水力学整理

一、是非题

1、不同液体的粘滞性并不相同，同种液体的粘滞性是个常数。 随温度变化 （ × ） 2、曲面壁上静水总压力的竖直分力等于压力体的液体重量。 （ √ ） 3、在非均匀流里， 按流线的弯曲程度又分为急变流与渐变流。 （ √ ） 4、运动水流的测压管水头线可以沿程上升，也可以沿程下降。 总水头线总是下降 （ √ ） 5、明渠过水断面上流速分布不均匀是由于液体粘滞性和边壁阻力造成的。 （ √ ） 6、长管的作用水头全部消耗在沿程水头损失上。 （ √ ） 7、水跃是明渠流从缓流过渡到急流的一种渐变水力现象。 （ × ） 8、薄壁堰、实用堰和宽顶堰的淹没条件相同。 （ × ） 9、当Ts?2l2l时发生的水击为直接水击，而Ts?为间接水击。 （ √ ） aa10、渗流模型中，某断面的渗流流量比该断面实际流量小。 （ × ） 1、在连续介质假设的条件小，液体中各种物理量的变化是连续的。 （ √ ） 2、相对压强可以大于、等于或小于零。 （ √ ） 3、紊流可以是均匀流，也可以是非均匀流。 （ √ ） 4、谢才系数C的单位是m （ × ） 5、在渗流模型中，任意一微小过水断面的平均渗流流速u应比该断面实际渗流的

真实断面平均流速u小。 （ √ ） 6、均匀缓流只能在缓坡上发生，均匀急流只能在陡坡上发生。 （ √ ）

lv27、公式hf??既适用于层流，也适用于紊流。 （ √ ）

d2g8、串联长管道各管段的水头损失可能相等，也可能不相等。 （ √ ） 9、其它条件相同时，实用堰的流量系数大于宽顶堰的流量系数。 （ √ ） 10、局部水头损失系数可以用尼古拉兹的试验图来分析说明其规律。 （ × ）

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 重度与容重是同一概念。 （ √） 汽化温度随压强的降低而降低。 （X ） 均匀流上两断面测压管水头差等于它们之间的水头损失。 （× ） 在同一水平轴线且无分流的串联管道中，流速大，则压强小。 （√ ） 在连通的同种液体中，任一水平面都是等压面。 （× ） 不同过水断面上的测压管水头一般不相等。 （ √ ） 毕托管是专门测量流量用的。 （流速 ×） 糙率与谢才系数成反比。 （ √） 常用的临界雷诺数指的是下临界雷诺数。 （ √） 能量方程的应用条件之一就是作用于液体上的质量力只有重力。 （ √）

1．水力学研究的是由大量分子组成的宏观液体的运动。 （ √ ） 2．石油工业生产中的各类压力表读数均为绝对压强。 （ × ） 3．当流量一定时，流速越大，则断面面积越大。 （ × ）

4．稳定流是指液流空间内任一点的运动要素不随时间的变化而发生改变。 （ √ ）

5．任意两断面上的质量流量、重量流量和体积流量都相等。 （ √ ）

6．在静止、均质、连通的液体中，各点的单位势能等于一个常数。 （ × ） 7．流线是现实生活中存在的一条光滑曲线。 （ × ）8． 液体的动力粘度越大，则液体的粘滞性越强。 （ √ ）

二、选择题

1、在流体力学中，单位质量力是指作用在单位（C）液体上的质量力。

A 面积 B 体积 C质量 D 重量 2、关于水流流向问题的正确说法为（D）

A 水流一定是从高处往低处流 B 水流一定是从压强大处向压强小处流

C 水流一定是从流速大处向流速小处流 D 水流一定是从机械能大处向机械能小处流 3、流线和迹线一般情况下是不重合的，若两者完全重合，则水流必为 （ D ）

A 均匀流 B 非均匀流 C 非恒定流 D 恒定流

4、在同一长直等径管道中用不同的液体实验，当流速相同时，其沿程水头损失在（A）相同。(=64/ Re)

A 层流区 B 紊流光滑管区 C 紊流过度区 D紊流粗燥区

5、下列各组物理量中，属于同一量纲的是（ D ）

A 长度、宽度、动力粘度 B 长度、密度、运动粘度 C 密度、重量、速度 D 水深、管径、测压管水头 m 6、从作用力角度分析，在下列渠道中能产生均匀流的渠道为（B ） A 平坡渠道 B 正坡渠道 C 逆坡渠道 D非棱柱形正坡渠道

7、矩形断面渠道最小断面比能Esmin与相应的临界水深hk之比Esmin/hk =（B）

2?vkEs?Esmin?hk?2g?hk?13hk?hk22

A 2.0 B 1.5 C 1.0 D 0.5 8、一堰顶厚度δ=5m，堰前水头H=1.8m，则此堰属于（C）。

A 薄壁堰 B 实用堰 C 宽顶堰 D 三角堰 9、 水击的相长计算式为（B ）。

A

Ts?la B

Ts?2l3l4l C Ts? D Ts? aaa10、液流为恒定均匀流时，必有（ A ）为零。

A 时变加速度 B 位变加速度 C 水力坡度 D 测压管坡度

1、静止液体中同一点各方向的压强 （ (1) ）

（1）数字相等 （2） 数值不相等 （3）仅水平方向数值相等 （3）铅直方向数值最大 2、可以形成均匀急流的明渠底坡是（ (2) ）

（1）缓坡 （2）陡坡 （3）平坡 （4）负坡 3、宽顶堰流量系数m的最大值为 （ （2） ）

（1）0.30 （2） 0.385 （3）0.502 （4）0.75 4、流函数 （ (3) ）

（1） 在等势面上为常数 （2）只有在无旋流中才存在 （3） 沿流线为常数 （4）表达了速度与压强的关系

1. 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 2. 曲面上静水总压力的（ B ）。

A．垂直分力的方向与重力一致；

B．垂直分力的大小等于压力体的水重； C．水平分力的方向指向曲面的水平投影面；

D．水平分力的大小等于水平投影面形心点的压强与水平投影面积的乘积 3. 满足在同一过水断面上测压管水头相等的条件为（ C ）。

A．恒定流；B．非恒定流；C．均匀流；D．非均匀流 4. 5. 6.

hf（ D ）正比。

7.

