《水力學》簡答題和名詞解釋題總結

《水力學》簡答題和名詞解釋題總結1、什么是理想液體?為什么要引入理想液體的概念?答:理想液體就是忽略黏性效應的液體。引入理想液體的概念是為了簡化理論分析。2、什么是液體的壓縮性?什么情況下需要考慮液體的壓縮性?答:壓縮性是指液體的體積隨所受壓力的增大而減小的特性。研究水擊時需要考慮液體的可壓縮性。3、“均勻流一定是恒定流”，這種說法對嗎?為什么?答:不對，均勻流是相對空間而言，運動要素沿程不變，而恒定流是相對時間而言，運動要素不隨時間改變，判定標準不同。4、什么是相對壓強和絕對壓強?答:絕對壓強是以設想沒有任何氣體存在的絕對真空為計算零點所得到的壓強。而相對壓強是以當?shù)卮髿鈮簭姙橛嬎懔泓c所得到的壓強。5、試敘述判斷明渠水流流態(tài)有哪些方法。答:緩流:v＜ch＞hcFr＜1i＜ic臨界:v=ch=hcFr=1i=ic急流：v＞ch＜hcFr＞1i＞ic6、明渠均勻流產(chǎn)生的條件是什么?并簡述明渠均勻流的水力特征。答:條件:①水流為恒定流，流量沿程不變，且無支流的匯入或分出;②明渠為長直的棱柱形渠道，糙率沿程不變，且渠道中無水工建筑物的局部干擾;③底坡為正坡。特征:①過水斷面的流速分布、斷面平均流速、流量、水深及過水斷面的形狀、尺寸均沿程不變;②總水頭線、水面線、底坡線三線平行。7、簡述尼古拉茲實驗中沿程水力摩擦系數(shù)λ的變化規(guī)律。答:層流區(qū)、層流到紊流過渡區(qū)、紊流的水力光滑區(qū):λ=f(Re)紊流的水力光滑區(qū)到水力粗糙區(qū)的過渡區(qū):λ=f(Re,△d)紊流的水力粗糙區(qū):λ=f(△d)8、為什么謝才公式只適用于阻力平方區(qū)?答:因為該公式為經(jīng)驗公式，而自然界中的明確水流幾乎都處于紊流的阻力平方區(qū)。9、為什么工程中希望在壓力管道內(nèi)發(fā)生間接水擊?控制壓力管道內(nèi)發(fā)生間接水擊的措施有哪些?答:因為直接水擊產(chǎn)生的水擊壓強很大，對管道和閘門會產(chǎn)生較大的不利影響，所以在工程中應當避免。而發(fā)生間接水擊時，反射回來的減壓波使閥門處的水擊壓強降低，防止過高的水擊壓強對管道的沖擊?？刂茐毫艿纼?nèi)發(fā)生間接水擊的措施有延長閥門關閉時間、縮短管長、設置調(diào)壓井等。10、從力學意義上解釋明渠均勻流只能在正坡渠道中產(chǎn)生的原因。答:由于明渠均勻流是-種勻速直線運動，因此所作用在水體上的各種力沿流動方向平衡，即阻力與重力沿流動方向的分量大小相等、方向相反，而只有正坡渠道中才能滿足該條件。11、分析水面曲線時，如何尋找急流和緩流的控制斷面?答:急流的控制斷面在.上游，因為外界對急流的干擾不能向上游傳播;緩流的控制斷面在下游，因為外界對緩流的干擾能向上游傳播。12、在滲流計算中達西定律和杜比公式有何區(qū)別?答:達西定律適用于任一點的滲流流速u=kJ，其適用于恒定均勻層流滲流;而杜比公式是適用于恒定非均勻漸變層流滲流，同一過水斷面上各點的滲流流速都相等13、流動相似的含義是什么?答:流動相似包括幾何相似、運動相似、動力相似。幾何相似是原型和模型的對應長度成比例，運動相似是原型和模型對應點的速度、加速度成比例，動力相似是原型和模型的作用力成比例。14、為什么要考慮水泵和虹吸管的安裝高度?