流體力學(xué)作業(yè)4答案

1、作業(yè)4答案（第7章、第8章、第9章、第10章）第7章一、選擇題1 .對于管道無壓流，當(dāng)充滿度a分別為（B）時(shí)，其流量和速度分別達(dá)到最大。A.0.5,0.5B.0.95,0.81C.0.81,081D.1.0,1.02 .對于a,b,c三種水面線，下列哪些說法是錯(cuò)誤（A）（C）A.所有a、c型曲線都是壅水曲線，即dh>0,水深沿程增大。dsB.所有b型曲線都是壅水曲線，即dh>0,水深沿程增大。dsC.所有a、c型曲線都是降水曲線，即dh<0,水深沿程減小。dsD.所有b型曲線都是降水曲線，即dh<0,水深沿程減小。ds3 .跌水的形成條件是（D）A.從急流過渡到急流B.

2、從急流過渡到緩流C.從緩流過渡到急流D.從緩流過渡到緩流4 .水躍的形成條件是（C）A.從急流過渡到急流B.從急流過渡到緩流C.從緩流過渡到急流D.從緩流過渡到緩流75 .兩段長直的棱柱形渠道，通過的流量相同，（B）A.粗糙系數(shù)不同（n1>n2）,其他參數(shù)相同（n,b,m,Q）,則h01ah02B.底坡不同（i1Ai2）,其他參數(shù)相同（i,b,m,Q）,則h01ah02C.底寬不同（b1）b2）,其他參數(shù)相同（i,n,m,Q）,則h01ah02D.邊坡系數(shù)不同（m1Am2）,其他參數(shù)相同（i,n,b,Q）,則h01>h026. 一梯形斷面渠道，底寬b=2ni邊坡系數(shù)m=1.0,明渠

3、中的水深h=0.5m,則濕周/、水力半徑R分別為（D）A.3.414,0.366B.3.5,0.30C.3.414,0.30D.3.5,0.366二、判斷題1、緩流一定是均勻流，急流一定不是均勻流。（錯(cuò)誤）2、斷面單位能量沿程可大、可小，或者不變。（錯(cuò)誤）3、明渠中均勻流一定是恒定流。(正確)4、明渠水流，從緩流到急流發(fā)生水躍。(正確)5 .談到某水流是臨界流、急流、緩流，這是以明渠斷面尺寸、流量一定為前題而講的。(錯(cuò)誤)6 .明渠水流的測壓管水頭線不可能沿程上升。(正確)三、簡答題1、簡述明渠均勻流的水力特征及其形成條件。答：明渠均勻流的水力特征：(1)底坡線，水面線，總線頭線 三線平行，即

4、i = J = J p ,(2)水深h ,過水?dāng)嗝婷娣e A,斷面平均流速及斷面流速分布沿程不變。明渠均勻流形成條件：流量恒定。必須是長直棱柱形渠道，糙率 n不變。底坡i不變。1、簡述明渠水流的三種流態(tài)及其四個(gè)判別方法及標(biāo)準(zhǔn)。答：明渠水流分為緩流、急流、臨界流。個(gè)判別方法有： 干擾波：波速C=Jghm, v=C為臨界流，v<c為緩流，v>c為急流; 弗勞德數(shù)：弗勞德數(shù) Fr=v, Fr = 1臨界流，F(xiàn)r 1緩流，F(xiàn)r1急流; .ghm 臨界水深hk： h >hk緩流，h=hk臨界流，h<hk急流,臨界底坡ik： i<ik緩流，i=ik臨界流，iik急流。3.寫出佛

5、勞德數(shù)的表達(dá)式，并說明其物理意義。答:弗勞德數(shù)Fr=Vghm,物理意義是：反映動(dòng)能與勢能之比。4 .為什么要引入斷面單位能量的概念？答：引入斷面單位能量，目的是分析水面曲線的變化規(guī)律和建立臨界流方程。5 .簡述明渠恒定非均勻流的水力特征。答：過水?dāng)嗝婷娣eA,水深h,沿程改變。即h=f(s),A=f(s)底坡線，水面線，總線頭線三線不再平行，即i#J¥Jp,一、作圖題（略）1.下面為長直棱柱形渠道，n不變，試定性繪出可能出現(xiàn)的水面曲線型式。二、計(jì)算題1. 某輸水渠道，沙質(zhì)土壤，岸邊有雜草，糙率系數(shù)n=0.025,底坡1=0.002,斷面為梯形，3邊坡系數(shù)m=1.0o按水力最優(yōu)斷面設(shè)計(jì)，

