水力学思考题.doc

Ⅰ 思考题：
0.1 质量、重量、密度、容重的定义，密度和容重间存在着什么关系？各物理量的量纲和量测单位是什么？
0.2 什么叫做粘滞性？粘滞性对液体运动起什么作用？
0.3 固体之间的磨擦力与液体之间的内磨擦力有何原则上的区别？何谓牛顿内磨擦定律，该定律是否适用于任何液体？
0.4 什么是理想液体？理想液体与实际液体的根本区别何在？
0.5 为什么可以把液体当作“连续介质”？运用这个假设对研究液体运动规律有何意义？
0.6 作 6 作用于液体上的力可以分为哪两类？二者有何区别？试举例说明之。
思考题：
1.1 静水压强有哪些特性？静水压强的分布规律是什么？
12 试分析图中压强分布图错在哪里？

图1.2
1.3 何谓绝对压强，相对压强和真空值？它们的表示方法有哪三种？它们之间有什么关系？
1.4 图示一密闭水箱，试分析水平面A－A，B－B，C－C是否皆为等压面？何谓等压面？等压面的条件有哪些？

图1.4
1.5 一密闭水箱（如图）系用橡皮管从C点连通容器Ⅱ，并在A、B两点各接一测压管问。
（1） AB两测压管中水位是否相同？如相同时，问AB两点压强是否相等？
（2） 把容器Ⅱ提高一些后，p0比原来值增大还是减小？两测压管中水位变化如何？

图1.5
1.6 什用6 什么叫压力体？如何确定压力体的范围和方向？
思考题：
2.1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？
2.2 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，问此时的水流是否符合A1V1＝AaVa的连续方程？为什么？

图2.2
2.3 能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？
2.4 关于水流去向问题，曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”，“水是由压力大的地方向压力小的地方流”，“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗？试用基本方程式论证说明。
2.5 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压 管水头线和总水头线的关系怎样？
2.6 总流的动量方程式为＝Q（－），试问：
（1）中都包括哪些力？
（2）如果由动量方程式求得的力为负值说明什么问题。
思考题：
3.1 雷诺数Re具有什么物理意义？为什么可以起到判别流态（层流、紊流）的作用？试说明由层流向紊流过渡的物理过程。
3.2 层流及紊流各有什么特点？如何判别其流态？
3.3 何谓“层流底层”？它与雷诺数有何关系？它的厚度对沿程水头损失有何影响？
3.4 紊流中存在脉动现象，具有非恒定流性质，但又是恒定流，其中有无矛盾？为什么？
3.5 试根据尼古拉兹试验说明影响沿程阻力系数的因素及与谢才系数C之间有什么关系？试写出你所知道的计算C的经验公式。
3.6 有一圆管如3.1图所示，长度L，水头H，沿程水头损失系数，流动处于阻力平方区（不计局部损失），现拟将管道延长（d不变）L，试问水平伸长L和转弯延长L，哪一种布置流量较大？

图3.1
思考题：
4.1 何谓有压管流？其水力特征是什么？
4.2 长管、短管是怎样定义的？判别标准是什么？如果某管道是短管，但想按长管公式计算，怎么办？
4.3 如图所示，两简单管道：（a）图自由出流，（b）图淹没出流，若两管道的作用水头H，管长L，管径d及沿程阻力系数均相同，试问：
（1） 两管中通过的流量是否相同？为什么？
（2） 两管中各相应点的压强是否相同？为什么？

图4.3
4.4 图示A、B、C为三条高程不同的坝身泄水管，其管径d、长度L，沿程阻力系数均相同，试问它们的泄流量是否相同？为什么？

图4.4
思考题：
5.1 与有压管流相比，明渠水流的主要特征是什么？
5.2 明渠均匀流的特点是什么？产生条件又是什么？
5.3 如下图示的各种长渠中，糙率沿程不变，试从力学的观点分析是否可能产生均匀流动。

图5.3
5.4 什么叫正常水深？它与渠道底坡、糙率、流量之间有何关系？
5.5 今欲将产生均匀流的渠道中的流速减小，以减小冲刷，但流量仍然保持不 变，试问有几种方法可以达到此目的。
思考题：
6.1 明渠水流有哪三种流态，是如何定义的，判别标准是什么？
6.2 急流、缓流、临界流各有哪些特点？
6.3 佛汝德数的物理意义是什么？为什么可以用它来判别明渠水流的流态？
6.4 什么叫断面比能？它与断面单位重量液体的总能量E有何区别？
6.5 何谓断面比能曲线？比能曲线有哪些特征？

