动规律有两种不同的途径，即流场理论和流束理论． ５０、恒定流时，流线与迹线的方程。

恒定流时，流线方程与迹线方程相同，均为：＝＝。 ５１、不可压缩液体运动的连续性微分方程。 ＋＋＝０。

５３、明渠水流（水深ｈ）过水断面的平均流速可用水面下０.６ｈ处的流速近似。 ５４、明渠均匀流中，任取一六面体，其上所受的力有：正压力、切向力、重力。 静水中的六面体，其上所受的表面力只有：正向力。所受的力有：正向力和重力。 ５６、文丘里流量计的公式推导：（水平放置或倾斜放置有无关系？无） ５７、写出恒定流，正压理想流体在有势质量力作用下运动微分方程的可积条件和运。。。。。。 ５８、流场中流线的疏密程度反映流速的大小。

５９、对于孔口为淹没出流，若两个孔口形状尺寸相同，则不管其在水下的位置如何，其流量相等。（？）

明渠均匀流一定是恒定流。

均匀流基本方程 既适用于层流也适用于紊流。（均匀流与层流紊流无必然关系） 注意：证有涡流无涡流时用流速势还是流函数，这个问题不成立，不是一个概念。

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