答:因為吸水管內(nèi)存在負壓，安裝高度過高時，虹吸管最高處和水泵的進口處壓強可能小于水的汽化壓強，水在此處汽化，導致水流中斷發(fā)生空化空蝕現(xiàn)象。15、簡述堰流、閘孔出流的特點和區(qū)別。,答:堰流和閘孔出流都會壅高水位，都是急流，都是以局部水頭損失為主。堰流不受閘門影響，自由表面連續(xù);閘孔出流受閘門影響，自由表面不連續(xù)。16、筒述滲流模型。答:忽略全部土壤顆粒的存在，認為地下水的流動是連續(xù)的充滿整個滲流空間。17、簡述滲流基本定律----達西定律。答:v=kJ，它表明在均質孔隙介質中滲流流速與水力坡度的一次方成比例，并與土的性質有關。18、什么叫做粘滯性?粘滯性對液體運動起什么作用?答:當液體處在運動狀態(tài)時，若液體質點之間存在著相對運動，則質點間要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力抵抗其相對運動，這種性質叫做粘滯性。19、固體之間的摩擦力與液體之間的內(nèi)摩擦力有何原則上的區(qū)別?何為牛頓內(nèi)摩擦定律,該定律適用于何種液體?答:固體間的摩擦力只發(fā)生在接觸表面，與壓力無關，與接觸面積無關;而液體間的內(nèi)摩擦力發(fā)生在液體內(nèi)部所有具有相對運動的相鄰液層之間，與壓力無關但與接觸面積有關。牛頓內(nèi)摩擦定律為τ=udu20、為什么可以把液體當作“連續(xù)介質”?運用這個假設對研究液體運動規(guī)律有何意義?答:因為分子間的孔隙遠小于生產(chǎn)上我們所研究的液流尺度。運用這個假設可以把液流的物理量看作是空間和時間上的連續(xù)函數(shù)來進行分析。21、作用在液體上的力可以分為哪兩類?二者有何區(qū)別?試舉例說明。答:表面力是作用于表面與表面積成正比;質量力指通過所研究液體的每一部分質量而作用于液體的，大小與質量成正比的力。表面力:切力、壓力。質量力:重力、慣性力。22、靜水壓強有哪些特性?靜水壓強的分布規(guī)律是什么?答:靜水壓強的特性:①方向與受壓面垂直并指向受壓面;②作用在同一點上各方面的靜水壓強大小相等。分布規(guī)律:在靜止液體中，靜水壓強隨深度線性規(guī)律變化。23、什么叫壓力體?如何確定壓力體的范圍和方向。答:由靜水中曲線邊界上每一點引垂直于自由面的垂線形成的柱面和自由面組成的封閉柱體叫壓力體。壓力體周界由受壓曲面自身、液面或液面延長面、通過曲面的四個邊緣向液面或其延長面所做的鉛垂平面組成。當液體和壓力體位于曲面同側時，壓力方向向下;當液體和壓力體位于曲面異側時，壓力方向向上。24、“恒定流與非恒定流”，“均勻流與非均勻流”，“漸變流與急變流”等三個概念是如何定義的?他們之間有什么聯(lián)系?漸變流具有什么重要性質?答:恒定流:流場中的液體質點通過空間點時所有運動要素不隨時間的變化而變化。非恒定流:至少一個運動要素隨時間而變化均勻流:流線為平行的直線，流速大小和方向沿程不變。非均勻流:流線非平行的直線，流速大小或方向沿程改變。漸變流:流速大小或方向沿程逐漸改變。急變流:流速大小或方向沿程急劇改變。聯(lián)系:恒定流與非恒定流、均勻流與非均勻流，分別是針對時間和空間而言，運動要素是否改變來進行判斷的，判定標準不同。而急變流和漸變流是屬于非均勻流里的兩種不同情況。漸變流的流線近乎平行直線，其流動特性與均勻流類似，即①過水斷面的形狀、尺寸接近于沿程不變的平面;②各過水斷面的流速分布基本相同;③過水斷面上的動水壓強近似地符合靜水壓強分布規(guī)律。