图6.5
6.6 若渠道断面形状，尺寸一定，只使得流量比原来的流量Q1增大为Q2（即Q2＞Q1），试在同一图上绘出比能曲线，比较那一个的临界水深大；如果只增大底坡，hK又怎样变化？

图6.6

6.7 陡坡、缓坡、临界坡是怎样定义的？如何判别渠道坡度的陡缓？
6.8 缓坡渠道只能产生缓流，陡坡渠道只能产生急流，对吗？缓流或急流为均匀流时，只能分别在缓坡或陡坡上发生，对吗？
思考题：
7.1 什么叫水跃、波状水跃和完全水跃？
7.2 实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？向前移动还是向后移动？为什么？

图7.2
7.3 为什么可以利用水跃来消除能量？什么形式的水跃消能效率最高？
思考题：
8.1 何谓堰流，堰流的类型有哪些？它们有哪些特点？如何判别？
8.2 堰流计算的基本公式及适用条件？影响流量系数的主要因素有哪些？
8.3 下图中的溢流坝只是作用水头不同，其它条件完全相同，试问：流量系数哪个大？哪个小？为什么？

图8.2
8.4 淹没溢流对堰流有何重要影响？薄壁堰、实用堰及宽顶堰的淹没条件是什么？影响各种淹没系数的因素有哪些？
8.5 试分析在同样水头作用下，为什么实用剖面堰的过水能力比宽顶堰的过水能力大？
思考题：
9.1 泄水建筑物下游常采用的水面衔接及消能措施有哪几种？它们各自的水流特征是什么？
9.2 怎样判别堰、闸下游水流衔接形式（即确定水跃位置），可能有哪三种形式 的水跃产生？
9.3 在什么情况下，堰、闸下游需要修建消力池？如何确定消力池的深度及长度。
思考题：
10.1 什么叫水击？有压管道中的水击现象是怎样发生的？
10.2 什么叫水击相，周期，水击相在水击计算中的作用是什么？
10.3 什么是直接水击？什么是间接水击？各有什么特点？
思考题：
11.1 明渠非恒定流的主要特征有哪些？
11.2 明渠非恒定流波动的物理本质是什么？
11.3 写出明渠非恒定渐变流的能量方程，试说明其各项的物理意义。
思考题：
12.1 用解析法分析液体质点运动的基本方法有哪两种？为什么我们常采用欧拉法？
12.2 什么叫时变加速度，什么叫位变加速度？

12.3 液体运动的基本形式有哪几种？写出它们的数学表达式？
12.4 什么叫无涡流？什么叫有涡流？它们的基本特征是什么？判别条件是什么？
12.5 连续性方程，对可压缩液体或非恒定流动是否成立，为什么？
12.6 写出纳维埃——司托克斯方程并说明它的物理意义是什么？适用条件是什么？
思考题：
13.1 什么叫边界层？边界层液流有哪些特点？
13.2 何谓边界层分离？产生边界层分离的原因是什么？

图13.2
13.3 液体对所绕物体的阻力是由哪两部分组成？与哪些因素有关？
思考题：
14.1 何谓有势流？有势流与有涡流本质区别是什么？
14.2 有势流的特点是什么研究平面势流有何实际意义？
14.3 势函数和流函数存在的充分必要条件是什么？
14.4 什么叫流网，流网的特征是什么？绘制流网的原理是什么？
14.5 利用流网图可以进行哪些基本计算？

思考题：
15.1 什么叫渗流？什么叫孔隙介质？
15.2 水在土壤中的存在形式有哪几种？其运动特征是什么？参与地下水运动，主要是什么形态的水流？
15.3 渗流的基本定律是什么？写出数学表达式并说明其物理意义？
15.4 何谓渗透系数？它的物理意义是什么？怎样确定渗透系数值？
15.5 什么叫浸润线，浸润线的基本微分方程的形式是什么？
15.6 什么叫普通完全井，什么叫不完全井？写出普通井浸润曲线方程。
思考题：
18.1 进行水工模型实验的目的是什么？理论基础是什么？
18.2 什么叫相似原理？两种水流力学相似必须满足的条件是什么？
18.3 重力相似准则的相似条件是什么？比尺换算关系是什么？

9