8.

9.

A．糙率；B．流速；C．谢才系数；D．流段长度 虹吸管的最大真空值出现在（ D ）。

A．入口处；B．出口处；C．最高处；D．最高处的最末端 下列的（ D ）不是动量方程左端的力。

A．作用于流段上的动水压力；B．作用于流段上的固体边界摩阻力； C．水对固体边界的作用力；D．作用于流段上的重力 薄壁孔口与管嘴（厚壁孔口）的区别在于（ D ）。 A．有无收缩断面；B．自由出流还是淹没出流； C．作用水头的大小；D．是否有真空压强存在 并联管道的（ A ）等于（ A ）。[注：两括号填同一字母]

A．总水头损失 各分管段水头损失；B．总水头损失 各分管段水头损失之和； C．总流量 各分管段的流量；D．总流量 各分管段流量之和 均匀泄流管道的（ D ）等于（ D ）。[注：两括号填同一字母]

A．水头损失 同长同质的直管水头损失；B．某断面流量 入口断面的流量； C．某断面的流量 折算流量；D．水头损失 同长同质的直管水头损失的13

10. 在环状管网的设计中，不正确的做法是（ D ）。

A．按经济流速设计管径；B．任一环路上的水头损失的代数和为零；

C．任一节点的流量代数和为零；D.当大于规定的环路闭合差时才能终止计算

1．水的重度为9800N/m3，则体积为3m3水的重量为（ A ）。

A．29400N B．3000N C．2940N D．30000N 2．以下各项不属于压强表示方法的是（ C ）。

A．绝对压器 B．相对压强 C．静止压强 D．真空压强 3．单位体积液体的重量叫液体的（ ），单位体积液体的质量叫液体的（ B ）。 A．密度 重度 B．重度 密度 C．密度 容重 D．容重 粘度

4．某水泵吸水管中的真空度为400mmHg，其绝对压强为（ B ）。

A．1160 mmHg B．360 mmHg C．800 mmHg D．无法确定 5．不属于流线特点的选项是（ D ）。

A．光滑曲线 B．不是折线 C．不可以相交 D．不能表明流速大小 6．液体充满水管，管壁厚忽略不计，假设管的直径为d，则水力半径为（ C ）。

A．d/3 B．d/2 C．d/4 D．d 7．水压机的基本原理是（ A ）。

A．帕斯卡原理 B．质量守恒原理 C．能量守恒原理 D．动量定理 8．运动液体内部产生的一种内摩擦力称为（ A ）。

A．粘滞性 B．压缩性 C．膨胀性 D．表面张力特性 9．恒定流的连续性方程反映了（ B ）两者之间的变化规律。

A．压强与重度 B．速度与面积 C．速度与质量 D．高度与流量 10．输油管管径为0.2m，流量为3L/s，已知油的运动粘度为4×10m/s，则液流的流动形态为（ A ）。

A．层流 B．紊流 C．过渡状态 D．无法确定

1.牛顿内摩擦定律表明，决定流体内部切应力的因素是： 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

2.当水的压强增大一个大气压时，水的密度增大大约为：

A1/20000 B1/10000 C1/4000 D 1/2000

3.密闭水箱的侧壁为一矩形平板，水面压强大于大气压强，水深3M，静水总压力的作用点到水面距离y应是：

A y<1.5m B y=1.5m C 1.5m

A 不可压缩流体 B恒定流动 C 理想流体流动 D 渐变流动 5位变加速度为零的流动是

A恒定流 B非恒定流 C 均匀流 D 非均匀流 6.连续性方程表示：

A 能量守恒 B动量守恒 C质量守恒 D动量钜守恒 7 产生紊流附加切应力的原因是：

A分子内聚力 B分子运动产生的动量交换 C 重力 D质点掺混引起的动量交换 8明渠均匀流为缓流时，则有

A V>Vk B i>ik C Fr>1 D h>hk 9 宽顶堰要求

-5

2

A

?H?0.67 B 0.67??H?2.5 C 2.5??H?10 D

?H?10

10 实际渗流与渗流模型相比

A 流量相同，阻力相同 B 流量相同 ， 阻力不同

C 流量不同 阻力相同 D 流量不同 ，阻力不同 1 -5 CACBC 6-10CDDCB

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.QA>QB B.QA=QB C.QA

4.并联管道A、B，两管材料、直径相同，长度 B=2

，两管的水头损失关系为( )

A. = B. =2 D.

=4

C. =1.41 5.如图所示，水泵的扬程是( ) 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. 三、填空题

C.

D.

1 -5 BCBAD

6-10DBCAD

1. 运动粘滞系数?与动力粘滞系数?成 正 比。 2. 单位质量流体所受的力为 单位质量 力。

3. 真空值的测量起点为 。

4. 任一平面上的静水总压力等于 平面形心点上的静水压强 与平面面积

的 乘积 。

5. 当为 恒定 流时，流线与迹线重合。

6. 单位长度上的沿程水头损失为 水力坡度 。 7. 应用能量方程时，两过水断面必须取在 渐变 流上。 8. 管流液体的流动方向应为总机械能沿程 损失 的方向。

9. 圆管和明渠的临界雷诺数分别为 2000 和 500 。 10. 圆管均匀层流的最大流速为平均流速的 2 倍。 11. 长管和短管水力计算的区别在于前者忽略了

局部水头损失 和 流速水头 。 1．水力学中所研究的液体是具有 连续性 、 易流动性 、 不易压缩性 和 均匀等向性 等基本特性的液体。

2．静压强的计量单位有 应力单位 、 液柱高度 、 大气压单位 。

3．连通器原理表明：在 均质 、 连通 、 同类 的静止液体中，水平面是等压面。

4．水流运动的三大基本方程是 连续性方程 、 能量方程 和 动量方程 。 其中 动量方程 用于求解固体边界对水流或水流对边界的作用力。

5．恒定流能量方程的意义中，P/γ的物理意义是 单位压能 ，几何意义是 压强水头 ；Z+P/γ的物理意义是 单位势能 ，几何意义是 测压管水头 。 6．液体运动两种不同的形态是 层流 和 紊流 ；根据水流运动边界条件的不同，水头损失类型可分为 沿程水头损失 和 局部水头损失 。

