流体力学作业4答案.doc

作业4 答案 (第7章、第8章、第9章、第10章) 第7章 一、选择题 1. 对于管道无压流，当充满度分别为（ B ）时，其流量和速度分别达到最大。 A. 0.5, 0.5 B. 0.95, 0.81 C. 0.81, 081 D. 1.0, 1.0 对于a, b, c三种水面线，下列哪些说法是错误（ A ）（ C ） A．所有a、c型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。 B．所有b型曲线都是壅水曲线，即，水深沿程增大。 C．所有a、c型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减小。 D．所有b型曲线都是降水曲线，即，水深沿程减小。 3. 跌水的形成条件是（ D ） A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流 C.从缓流过渡到急流 D.从缓流过渡到缓流 4．水跃的形成条件是（ C ） A.从急流过渡到急流 B.从急流过渡到缓流 C.从缓流过渡到急流 D.从缓流过渡到缓流 5．两段长直的棱柱形渠道，通过的流量相同,（ B ） A.粗糙系数不同（ ），其他参数相同（，则 B.底坡不同（），其他参数相同（，则 C.底宽不同（），其他参数相同（，则 D.边坡系数不同（），其他参数相同（，则 6. 一梯形断面渠道，底宽b=2m，边坡系数m=1.0，明渠中的水深h=0.5m, 则湿周、水力半径R分别为（ D ） A. 3.414, 0.366 B. 3.5, 0.30 C. 3.414, 0.30 D. 3.5, 0.366 二、判断题 1、缓流一定是均匀流，急流一定不是均匀流。 （ 错误 ） 2、断面单位能量沿程可大、可小，或者不变。（ 错误 ） 3、明渠中均匀流一定是恒定流。（ 正确 ） 4、明渠水流，从缓流到急流发生水跃。( 正确 ) 5．谈到某水流是临界流、急流、缓流,这是以明渠断面尺寸、流量一定为前题而讲的。 （ 错误 ） 明渠水流的测压管水头线不可能沿程上升。（ 正确 ） 三、简答题 1、简述明渠均匀流的水力特征及其形成条件。 答: 明渠均匀流的水力特征: （1） 底坡线，水面线，总线头线三线平行，即， （2）水深，过水断面面积A，断面平均流速及断面流速分布沿程不变。 明渠均匀流形成条件： ① 流量恒定。 ② 必须是长直棱柱形渠道，糙率不变。 ③ 底坡不变。 简述明渠水流的三种流态及其四个判别方法及标准。 答: 明渠水流分为缓流、急流、临界流。 个判别方法有： ① 干扰波：波速C=，=C为临界流，c为缓流，c为急流； ② 弗劳德数：弗劳德数Fr=，Fr=1临界流，Fr〈 1 缓流，Fr〉1 急流； ③ 临界水深： 缓流，临界流， 急流， ④ 临界底坡：缓流，临界流，急流。 3. 写出佛劳德数的表达式，并说明其物理意义。 答: 弗劳德数Fr= ，物理意义是:反映动能与势能之比。 为什么要引入断面单位能量的概念？ 答: 引入断面单位能量，目的是分析水面曲线的变化规律和建立临界流方程。 5. 简述明渠恒定非均匀流的水力特征。 答: ①过水断面面积A，水深，沿程改变。即 ②底坡线，水面线，总线头线三线不再平行，即， 作图题 (略) 下面为长直棱柱形渠道，n不变，试定性绘出可能出现的水面曲线型式。 计算题 某输水渠道，沙质土壤，岸边有杂草，糙率系数n=0.025, 底坡I=0.002, 断面为梯形，边坡系数m=1.0。 按水力最优断面设计，通过流量Q=0.8m3/s, 试确定其断面尺寸。 解: （1）按水力最优断面条件计算宽深比。 （2）计算相关水力要素：过流断面积、水力半径。代入流量基本公式解出水深。 （3）求出底宽。 答案： 有两段矩形断面渠道相连，通过流量Q=2.8m3/s，底宽b=2m, 混凝土衬护，n=0.015, i1=0.012, i2=0.0008。这两段渠道是否为水跃衔接？若是水跃衔接，是何种形式水跃？并定性绘图表示。 解: （1）（计算临届水深、临界底坡）判断两矩形断面渠道是急流还是缓流，确定是否为水跃衔接。（答案：是） （2）计算（或查附录C）求正常水深，把视为跃前水深，求跃后水深与比较。 答案：远驱式水跃 第8章 选择题 1．实用断面堰常常设计成真空堰，其目的是（ B ） （a）减小水流对坝面的冲刷 （b）提高过流能力 （c）减小空化空蚀 （d）节省建筑材料 2、小桥过流与（ C ）具有相同的水力特征。 （a）薄壁堰流 （b）宽顶堰流 （c）实用断面堰流 （d）闸孔出流 3. 宽顶堰形