6、通過流量Q=0.8m/s,試確定其斷面尺寸。解：（1）按水力最優(yōu)斷面條件計(jì)算寬深比。（2）計(jì)算相關(guān)水力要素：過流斷面積、水力半徑。代入流量基本公式解出水深。（3）求出底寬。答案：b=0.79mh=0.65m2. 有兩段矩形斷面渠道相連，通過流量Q=2.8n3/s,底寬b=2m,混凝土襯護(hù)，n=0.015,i1=0.012,i2=0.0008。這兩段渠道是否為水躍銜接？若是水躍銜接，是何種形式水躍？并定性繪圖表示。解：（1）（計(jì)算臨屆水深、臨界底坡）判斷兩矩形斷面渠道是急流還是緩流，確定是否為水躍銜接。（答案：是）（2）計(jì)算（或查附錄C）求正常水深h01,h02,把h01視為躍前水深，求躍后水深

7、h'與h02比較。答案：遠(yuǎn)驅(qū)式水躍第8章一、選擇題1.實(shí)用斷面堰常常設(shè)計(jì)成真空堰，其目的是（B）（a）減小水流對壩面的沖刷（b）提高過流能力（c）減小空化空蝕（d）節(jié)省建筑材料2、小橋過流與（C）具有相同的水力特征。（a）薄壁堰流（b）寬頂堰流（c）實(shí)用斷面堰流（d）閘孔出流3 .寬頂堰形成淹沒出流的充分條件是（D）（a）hs0（b）hs<0（c）hs0.8H0（d）hsI.0H04 .下述堰的分類哪個(gè)正確（A）（a）6/H>0.67薄壁堰（b）0.67<8/H<10.0寬頂堰（c）0.67<S/H<2.5實(shí)用斷面堰（d）6/H>2.5薄壁堰2

8、、 判斷題1、只要寬頂堰下游水深超過堰頂，就為淹沒出流。（正確）2、小橋過流的淹沒出流條件htA1.3hk與寬頂堰的淹沒出流條件hs>0.8H0不同。（正確）3、對于閘孔出流，當(dāng)閘門開度e與上游水深H之比e/Ha0.75時(shí)，閘孔出流轉(zhuǎn)化為堰流。（正確）4、對于薄壁堰，在堰寬b、堰高P和堰上水頭H相同的情況下，完全堰的過流能力比側(cè)收堰的過流能力大。（正確）3、 簡答題1 .簡述堰的三種類型及其共同的水力特征。答：堰分為三種類型：（1） 薄壁堰一判別標(biāo)準(zhǔn)%<0.67（2）實(shí)用斷面堰-判別標(biāo)準(zhǔn)0.67<%<2.5（3）寬頂堰-判別標(biāo)準(zhǔn)2.5<，H<10共同的水力特

9、征為上游水位壅高過堰時(shí)水面跌落。2 .堰流基本公式中m,£,仃等系數(shù)與哪些因素有關(guān)。答：流量系數(shù)m與行近流速的大小、表面張力有關(guān)。側(cè)收縮系數(shù)與堰寬與渠寬的比值（b/B）有關(guān)。3 .寬頂堰淹沒出流形成的充分必要條件是什么？答：必要條件hs>0,充要條件是hs>0.8H0。4、 計(jì)算題1、一圓角進(jìn)口無側(cè)收縮寬頂堰，堰高P=2.5m,P2=2.0m,堰上水頭為0.40m,通過的流量為34m/s,求寬頂堰的寬度。在不產(chǎn)生淹沒出流的情況下，下游水深最大為多少？解：（1）通過計(jì)算（R/H）的值，選取流量系數(shù)公式，計(jì)算流量系數(shù)。（2）求寬頂堰的寬度：b5.95m（3）不產(chǎn)生淹沒出流，下

10、游水深ht<2.32m。3一2、有一河道，用碎石單層鋪砌加固河床，通過的流量Q=20m/s,允許流速v'=3.5m/s,橋下游水深ht=1.3m,若名=0.90,中=0.90,中=1.0,允許橋前壅水深度H'=2.00m=設(shè)計(jì)小橋孔徑bo解：（1）求橋下臨界水深hK,判別是自由出流，還是淹沒出流。（自由出流）（2）計(jì)算橋孔初始值：取（B=6.0m）（3）復(fù)算求橋下臨界水深hK,判別是自由出流，還是淹沒出流。（仍為自由出流）（4）計(jì)算橋前壅水深度H=1.81m<H'=2.0m（4）確定橋孔徑為6.0m。第9章1、 選擇題1 .滲流雷諾數(shù)可定義為（A）A.Rev