11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的_密度__成正比。

12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随_ 时间_____变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Rec为___ 2300或2000___。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为___淹没___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_ 大_____。 16.渠道中的水深h大于临界水深hc时，水流流态为_ 缓流_____。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为__ 共轭水深____。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为__急流____。 19.达西定律适用于_ 均匀_____渗流。

20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用_ 弗劳德_____准则设计模型。

1. 理想流体是指 忽略了粘滞力的流体 2．某变径管两断面的雷诺数之比为1/4，则其管径之比为 4/1 3. 绝对压强是以没有气体分子存在的 当地大气压Pa 为基准算起的压强。 4. 流线上各质点的 流速 都与该线相切。

5. 均匀流动中沿程水头损失于切应力成 正比 关系 6. 沿程直径不变，流量也不变的管道称为 均匀管。

7. 孔口自由出流和淹没出流的计算公式相同，各项系数相同，但 H代表意义 不同。

8. 均匀流是流体中质点的 位变 加速度为零的流动。

9 石油输送管路的模型试验，要实现动力相似，应选用相似准则是 Fr 弗罗特准则

11. 明渠水流模型试验，长度比尺为4，模型流速为2m/s时，则原型中的流速为

0.5m/s

四．问答题

1、试述液体静力学的基本方程z?p?g?C及其各项的物理意义。 (5分)

答：z为静止液体中任一点离开基准面的几何高度，称为位置水头，表示单位重量的

液体具有的位能；p?为静止液体中任一点的压强水头，表示单位重量的液体具有的压能，

p?压能是一种潜在势能，正是有压强的作用才能把容重为γ的液体举高一个几何高度z??p；

称为测压管水头，也表示单位重量的液体具有的势能。

该公式表示的物理意义是：①静止液体内部各点的测压管水头维持同一常数；②静止液体内部各点的势能守恒，位能与压能之间相互转化。

2、简述尼古拉兹实验中沿程水力损失系数λ的变化规律。 （5）

答：1）、当Re<2000时，λ只与Re有关，且呈直线相关，与相对光滑度无关2）当20004000时，λ决定于粘性底层厚度和绝对粗糙度 3、雷诺数与佛汝德数的意义、表达式及作用。（5）

答：雷诺数的物理意为水流的惯性力与粘滞力之比，表达式：Re=

作用：判别层流和紊流

佛汝德数的力学意义为水流的惯性力与重力之比，表达式：

作用：判别缓流、急流和临界流

Fr??gh1．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：Z1?P1???1V122g?Z2?P2???2V222g?hl

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

P? 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。

?V22g 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。

hl 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 HP?Z?P 代表总流过流断面上单位重量流体的平均势能

??H?Z?P?V22g? 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）

22?plpvp 答：根据牛顿一般相似原理：力的比例尺：?F??22Fm?mlmvmFp

弗罗特数法则

2vmFr??gLpgLmv2p

由以上两式得

FpFm??l3p3lm 最终得Fp=

l3p3lm?Fm=403?0.03?1920N

和粗糙区?4. 利用圆管层流?流中hf640.3164 ，水力光滑区??ReRe0.25?(K0.25)这三个公式，论证在层d?v，光滑区hf?v1.75，粗糙区hf?v2

，ReL?v2 答：因为hf??d2g （1）由题圆管层流???vL ??6464?64??v ，所以??， 则：hf? ， Re?Ld2g?vL即hf?64??64??v?av其中a? 当流体，管长，管径一定时a为定量，所以层

?Ld2g?Ld2g流中hf?v。

0.3164?0.25 ，所以??(?vL)0.250.3164?0.25?v1.75，则：hf?(?L)0.25d2g，即

0.3164 （2） 在水力光滑区??Re0.250.3164?0.25?v1.750.3164?0.25?1.75 当流体，管长，管径一定时bhf??bv 其中b?0.250.252g2g(?L)d(?L)d为定量，所以光滑区hf?v1.75，

K0.25K0.25L?v2K0.25L?2（3）在粗糙区??()，带入公式整理hf? 当?cv得，其中c?1.251.25d2g2gdd流体，管长，管径一定时c 为定量，所以粗糙区hf5.简述明渠均匀流发生的条件和特征。

答：明渠均匀流发生的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状，尺寸，壁面粗糙系数都不变的

长直顺坡渠道中。

明渠均匀流的流线是相互平行的直线，因此具有以下特征：

（1）过水断面的形状，尺寸及水深沿程不变。

（2）过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变。

（3）总水头线、水面线及渠底线相互平行。所以，总水头线坡度（水力坡度）J，水面线坡度（测

压管水头线坡度）Jp 和渠道底坡i彼此相等，即 J= Jp=i。

?v2

1．图（a）表示一水闸正在提升闸门放水，图(b)表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持

不变，问此时的水流是非符合A1V1=A2V2的连续方程？为什么？

答：不符合，因连续方程适用条件为：恒定流；而以上两种情况均为非恒定流。

2．何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？

答：一、比能曲线：当流量Q，过水断面形状，尺寸一定时，断面比能Es随水深h的变化关系曲线：

Es?h??Q22gA2?f(h)