25、什么叫總水頭線和測壓管水頭線?水力坡度和測壓管坡度?均勻流的測壓管水頭線和總水頭線的關系怎樣?答:總水頭線是水流沿程各斷面總水頭頂端的連線。測壓管水頭線是沿水流方向各測點的測壓管液面的連線。水力坡度是沿程每單位距離的水頭損失。測壓管坡度是單位距離內(nèi)測壓管水頭線的降落值。均勻流的測壓管水頭線和總水頭線是相互平行的直線。26、能量方程中各項的幾何意義和物理意義是什么?幾何意義物理意義Z位置水頭單位勢能p/ρg壓強水頭單位壓能v2/2g流速水頭單位動能27、雷諾數(shù)Re具有什么物理意義?為什么可以起到判別流態(tài)(層流、紊流)的作用?試說明由層流向紊流過渡的物理過程。答:雷諾數(shù)表示慣性力與粘性力之比。層流時，慣性力不大，粘性力占主導，受粘性力的約束，流體質點做規(guī)則運行;紊流時，慣性力占主導，受到干擾形成渦體，當粘性力約束不了渦體時，流體質點互相摻混，所以用雷諾數(shù)可以判別流態(tài)。28、何謂有壓管?其水力特征是什么?答:有壓管是水沿管道滿管流動的水力現(xiàn)象，表現(xiàn)為管內(nèi)壓強高于大氣壓強。29、與有壓管流相比，明渠水流的主要特征是什么?答:水流表面為與大氣相接觸的自由表面。30、什么叫正常水深?它與渠道底坡、糙率、流量之間有何關系?答:明渠中發(fā)生均勻流時的水深稱為正常水深。正常水深與底坡成反比，與糙率成正比，與流量成正比。31、欲將產(chǎn)生均勻流的渠道中的流速減小，以減小沖刷，但流量仍然保持不變，試問有幾種方法可以達到此目的。答:降低底坡i，增大濕周x,增加糙率n。32、急流、緩流、臨界流各有哪些特點?答:急流:干擾波不能向上游傳播，正常水深低于臨界水深;緩流:干擾波能向上游傳播，正常水深高于臨界水深;臨界流:干擾波恰好不能向上游傳播，正常水深等于臨界水深。33、佛汝德數(shù)的物理意義是什么?為什么可以用它來判斷明渠水流的流態(tài)?答:佛汝德數(shù)的物理意義是表示過水斷面單位重量液體平均動能與平均勢能之比的2倍開平方。Fr=1,說明慣性力作用與重力作用相等，為臨界流;Fr>1，說明慣性力作用大于重力作用，慣性力對水流起主導作用，為急流;Fr<1,說明重力作用大于慣性力作用，重力作用對水流起主導，為緩流。34、什么叫斷面比能?它與斷面單位重量液體的總能量E有什么區(qū)別?答:以斷面最低點為基準面時的單位機械能稱為斷面比能(Es)。Es與E的區(qū)別:①Es與E兩者相差一個渠底高程，Es只是反映水流運動狀況的那部分能量。②能量損失的存在使得E總是沿程減小，但Es卻可能沿程減少、不變甚至增加。35、何謂斷面比能曲線?比能曲線有哪些特征?答:斷面比能曲線:當流量Q和過水斷面的形狀及尺寸一定時，斷面比能僅僅是水深的函數(shù)，即Es=f(h)，按照此函數(shù)可以繪出斷面比能隨水深變化的關系曲線。特征:斷面比能曲線為二次拋物線，下端以水平為漸近線，上端以第一卦限角平分線為漸近線，在K點取斷面比能最小值Emin,K點將曲線分為2支，下支Es隨h增加而減少，上支Es隨h增加而增加。36、什么叫水躍、波狀水躍、完全水躍?答:水躍:明渠水流從急流過渡到緩流，產(chǎn)生的水面突然躍起的特殊局部水力現(xiàn)象。波狀水躍:當1<Fr<1.7時，水躍表面形成一系列起伏不大的單波，最后消失。