11、dwB.vd30Re =vC.Revd602 .土壤的滲透系數(shù)與以下（B）無關(guān)。A.流體的種類B.流體的溫度C.土壤的性質(zhì)D.大氣壓強(qiáng)3 .當(dāng)不透水層底坡i<0,為（A）滲流。A.順坡B.逆坡C.平坡4 .完全井為（D）。A.井深直達(dá)不透水層的潛水井；B.井深未達(dá)到不透水層的潛水井;C.井深直達(dá)不透水層的承壓井；D.井深未達(dá)到不透水層的承壓井。2、 判斷題1. 在漸變滲流中水力坡度線和浸潤線重合。（正確）2. 滲流模型中滲流流速與實(shí)際空隙中的平均流速是相等的。（錯(cuò)誤）（錯(cuò)誤）3. 在無壓滲流中，重力水的自由表面稱為浸潤線。4. 達(dá)西定律是滲流中最基本的定律，它適用于所有的滲流。（正確）3

12、、 簡答題1. 滲流模型是如何建立的，為什么可以如此建立？答：把包括土顆粒組成的骨架在內(nèi)的整個(gè)空間看做滲流流場，認(rèn)為流體在該流場作連續(xù)流動(dòng)，用虛擬的流速代替實(shí)際流速，稱為滲流模型。因?yàn)橥寥李w粒組成的通道相當(dāng)復(fù)雜，滲流運(yùn)動(dòng)要素不便于統(tǒng)計(jì)、量測，引入滲流模型概念，即把整個(gè)滲流流場看成流體的連續(xù)流動(dòng)，可借用管流、明渠流建立的的概念。2. 達(dá)西定律與裘皮幼公式的區(qū)別和聯(lián)系。答：滲流達(dá)西定律表示為：v=kJ，而裘皮幼公式可表示為：u=v=kJ，裘皮幼公式表明漸變滲流中平均流速與點(diǎn)流速是相等的，即滲流的過流斷面流速分布為矩形。滲流達(dá)西定律與裘皮幼公式都適用于滲流層流。4、 計(jì)算題1. 一渠道位于河道的上方

13、（參考圖9-6）,渠道和河道之間有透水層，相距=2003渠道右岸水深3.0m,河道左岸水深為4.0m,土層滲透系數(shù)=0.001cm2/s,不透水層底坡=0.003,按平面滲流處理，求單寬渠長的滲流量并繪制浸潤線。解：參考例題9.1答案：單寬滲流量q=0.33l/s=330cm2/s.繪制浸潤線（略）2. 如圖所示為基坑排水，設(shè)4個(gè)普通完全井，圓形分布，圓的半徑為30ml井徑相同為0.2m,含水層厚H=10m滲透系數(shù)=0.02cm/s,楣工程需要，基坑內(nèi)中心水位降深S>3m假設(shè)各井抽水量相同，求總的抽水量。解：此題為井群的水力計(jì)算，可直接用公式求解。答案：Q=0.0984m3/s。第10章

14、一、選擇題1 .重力相似模型中，流速比尺等于幾何比尺的（C）次方。A.2B.1.5C.1D.0.52 .重力相似模型中，流量比尺等于幾何比尺的（A）次方。A.2.5B.2C.1.5D.13 .重力相似模型中，時(shí)間比尺等于幾何比尺的（D）次方。A.2B.1.5C.1D.0.5二、判斷題1 .凡是正確反映客觀規(guī)律的物理方程式，必然是一個(gè)齊次量綱式。（正確）2 .力學(xué)相似的必要條件是幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似。（正確）三、簡答題1. 為什么在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足？答：從理論上講，如同沿程損失一樣，在阻力平方區(qū)，沿程阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)，當(dāng)雷諾數(shù)充分大時(shí)，粘性可忽略不計(jì)，所以，在阻力平方區(qū)，雷諾準(zhǔn)則自動(dòng)滿足。2. 簡述弗勞德準(zhǔn)數(shù)的物理意義。答：弗勞德準(zhǔn)數(shù)為常數(shù)，是指原型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)與模型的弗勞德準(zhǔn)數(shù)相等