二、特征：1）一条二次曲线，下端以水平轴线为渐进线，h→0，Es→∞；曲线上端与以坐标轴成45°

角直线为渐近线h→∞，Es→∞；

2）当h由0→∞，Es由∞→∞，其中有一最小值Esmin，相应的水深为hk；

3）最小比能Esmin相应K点将曲线分成上下两支，上支Fr<1,为缓流；下支Fr>1，急流； 4）临界水深hk可判断流态：

（1）当h=hk 临界流； （2）当h>hk 缓流； （3）当h

3．试验槽中水流现象如图示，流量不变，如提高或降低一些尾门（尾门之前的水流始终为缓流），试分析水跃位置是否移动？向前或是向后移动？为什么？

答：因为Q=常数，所以：1）尾门提高，跃后水深下降，跃前水深h上升，故水跃向后移； 2）尾门降低，跃后水深上升，跃前水深h下降，故水跃向前移。

4．长管、短管是怎样定义的？书中介绍了哪四种复杂管道？

长管：以沿程水头损失hf为主，局部水头损失hj和流速水头很小（所占沿程水头损失hf的5%以下）； 短管：局部水头损失hj和流速水头在总水头损失中所占比例较大，不能忽略的管道。 书中介绍了：串联、并联、分叉和沿程均匀泄流的管路。

1. 表面力——p9作用于所取液体表面，与受作用表面面积成比例的力，分为垂直作用面

的压力和平行作用面的切力。

2. 测压管水头——P19位置水头和压强水头的和，称为测压管水头。静止液体内个点测压

管水头等于常数。

3. 均匀流——流线是互相平行的直线的流动。

4. 水头损失——由于液流内部各液团和各液层间产生的阻抗相对运动的内摩擦力产生的

能耗。

5. 过水断面——垂直流线的液流横断面。

1．什么是流线？流线的特点有哪些？

流线是人们（欧拉法中）假想的用来描述流动场中某一瞬时所有水流质点流速方向

的光滑曲线。

流线的基本特性：

（1）流线上任一点的切线方向就是该点的流速方向；

（2）流线不能是折线，也不能相交；流线通常是一条光滑的曲线（因为在流线的

相交点或折点处速度无法定义，即同一空间点上速度无法定义）； （3）恒定流时，流线与迹线重合；非恒定流时，流线与迹线不重合。 （4）流线的疏密程度反映了流速的大小 2．液体与固体的区别是什么？

（1）液体没有固定的形状，固体有固定的形状。

（2）就力学性质而言，其主要差别在于二者抵抗外力的能力不同。固体具有抵抗

一定量的拉力、压力和剪切力的能力；而液体可以抵抗压力，但不能承受拉力，特别是静止液体不能抵抗剪切力。

3．静水压强的两个基本特性是什么？

（1）静水内部任何一点各方向的压强大小是相等的，即静水压强的大小与受压面的

方位无关。

（2）静水压强的方向永远垂直指向受压面。

21.粘性：相邻流层在发生相对运动时产生内摩擦力的性质叫粘性；或者答粘性是流体阻抗剪切变形

速度的特性；或者答粘性是流体的内摩擦特性均可。

22.断面平均流速：设想过流断面上速度v均匀分布，通过的流量等于实际流量，此速度v定义为该

断面的平均流速，即

23粘性底层：.紧靠壁面存在一个粘性切应力(或粘性力)起控制作用的薄层。

24.短管：水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失都占相当比重，两者都不可忽略的管道。 25.临界底坡：正常水深等于该流量下临界水深时的渠底坡度。

26.试述液体静力学的基本方程

及其各项的物理意义。

答：.物理意义：z:单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能，简称位能。

：单位重量液体具有的压强势能，简称压能。 Z+ :单位重量液体具有的总势能。

Z+ =C：静止液体中各点单位重量液体具有的总势能相等。

27.如图所示，一倒置U形管，上部为油，其密度ρ读数△h=200mm，求该点流速μA。

3

oil=800kg/m，用来测定水管中的

A点流速uA，若

解：根据元流伯努利方程，如图，有：

=(1-0.8) =392Pa

=0.885m/s

答：A点流速为0.885m/s。

28.如何判别圆管和非圆管有压流中的流态? 答：用临界雷诺数作为流态的判别标准 对于管流：

若 或2000，流动为层流

若 或2000，流动为紊流

对于非圆管道，特征长度为水力半径R，雷诺数

，此时，相应的临界雷诺数为575和500

或500，流动为层流

或500，流动为紊流

仍为2300或2000。

若特征长度取为当量直径，则

29.试根据棱柱形渠道非均匀渐变流微分方程分析M2型水面曲线的变化趋势。

答：

：

水深小于正常水深，但大于临界水深，流动为缓流 分子：hi, I－J<0 分母：h>hc, Fr<1, i－Fr2>0 分式：dh/ds<0, M2型降水曲线

曾经考过的 名词解释

连续介质 过流断面 边界层 长管 水跃 断面比能 当量直径 渐变流 水击 真空度 等压线 水力半径 临界深度 流线 粘滞力

1.相对压强： 以当地大气压Pa为零点来计量的压强，称为相对压强

2.当量粗糙度：所谓当量粗糙度，指与工业管道粗糙区λ值相等的同直径尼古拉兹人工管道的粗糙高度 3.管嘴出流：孔口出流的孔口上加一段3~4倍管径的短管，流体经短管流出时充满短管出口的全部断面，

称为管嘴出流。

4.临界水深：断面比能曲线上，相应于最小断面比能的水深hk,称为临界水深。 5.基本量纲：认为选取的彼此之间无关，不能以其他各量的量纲所表示的量纲。 三、简答题

1.简述温度对流体动力粘度的影响。

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.归纳总流能量方程的应用条件。

答: (1)流体是不可压缩流体 （2）流动场是重力场 （3）流体的流动是恒定流 （4）过流断面是渐变流断面 （5）流量沿程不变，即无分流或合流

（6）必需在同一的基准面上计算，（7）压力可以都是绝对压强，也可以都用相对压强

3.已知某平面流场

ux?2xy?x，uy?x2?y2?y，此流动是否连续？是否有旋？

?uy?ux?ux?uy?2y?1， 答：??2y?1 则：??0 所以此平面流场连续 ?x?y?x?y因为是平面流场，所以其涡量?x??y?0 ?z??uy?x??ux?y