完全水躍:當1.7<Fr時，有表面旋滾的水躍。37、為什么可以利用水躍來消除能量?什么形式的水躍消能效率最高?答:在水躍段內(nèi)，水流運動要素急劇變化，水流紊動，混摻強烈，旋滾與主流間質量不斷交換，致使產(chǎn)生較大能量損失。稍微淹沒式水躍的消能效率最高。38、何謂堰流，堰流的類型有哪些?他們有哪些特點?如何判斷?答:頂部閘門完全開啟，閘門下緣完全脫離水面，水流從建筑物頂部自由下泄，稱為堰流。薄壁堰:δ/H<0.67，越過堰頂?shù)乃嘈螤畈皇苎呖埠穸鹊挠绊懀粚嵱醚?0.67<δ/H<2.5，水舌受到堰頂?shù)募s束和頂托；寬頂堰：2.5<δ/H<10,堰坎厚度對水流的頂托作用明顯。39、堰流計算的基本公式及適用條件?影響流量系數(shù)的主要因素有哪些?答:Q=mb√2gH2適用條件:過水斷面為矩形的薄壁堰流、實用堰流或寬頂堰流。流量系數(shù)m與水舌的收縮程度、斷面2的流速分布、堰的水頭損失等因素有關。40、淹沒溢流對堰流有何重要影響?薄壁堰、實用堰、寬頂堰的淹沒條件是什么?影響各種淹沒系數(shù)的因素有哪些?答:淹沒溢流會降低過水能力。實用堰的淹沒條件:下游水位高于堰頂(些>0.15，hg為從堰頂算起的下游水深)，且堰下游發(fā)生淹沒水躍。淹沒系數(shù)σ。取決于然、上(P2為下游堰高)。寬頂堰的淹沒條件:hs>0.8H0，淹沒系數(shù)c，隨相對淹沒系數(shù)的增大而減小。41、泄水建筑物下游常采用的水面銜接及消能措施有哪幾種?它們各自的水流特征是什么?答:底流消能:利用從急流過渡到緩流產(chǎn)生的水躍旋滾區(qū)中水流的強烈紊動來消能;挑流消能:把下泄水流挑射到遠離建筑物的地方，水流在空中跌落擴散，落入河道與水流產(chǎn)生碰撞，產(chǎn)生強烈紊動混摻，消耗大部分余能。面流消能:在泄水建筑物末端設置一較小挑角的垂直鼻坎，將下泄的高速水股引向下游水流的表層，并逐漸向下游擴散，使靠近河底的流速較低，同時由于下游水位高于坎頂，故在坎后的主流區(qū)下部形成激烈的旋滾消耗下泄水流的能量。42、怎樣判別堰、閘下游水流銜接形式(即確定水躍位置),可能有哪三種形式的水躍產(chǎn)生?答:遠驅式水躍:ht<hco2臨界水躍:ht=hco2淹沒式水躍:ht>hah:下游河道中的水深;hco2:躍后水深(hco1為躍前水深)。43、在什么情況下，堰、閘下游需要修建消力池?答:當堰、閘為中低水頭，下游出現(xiàn)遠驅式水躍，且地質條件較差時需要修建消力池。44、什么叫水擊?有壓管道中的水擊現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的?答:在有壓管路中，由于某種外界原因(如閥門突然關閉，水泵機組突然停機等)，使得流速發(fā)生突然變化，從而引起壓強急劇升高和降低的交替變化，這種水力現(xiàn)象稱為水擊。當閥門突然關閉時，靠近閥門處的水流流速瞬間變?yōu)榱?，但是管?nèi)遠離閥門處的水流由于慣性仍然保持的原流速向閥門流動，并且壓縮其與閥門之間的水流使其壓力突然升高，管壁膨脹;當管內(nèi)水流全部靜止后，管內(nèi)壓強已高于管外壓強，在壓強差的作用下，管內(nèi)水流開始向水池倒流，管內(nèi)逐漸恢復發(fā)生水擊前的正常狀態(tài);當管內(nèi)壓強恢復正常后，由于慣性作用，水流繼續(xù)向水池倒流，但閥門關閉，沒有水流補充，因此靠近閥門處的水流被迫停止流動壓強降低，水體膨脹，管壁收縮;當管內(nèi)水流逐漸全部靜止后，由于管內(nèi)外壓強差的作用，池內(nèi)水流又再次流向管內(nèi)，管內(nèi)壓強又逐漸恢復到正常狀態(tài)。