武大水力学第二章答案解析

第六章 明渠恒定均匀流

人工渠道、天然河道以及未充满水流的管道等统称为明渠。明渠流(Open Channel Flow)是一种具有自由表面的流动，自由表面上各点受当地大气压的作用，其相对压强为零，所以又称为无压流动。与有压管流不同，重力是明渠流的主要动力，而压力是有压管流的主要动力。

明渠水流根据其水力要素是否随时间变化分为恒定流和非恒定流动。明渠恒定流动又根据流线是否为平行直线分为均匀流和非均匀流。

明渠流动与有压管流的一个很大区别是：明渠流的自由表面会随着不同的水流条件和渠身条件而变动，形成各种流动状态和水面形态，在实际问题中，很难形成明渠均匀流。但是，在实际应用中，如在铁路、公路、给排水和水利工程的沟渠中，其排水或输水能力的计算，常按明渠均匀流处理。此外，明渠均匀流理论对于进一步研究明渠非均匀流也具有重要意义。

§6-1 概 述

1．明渠的分类

由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，因此在水力学中把明渠分为以下类型。

(1)棱柱形渠道和非棱柱形渠道

凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。前者的过水断面面积A仅随水深h变化，即A=f(h)；后者的过水断面面积不仅随水深

武 汉 大 学 2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：水力学（水利水电） 科目代码：888 一、是非题(共10小题，每小题1.5分，共15分) 1、液体的粘滞性只有在流动时才能表现出来。 ( ) 2、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 ( ) 3、流线为直线的流动也有可能是有旋流动。 ( ) 4、在恒定均匀流中，沿程水头损失与流速的平方成正比。 ( ) 5、雷诺相似准则其主要作用力的是紊动阻力。 ( ) 6、对于矩形断面的明渠，断面比能的最小值是临界水深的1.5倍。 ( ) 7、明渠中无论是发生M3、S3、H3、A3型水面线中的哪一种，其弗劳德数都是大于1的。 ( ) 8、作用水头相等的情况下，短管自由出流和淹没出流的流量是一样的。( ) 9、上游面垂直的高WES实用堰，当水头H

2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m，液体的密度为850kg/m3，求液面压

强。

p0h

解：p0?pa??gh?pa?850?9.807?1.8

相对压强为：15.00kPa。 绝对压强为：116.33kPa。

答：液面相对压强为15.00kPa，绝对压强为116.33kPa。

2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m2，压力表中心比A点高0.4m，A点在水下1.5m，，

求水面压强。

p01.5m0.4mA

解：p0?pa?p?1.1?g

?pa?4900?1.1?1000?9.807

?pa?5.888（kPa）

相对压强为：?5.888kPa。 绝对压强为：95.437kPa。

答：水面相对压强为?5.888kPa，绝对压强为95.437kPa。

1m3m1m1m3m3m

解：（1）总压力：PZ?A?p?4?g?3?3?353.052（kN） （2）支反力：R?W总?W水?W箱?W箱??g?1?1?1?3?3?3?

?W箱?9807?28?274.596kN?W箱

不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体??g。而支座反力与水体

重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积??g。 答：水箱底面

优秀学习资料 欢迎下载

2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m，液体的密度为850kg/m3，求液面压

强。

p0h

解：p0?pa??gh?pa?850?9.807?1.8

相对压强为：15.00kPa。 绝对压强为：116.33kPa。

答：液面相对压强为15.00kPa，绝对压强为116.33kPa。

2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m2，压力表中心比A点高0.4m，A点在水下1.5m，，

求水面压强。

p01.5m0.4mA

解：p0?pa?p?1.1?g

?pa?4900?1.1?1000?9.807

优秀学习资料 欢迎下载

?pa?5.888（kPa）

相对压强为：?5.888kPa。 绝对压强为：95.437kPa。

答：水面相对压强为?5.888kPa，绝对压强为95.437kPa。

1m3m1m1m3m3m

解：（1）总压力：PZ?A?p?4?g?3?3?353.052（kN） （2）支反力：R?W总?W水?W箱?W箱??g?1?1?1?3?3?3?

?W箱?9807?28?274.596kN?W箱

不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体??g。而支座反力与水体

重量及箱体重

第二章 水静力学

1、相对压强必为正值。 ( )

2、图示为一盛水容器。当不计瓶重时, 作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。 ( )

3、静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。 ( )

4、二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。 ( ) 5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为?。则该平面上的静水总压力P=?gyDAsin?。(yD 为压力中心D的坐标，? 为水的密度，A 为斜面面积) （ ）

6、图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度 b，长度L及倾角?均相等，则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 ( )

7、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。 ( ) 8、静水压强仅是由质量力引起的。

( )

9、在一盛

第二章 水静力学

1、相对压强必为正值。 ( )

2、图示为一盛水容器。当不计瓶重时, 作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。 ( )

3、静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。 ( )

4、二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。 ( )

5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为?。则该平面上的静水总压力P=?gyDAsin?。(yD 为压力中心D的 坐标，? 为水的密度，A 为斜面面积) （ ） 6、图示为二块置于不同液体中的矩形平板，它们的宽度 b，长度L及倾角?均相等，则二板上的静水总压力作 用点在水面以下的深度是相等的。

第三章 水动力学基础

1、渐变流与急变流均属非均匀流。 ( ) 2、急变流不可能是恒定流。 ( ) 3、总水头线沿流向可以上升，也可以下降。 ( ) 4、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。 ( ) 5、扩散管道中的水流一定是非恒定流。 ( ) 6、恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。 ( ) 7、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 ( ) 8、测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。 ( ) 9、总流连续方程 v1A1 = v2A2 对恒定流和非恒定流均适用。

第三章 水动力学基础

1、渐变流与急变流均属非均匀流。 ( ) 2、急变流不可能是恒定流。 ( ) 3、总水头线沿流向可以上升，也可以下降。 ( ) 4、水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。 ( ) 5、扩散管道中的水流一定是非恒定流。 ( ) 6、恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。 ( ) 7、均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。 ( ) 8、测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。 ( ) 9、总流连续方程 v1A1 = v2A2 对恒定流和非恒定流均适用。

选择题（单选题）

2.1 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。

2.2 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。 2.3 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。

2.4 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。

2.5 绝对压强pabs与相对压强p、真空度pV、当地大气压pa之间的关系是：（c）

（a）pabs=p+pV；（b）p=pabs+pa；（c）pV=pa-pabs；（d）p=pV+pV。 2.6 在密闭容器上装有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）

321水汞

（a）p1>p2>p3；（b）p1=p2=p3；（c）p1

2.7 用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差hp=10cm, pA-pB为：

（b）

ABhp

（a）13.33kPa；（b

第七章 明槽恒定流动

1、缓变流一定是缓流，急变流一定是急流。 ( )

2、棱柱形明渠中形成 S2 型水面曲线时，其弗劳德数 Fr 沿程减小。 ( ) 3、S2 型水面曲线是发生在 ( ) (1) 缓坡渠道中的缓流 (2) 陡坡渠道中的缓流

(3) 缓坡渠道中的急流 (4) 陡坡渠道中的急流 4、在明渠渐变流中 ( ) (1)总水头线一定平行于底坡线

(2)总水头线与自由水面相重合 (4)水面线与底坡线平行

(3)测压管水头线与自由水面一致

5、发生水跃的充分必要条件是 ( ) (1)从层流过渡到紊流 到缓流

6、已知某水闸下游收缩断面水深 hc0 = 0.6 m (相应的跃后水深 hc0? = 3.5 m) ,临界水深 hc = 1.6 m，下游河道水深 t = 1.4 m ,则闸下将发生