由已知

?uy?x?2x，

?ux?2x 所以?z?0 即此流动为无旋流动 ?y4.简述渗流达西定律与裘皮衣公式的区别。

答：渗流达西定律是表明在某一均质介质的空隙中，渗流的水力坡度与渗流流速的一次方成正比，是

液体作层流运动所遵循的规律，而裘皮衣公式是反映了渐变渗流过流断面上个点渗流流速相等，并等于断面平均流速，是对渐变渗流过流断面上流速的描述。

5. 若球形尘粒的密度?m空气温度为20OC,求可采用斯托克斯公式计算悬浮速度的最?2500kg/m3，

?5动力粘滞系数??1.81?10P。 ?1.2kg/m3，a?s）

大粒径为多少（已知20OC时，空气的密度? 解：当满足斯托克斯公式计算悬浮速度时 雷诺数Re?1，即Re??vd?1 ? 其中悬浮速度

v?12d(?m??)g 带入上式得： 18?118?2d?()3?5.85?10?5m

?(?m??)g 即 所求球形尘粒最大粒径为5.85?1011.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

?5m

du成正比，与液层的接触面积dyA成正比，与流体的性质有关 ，而与

接触面积的压力无关 即F??Adudy。

12 写出理想元流的伯努利方程，并说明其物理意义和使用条件。

pu2答：z???c其中z表示单位重量流体所具有的位能。表示单位重量流体所具有的压强势能

??2gppu2表示单位重量流体所具有的动能，，z?表示单位重量流体所具有的总势能

?2gu2z???2gp表示单位重量流体所具有的机械能。

13.简述明渠均匀流发生的条件和特征。

答：明渠均匀流发生的条件：明渠均匀流只能出现在底坡不变，断面形状，尺寸，壁面粗糙系数都不变的

长直顺坡渠道中。

明渠均匀流的流线是相互平行的直线，因此具有以下特征：

（1）过水断面的形状，尺寸及水深沿程不变。

（2）过水断面上的流速分布，断面平均流速沿程不变。

（3）总水头线、水面线及渠底线相互平行。所以，总水头线坡度（水力坡度）J，水面线坡度（测

压管水头线坡度）Jp 和渠道底坡i彼此相等，即 J= Jp=i。

14.解释渗流模型，并写处均匀渗流和渐变渗流的基本计算公式。

答：渗流模型即为：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。

均匀渗流基本公式：Q?vA?渐变渗流的基本公式：QAki v?u?k idhdh)，v?kJ?k(i?) dsds?Av?bhk(i?15.举例说明量纲分析方法。

答 本题见参考书79页，例5-1. （本题出题很不严谨，注意?定理的应用下次可能会考）

五、作图题

1．试画出下列左图受压面的压强分布图和右图受压面压力体图，并指示出受力方向。（10分）

2．下列渠道各段充分长，试画出水面线（3）

3．定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。 （3）

V=0d1d2d3 A BACBKKi1=0i2>iki3

1、定性绘出图示管道的总水头线和测压管水头线。

N1KN2N2N1总水头线 测压管水头线 V0 =0=0 Fr??ghV 1 V 2 V 3 V ≠0 4 2．在各段都长而直的棱柱体渠道中，已知Q，糙率n均为一定，试定性绘出下列各渠道中的水面线。

b1b2a2c2N3c1

五．计算题

1、容积为10 m3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。（9）

dVV;K?1 ???dp?

2、一铅直矩形闸门，如下图所示。已知h1=1.0m，h2=2.0m，门宽b=1.5m，试用解析法及图解法求其静水总压力FP的大小。 （10）

1）解析法： Fp=Pc?A

2）图解法： Fp=b?Ω

3、有一溢流坝，流量系数m=0.49，当通过单宽流量q=15 m3/s时，下游矩形断面河槽中的水深ht=5.5m，坝下游收缩断面水深hc0=0.86m。（1）求坝顶总水头H0（其中：ε=1.0，ζs=1.0）； （2）判别坝下游是否发生水跃？若发生，指出为何种水跃。(10分)

32Q??s???m?b?2gH0???H0??

p

hh?c02\c??q2comparing with ht?Types of Hydraulic Jump? ?1?83?1?????????ghc0????h2

h1ux4、已知一液体的流速表达式为：

??kykx;u?;uz?0。试分析液体的运动特征： （一）y2222x?yx?y是否为恒定流？（二）液体质点有无变形运动？（三）液体微团有无旋转运动？ 1、 已知某流场的流速势为??a2x?y2?，式中a为常数，试求：（1）ux及uy； （2）流函数方程。 ?22、一四通叉管（如图），其轴线均位于同一水平面内，两端输入流量Q1=0.2m3/s，Q3=0.1m3/s，相应断面动

水压强p1=20kPa, p3=15kPa,两侧叉管直接喷入大气，已知各管直径d1=0.3m，d2=0.2m，d3=0.15m，θ=30°。试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力）。

P1Rx223P21Rx22P23P3

1解：（1）?Q1?Q3?2Q2 ?Q2?(Q1?Q3)/2?0.15 m3/s v1?QQ1Q ?2.82 m/s; v2?2 ?8.49 m/s; v3?3?3.18 m/sA1A2A3 (2) 以1-1，2-2和3-3断面间的水体作为控制体， 求各断面的动水总压力： P1?p1?A1?1.41kN; P2?p2?A2?0.0kN; P3?p3?A3?0.47kN;

（3）沿x方向写动量方程：??? P1?P3?Rx???2Q2v2cos30?(?Q3v3)?Q1v1??????????流入动量?? ?Rx??1.07 kN 即：水流对管壁的作用力为1.017kN，方向向左。3、 如图所示，水从水箱A流入水箱B，管路长l为25m，管径d为25mm，沿程阻力系数λ为0.03，管