45、什么叫水擊相、周期?水擊相在水擊計算中的作用是什么?答:水擊波在管中往返一次所需的時間稱為水擊波的相(2),周期為2倍水擊波的相長(T=2lc46、什么是直接水擊,什么是間接水擊?各有什么特點?答:閥門關閉時間Ts<2lc為直接水擊，閥門處可能產(chǎn)生的最大水擊壓強值不會受到反射波的影響，其產(chǎn)生的水擊壓強數(shù)值很大;Ts>2lc為間接水擊，減壓波和閘門47、用解析法分析液體質點運動的基本方法有哪兩種?為什么我們常采用歐拉法?答:拉格朗日法和歐拉法。因為拉格朗日法是通過個別液體質點的運動來研究整個液體運動的規(guī)律，而個別液體質點的運動軌跡非常復雜，其規(guī)律難以掌握，并且在.實際問題分析中我們并不需要知道每個質點的運動情況，所以常采用歐拉法。48、什么叫時變加速度?什么叫位變加速度?答:時變加速度:表示在每個固定點上流速對時間的變化率;位變加速度:表示流速隨坐標的變化率。49、液體運動的基本形式有哪幾種?寫出它們的數(shù)學表達式。答:平移:線變形:角變形:旋轉角速度:50、什么無渦流?什么叫有渦流?它們的基本特征是什么?判別條件是什么？答:無渦流:液體流動時每個液體質點都不存在繞自身軸的旋轉運動。如果液體質點的旋轉角速度都等于零，則為無渦流。有渦流:液體流動時有液體質點存在繞自身軸的旋轉運動。如果液體質點存在不等于零的旋轉角速度，則為有渦流。51、連續(xù)性方程__________________________對可壓縮液體或非恒定流動是否成立，為什么?答:原式只適用于不可壓縮液體(恒定或非恒定)的流動。對于可壓縮液體的恒定流，方程應為_________________________________;而對于可壓縮液體的非恒定流，方程應為____________________________________________________________________________52、何謂有勢流?有勢流與有渦流本質區(qū)別是什么?答:無渦流一定有流速勢存在，所以也稱為勢流。有勢流與有渦流本質區(qū)別是:有勢流為不考慮粘滯性的理想液體，有渦流為考慮粘滯性的實際液體。53、勢函數(shù)和流函數(shù)存在的充分必要條件是什么?答:滿足不可壓縮液體的連續(xù)性方程。54、什么叫流網(wǎng)，流網(wǎng)的特征是什么?繪制流網(wǎng)的原理是什么?答:流網(wǎng):由一簇流線與一簇等勢線在平面所交織的網(wǎng)格。流網(wǎng)特征有:①流網(wǎng)是正交網(wǎng)格;②流網(wǎng)中每-網(wǎng)格的邊長之比，等于流速勢函數(shù)φ和流函數(shù)ψ增值之比;③對于曲邊正方形網(wǎng)格，任意兩條流線間的單寬流量為常量。繪制流網(wǎng)的原理:流網(wǎng)中的每個網(wǎng)格均為曲線正方形原理:自由表面是一條流線，而等勢線垂直于流線。根據(jù)入流斷面何處流斷面的已知條件來確定斷面上流線的位置。55、滲流的基本定律是什么?寫出數(shù)學表達式并說明其物理意義。答:達西定律:v=k]。