路中有两个90弯管??d??a??1?及一个闸板式阀门??0.5?，当两水箱的水位差H为1.0m时，试求

?d????管内通过的流量为若干？

解： 以B水箱的水面为基准面，写1?1和2?2能量方程：z1?p1???1v122g?z2?p2???2v222g?hw ?hw ?z1-z2?H2?l?v?1?hf??hj?????进?2?弯??阀??出??d?2g从局部水头损失表格中可得7212??d????????0.131?0.1632??????90????????????弯?1??0.2942 ?0.131?0.1632?进?0.5, ?阀?2.06, ?出?1.072225??v?有1??0.03??0.5?2?0.2942?2.06?1.0?0.025??2g?v?0.758m/s23.14?0.025通过管道的流量:Q?v?A?0.758??0.00037 m3/s4

??1. A、B两容器中液体的重度为?，比压计下部液体的重度为?m，比压计上部液体的重度为??。求A与B两容器之间的压强差。（5分）P22

2. 一水管直径d?20cm，测得水银压差计（?m?133.28kN/m3）中的h?15cm，若断面平均流速V和轴线处流速um存在关系V?0.8um，忽略水头损失，求管中通过的流量。（12分）P106 1． 有一输水管道经三通管分流，如图所示。已知 d1=200mm，d2=300mm，d3=100mm，断面平均流速V1=2.5m/s，V2=0.8m/s。求三分管的流速V3。（8分）

解：（1）管道断面面积分别为：

A1??d124

A2??d224

A3??d324

（2）本题为有流量分出时的计算，由恒定流的连续方程式，得：

Q3?Q1-Q2

则 v3A3?v1A?1v2 A2v1A1?v2A2v1d12?v2d22.5?2002?0.8?3002即：v3????2.8m/s 22A3d3100

2．在A、B两容器间连接一U形水银压差计，如图所示。两容器内均为水，其高差ΔZ=0.3m，Δh=0.25m，且h=0.3m。试求： （1）A、B两点的压强差；

（2）若容器A、B高程和压强不变，变动水银测压计的安装高度h，问是否会影响读数Δh？

（3）若容器A、B变为同一高程，且Δh不变，求A、B两点的压强差。（12分）

解：（1）如图所示，等压面分别为1—2—3、4—5。按静水压强方程可列如下关系式：

p1?pA??hp1?p2?p3p3?p4??p?hp4?p5

联立上述方程，则得

pA?pB?(?p??)?h???z

=（133.28－9.8）×0.25－9.8×0.3

=27.93kPa

（2）从上面计算可知，A、B两点的压强差仅与Δh、ΔZ有关，而与h无关。因此变动水银测压计的安装高度h，不会影响Δh。

（3）若容器A、B点同高，即ΔZ=0，则

pA?pB?(?p??)?h???z

?(?p??)?h = 30.87kPa

3．某井队柴油机循环水冷却罐如图所示，罐的水深H1=1.5m，罐底接一排污管道，长H2=2m，内径d=50mm，当打开阀门放水排污时，不考虑能量损失，试计算：

（1）排污管出口的体积流量；

（2）离管出口H3=0.6m处A—A断面上水流的压强。（12分）

解：（1）计算排污管出口流量取基准面0—0，计算断面1—1和2—2如图所示：

对断面1—1和2—2列能量方程

z1?p1???1v122g?z2?p2??2?2v22g?hw1?2

根据题意：Z1?H1?H2=1.5+2=3.5(m)

解： 由题： 水塔高度H?H1?H2?H3?Hm

22, H3?S3Q3 H1?S1Q12, H2?S2Q2Q1?q1?q2?q3?190l/s， Q2?q2?q3?90l/s， Q3?q3?30l/s

由于管长很长，可视为长管，则：

S1?8?1l125 ?357.76s/m25?d1g8?2l225 ?2716.71s/m25?d2g8?3l325 ?66236.07s/m25?d3gS2?S3?所以;

H1?S1Q12?12.92m

2H2?S2Q2?22m

2H3?S3Q3?59.6m

H?H1?H2?H3?Hm=120m

即 水塔的供水高度H=120m

1.溢水堰模型试验，模型设计长度比例为20，今测得模型流量为Qm=300L/s,水流推力为Pm=300N,求实际流动的流量Qn和推力Pn 解： 由

22umunFr??gLmgLnum? 则：

QmQ,un?nAmAn

2222QmQnQnAnLn5?,??(20)2222gAmLmgAnLnQmAmLm

Qn?(20)Qm?537m3/s52AnAmE??22由由：u?un?um

pnpm

2AmQn?2?pm?(20)3?2400kN 得：pn?pm?AnQm3即实际流动的流量Q/s,推力为pn?2400kN n?537m2 管道系统如图所示，管长l1沿呈阻力系数?1量。 解：

两水箱水面高度差H=20m， ?l2?40m,直径d1?400mm,d2?80mm，

?0.04,?2?0.035，局部阻力系数?1?0.5,?2?0.2，其他阻力系数自定，试求流

由题：H?SHQ2,即Q?HSH

SH为总阻抗，由于l1,l2串联，所以SH?S1?S2

8(?1S1?l1???1)d1,其中??1??1??2??3?2d14g A12)?0.56,则??1?1.26A2?3?(1?带入解得S1?1334424s2/m5 8(?2l2???2)d2,其中??2??4?1

?2d24gS2?解得：

S2?37395s2/m5

A?(b?mh)hb?2h1?m2

R???1m

所求流量为3.8l/s

3.矩形断面的水渠有一平板闸门，宽度B=3.4m 上下游水深分别为h1对；平板的冲力（不计水头损失）。 解：

?2.5m和h2?0.8m,试求水流

由连续性方程：

v1h1?v2h28

?v1?v225对闸门两边写伯努利方程：

Z1?P1???1v122g?Z2?P2??2?2v22g?hl

由于不计水头损失，所以：

hl?0,?1??2?1,Z1?2v12?v2?h1?h2??2gP1??(Z2?P2?)?h1?h2

1?(82)25?v222g解得：v2?6m/s,v1?1.9m/s

再由动量方程：

?F??Q(v1212?v1) Q?v2Bh2

?F?2?gB(h解得N=26.55KN

2?h2)?N??Q(v2?v1)

其中：N为板对水流的阻力，其与水流对板的冲力大小相等。

即所求水流对板的冲力为26.55KN 4.今欲开挖一梯形断面土渠，已知流量Q=10m3/s,边坡系数m?1.5，粗糙系数

n=0.02,为防止冲刷取

最大允许流速为1m/s， 求水力最优断面尺寸和底坡i。 解： 由题取水力最优断面，则：

?m?()m?2(1?m2?m)?0.6

即

bhb?0.6h

QA?(b?mh)h??10m2 带入b 计算得： h=2.2m,b=1.3m

v由谢才公式

v?cR i

?1m

R?A??(b?mh)hb?2h1?m211c?R6?50

n带入谢才公式得： i=0.0004

即水力最优断面尺寸为 h=2.2m b=1.3m 底坡i=0.0004 5棱柱形渠道由急坡i1 变到缓坡i2 ，且h02''，各段均匀足够长，请绘出水面曲线示意图并标出类型。 ?h01

本题见参考书19页9-8-3图 9-32 定性描述水面曲线非常重要，每年必考难度逐年加大，需特别注意。

Z2=0

P1=0，P2=0（与大气相通）

V1=0（罐水面面积比管出口面积大得多） hw1?2=0（不考虑能量损失）

将上述条件代入能量方程，即

2v2 3.5?0?0?0?0??0

2gv2?2gZ1?2?9.8?3.5?8.28m/s

由流量方程：

Q2?v2A2??4d2v2?0.785?0.052?8.28

3m6s / ?0.01（2）计算离管出口0.6m断面A—A上水的压强。

取基准面0—0，计算断面2—2和A—A如图所示。对断面2—2和A—A列能量方程得：

22v2pAvA z2???zA???h?2g?2gwA?2p2 根据题意：ZA=H3=0.6m

Z2=0 P2=0

V2=VA=8.28m/s（排污管管径不变） hwA?2=0

将上述条件代入能量方程，即

8.2828.2820.6???0?0??0

?19.619.6PAPA??0.6

?PA??0.6???0.6?9800??5880Pa

PA为负值，表明水的压强为真空，即水的真空度为5880Pa。

30.如图所示，一矩形平板闸门AB，宽b=2m，与水平面夹角α=30°，其自重G=19.6kN，并铰接于A

点。水面通过A点，水深h=2.1m，试求打开闸门的最大铅直拉力T。

解：闸门AB上的水压力P=

表示闸门AB的长度。

作用点D，AD=

KN

=h

重力G作用点C，AC=

T=

打开闸门的最小铅直拉力为76.34kN

=76.34kN

31.如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径d2=100mm，水银差压计读数y=20mm，水银密度ρm=13.6×103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。

解：列1-1，2-2断面的总流伯努利方程

取

=1，有

m

将（2）、（3）代入（1），得 v2=2.295m/s

Q=

=0.018m2/s

32.有一浆砌块石的矩形断面渠道。已知渠道长l=500m,底宽b=3.2m，渠中水深h0=1.6m,粗糙系数n=0.025，通过的流量Q=6m3/s，试求沿程水头损失。

解：R= 0.8m

C=

A=bh0=5.12m2

=38.54m0.5/s

= =1.17m/s

=0.00115

m

33.水塔经图示管道系统供水。已知供水流量Q=0.1m3/s,各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径d1=d4=200mm(比阻a1=a4=9.029s2/m6),d2=d3=150mm(比阻a2=a3=41.85s2/m6),

试求：(1)各并联管段的流量Q2，Q3； (2)水塔水面高度H。

解：(1)

Q2+Q3=0.1m3/s 得 Q3=0.033m3/s Q2=0.067m3/s (2)H= =

=27.45m

16.如图所示混凝土海堤，靠海一侧为抛物线曲面z试求作用在单位长度海堤上的静水总压力。

解：

?0.2x2.。水深密度??1025kg/m3

设曲面海堤围成的压力体为OAB如图所示，压力体所受的水平压力Px，垂直压力Py 则有：Px

h1?rhcAx?r..h.1??52?1.025?9.8?125.6KN22

（压力体体积根据面积积分公式求） Py?rV?167.4KN由于作用在海提上的力于作用在压力体上的力互为作用力与反作用力，故其所受的力

pyF?P?P?209.3KN ,与水平方向夹角??arctanx?53.1?

p2x2y17.如图所示，水在变径竖管中从下往上流动，已知 z=0处的直径

d(0)?0.5m，通过的流量

不计粘性作用，为使管流中个断面的压力相同，即p(z)?p(0)，试求竖管的直径d(z)Q?0.9m3/s，于z的 关系。 解：

设Z=0 断面为0-0断面，Z=z断面为1-1断面，则对0-0断面与1-1断面列伯努利方程

22v2p(0)v0p(z)v20?vz0???z??,即z=r2gr2g2g ………………（1）

由连续性方程得

??d?d2(0)v0?d2v即v0???v ………………（2）44d(0)?? Q??2又

?4d2v即v?4Q?d2 ………………（3）

由（1）（2）（3）联立得

8Q2118?0.9211z?(?)?(?)

g?2d4(0)d49.8?3.1420.54d41) 4d18.梯形断面渠道，边坡系数m?1.5，底坡i?0.0005 即

z?0.067(16?，粗糙系数

n?0.025，设计流量

Q?1.5m3/s。按水里最优条件设计渠道断面的尺寸。

解： 设矩形断面宽为b高为h 根据水力最有条件设计有

b?2(1?m2?m)?0.61 h即 b=0.61h ……………………（1）

5iA3Q?CARi?2n?3又 ……………………（2）

而

A?(b?mh)h,??b?21?m2h ……………………（3）

?200mm,dB?150mm，流量Q?0.1m3/s。断

联立（1）（2）（3）得 b=0.61m, h=1.04m 19 水流通过变截面弯管，若已知弯管的直径dA面A-A的相对压强PA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）。?18kN/m2，