它表明在均勻孔隙介質中滲流流速與水力坡度的一次方成正比，且與土的性質有關。56、何謂滲透系數(shù)?它的物理意義是什么?怎樣確定滲透系數(shù)值?答:滲透系數(shù):綜合反映土壤透水能力的系數(shù)。物理意義:水力坡度J=1時的流速。滲透系數(shù)的大小主要取決于土的顆粒形狀、大小、不均勻系數(shù)及水溫等，可通過經(jīng)驗法、室內(nèi)測定法、野外測定法等方法確定滲透系數(shù)值。57、什么叫浸潤線?浸潤線的基本微分方程的形式是什么?答:浸潤線:滲透水流表面與土壩橫斷面的交線。浸潤線的基本微分方程:Q=kA(i-d?ds58、什么叫普通完全井、不完全井?寫出普通井浸潤曲線方程。答:普通完全井:井底直達不透水層;不完全井：井底未達到不透水層。普通完全井的浸潤線方程:z59進行水工模型試驗的目的是什么?理論基礎是什么?答:目的:水力模型試驗一般是將設計中或已建成的工程或其一部分作為原型，按照相似原理將其縮小為模型，在實驗室條件下進行水流試驗，觀察水流現(xiàn)象并進行水力要素量測，試驗數(shù)據(jù)和結果可按相似原理引申至原型，從而對原型工程運行時出現(xiàn)的現(xiàn)象進行預測。理論基礎:水力相似基本原理。60、什么叫相似原理?兩種水流力學相似必須滿足的條件是什么?答:相似原理是指組成模型的每個要素必須與原型的對應要素相似，在流動現(xiàn)象中若兩種流動相似，一般應滿足幾何相似，運動相似，動力相似。61、重力相似準則的相似條件是什么?比尺換算關系是什么?答:重力相似準則的相似條件是模型和原型流動的弗洛德數(shù)相等，即Frp=Frm=up2比尺換算關系:λn為糙率比尺、Cl為長度比尺。流速比尺:Cv=2.5流量比尺:Cq=2q5時間比尺:Ct=2Q.5作用力比尺:Cf=Apq62、何為等壓面，等壓面的性質有哪些?答:由壓強相等的各點所組成的面稱為等壓面。等壓面上，質量力所做的功等于零，且任意點處的質量力與等壓面正交。63、簡述流線和跡線的基本概念。流線具有哪些基本特征?答:流線是同一時刻與許多質點的流速矢量相切的空間曲線。跡線是同一質點在一個時段的運動軌跡線。流線的基本特征有:①流線不能相交也不能轉折;②在恒定流情況下，流線的形狀、位置不隨時間變化;而在非恒定流時，速度隨時間變化，一般流線也會隨時間變化;③流線簇的整體形狀與約束水流的固體邊界形狀有關;④流線簇的疏密程度直接反映該時刻流場中各點的流速大小。64、在閥門關閉時的水擊波傳播過程中，繪制進口斷面處流速隨時間的變化關系(一個周期)65、要做到模型與原型的水流現(xiàn)象相似，并且把模型試驗結果應用于原型，則模型與原型須做哪幾方面的相似。試簡要敘述。答:要做到流動相似，就要做到幾何相似、運動相似、動力相似。幾何相似:是指流場的幾何形狀相似，相應長度成比例，角度相等，邊界性質相同。運動相似:是指流場速度大小成比例，方向相同。動力相似:是指流場中各種成分的力大小成比例，方向相同，且力的相似比例系數(shù)相同。66、什么是連續(xù)介質?答:認為液體是由無數(shù)沒有微觀運動的質點所組成，沒有空隙存在的連續(xù)體，并且表征液體運動的各物理量在時間和空間上也是連續(xù)分布的。67、什么是短管與長管?答:短管:局部水頭損失、流速水頭與沿程水頭損失相比不能忽略的，必須要同時考慮的管道。長管:沿程水頭損失起主要作用，局部水頭損失、流速水頭可以忽略的管道。68