解： 列A-A断面与B-B断面伯努利方程

22pAvApBvB2pAvApBvB2zA???zB??,即???r2gr2gr2gr2g …………（1）

2?vA?dB由连续性方程得 vAd?vBd?Q即??2? …………（2）

44VB?dA??2A?2B联立{1}（2）可求出vA，vB及所选的控制体如图所示， 列X轴方程 pAAA列Y轴方程

pB

?RX?pBABcos? …………（3）

RX?pBABsi?n …………（4）

求出 RX，Ry

由作用力与反作用力原理得所需力 以不能给出具体答案）

20 矩形断面棱柱渠道底宽bF?R2x?R2y,??arctanRyRx（由于夹角?没给出，所

?3m，糙率n?0.013，底坡由i1?0.015突变为i2?0.0025，因而出

3现非均匀流段。已知流量Q?27m/s，试分析非均匀流段的水面曲线。

解：

由

hk?3?Q2227?3?2.022m2gb9.8?32?Bk?b?3mxk?b?2hk?7.044m111b?h11113?2.022k6Ck?Rk6?()?()6?75.03(m2/s)nnxk0.0137.044?ik?gxk9.8?7.044??0.0041?CkBk75.032?3

?i1?ik,i2?ik?h01?hk,h02?hkiA?2nX353根据Q?, A=Bh x=B+2h

h1?1.23m,h2?2.45m ?h1?hk,h2?hk''1

h1h1q122h1的共轭水深：h?(1?8Fr1?1)?(1?83?1)?3.06m?h222gh1所以发生的是远驱水跃

水面曲线 见 参考书191页 9-8-3 图 9-3 (考试时需自己画)（画水面曲线为每年必考题，必须会画） 21. 图示两水池 A.，B 水位差z阻力系数?量Q。

?3m，其间连接一铸铁管，长度l?60m，管径d?200mm，沿程

?0.026。弯头局部阻力系数?弯?0.132，阀门局部阻力系数?阀?2.06。求此管中的流

解： 以B池水面为基准面，对A-A断面与B-B断面列伯努利方程

3+ 0 + 0 = 0 + 0 + 0+hw …………（1）

又

lvhw=(0.5??弯??阀?1??)2 …………（2）

d2g?2ghw600.5?0.132?2.06?1?0.026?0.2?2.26m/s

由（1）（2）联立得v故

Q?vA??4d2v?0.071m3

2a2(?s??)g1 半径为a的小球在粘度很大的不可压缩牛顿流体中下落，证明其速v?9?流体的密度和粘度，?s是小球的密度。

证明：由题小球在粘度很大的不可压缩牛顿流体中下落，即圆球的雷诺数Re对小球受力分析

，?、?是

?1，绕流阻力不可忽略 则

小球受到沿流动方向的阻力

D?CDA?v22?1CD??a2?v2，?2为流体密度

流体对小球的浮力 重力

4F???a3?g

3G?4??a3?sg ?s为小球密度 3当小球处于悬浮状态时的速度为最终速度，即 ：

G?D?F

4143223带入得??a?sg?CD??a?v???a?g

323整理得：v?8?S??()ga 3CD?2412? 代入上式整理得： ?Reva? 得证

由于Re?1，所以CD?2a2(?s??)gv?9?2.水箱侧壁开一圆形薄壁孔口，直径d=5cm，水面恒定，孔口中心到水面的高度H=4m。 已知孔口的流速系数??0.98，收缩系数??0.62，孔口出流手上断面的流速vc、流量

Q和水头损失

hm。

解； 设Ac为收缩断面面积，A为出口断面面积， 由题：

dA???()2?0.002m2

2vc??2gH?0.982?9.8?4m/s?8.68m/s Q?ACVC, AC??A?0.0012m2

则Q?ACVC?0.01m3/s

以水箱中自由表面为基准面，对自由表面o-o的点和收缩断面形心c-c的点写伯努利方程式：

Z0?P0??2?0v02g?Zc?Pc???cvc22g?hl

其中：?0=?c=1，v0?0，Z0?P0??Zc?Pc??H

则整理得：hl?H?vc?0.156m 2g即解得 孔口出流收缩断面的流速

vc?8.68m/s，流量

Q?0.01m3/s，水头损失

hl?0.156m

3，解：由题以允许流速[v]max?1.0m/s为设计流速

11 由谢才公式：v?CRi，C?R6 i=0.0016

n 则：水力半径

R?(n[v]maxi)?0.35m

32 明渠断面面积A?Q?2m2

[v]max又? A?(b?mh)h，R?Ab?2h1?m2，

? 列方程组得解得： (1)

b1?4.27m, h1?0.41m (2) b2??2.58m,h2?2.3m 舍去

?4.27m,水深h?0.41m

3故此梯形断面的底面底宽b4． 消防水管直径D=0.15M, 喷嘴出口直径d=0.03m， 设计流量Q=0.003m/s。喷嘴和管路用法兰连

接并用螺栓固顶。不计水头损失，求螺栓所受的总拉力。

，解： 以消防水管中轴水平面为基准面，取法兰处断面1-1和喷嘴出口处断面2-2为研究断面, 设总拉

力为T

由连续性方程Q?A1V1?A2V2

A1??(d12d)?0.018m2，A2??(2)2?0.0007m2 22 则

V1?QQ?1.67m/s， V2??42.86m/s A1A2对 1-1和2-2 写伯努利方程，动量方程

Z1?P1???1v122g?Z2?P2??2?2v22g?hl

?F??Q(?其中：?1022v??01v1)

??2?1，?01??02?1，Z1?Z2?0,P2?0,hl?0（不计水头损失）

2v2v12则：P?)??916.97KPa 1?(2g2g又：

?F?PA?N??Q(v112?v1) N 为水流在喷头处所受阻力。

解得：N=15.25 KN 因为 T=N =15.25KN 即 螺栓所受的总拉力为 15.25KN 5

图示串联供水管路，各段管长

l1?350m,l2?300m,l3?200m;管径

d1?30m0m2,d?点流量q120m03m?d,；沿程阻力系数1m00m?1?0.03,?2?0.035,?3?0.04；节

?100l/s,q2?60l/s,q3?30l/s；末端所需自由水头为25m，求水塔的供水高度H。

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