合聚咖

合聚咖

水力学简答(精简)

admin

第二章 静力学

1. 等压面是什么?等压面具有哪些性质?等压面是压强相等的点组成的面。性质包括:1)等压面与质量力正交;2)质量力只有重力作用的流体的等压面是水平面;3)等压面就是等势面;4)自由液面和液体与液体的交界面是等压面。

2. 绝对压强和相对压强是什么?绝对压强是以绝对真空为基准的压强,相对压强是以当地大气压强为基准的压强。

3. 压力体的构成是什么?如何确定实压力体和虚压力体?压力体构成包括:1)曲面本身;2)自由液面或自由液面的延长面;3)曲面边缘向自由液面或自由液面的延长面所引的垂面。实压力体与曲面相接处存在液体时,压力方向向下;否则为虚压力体,压力方向向上。

第三章 动力学

1. 什么是迹线和流线?流线的性质如何?迹线是流体质点经过的轨迹线。流线是某一瞬时流场中的一簇光滑曲线,曲线上的流体质点的速度方向与曲线的切线方向一致。性质包括:流线不交叉、不分支。

2. 均匀流具有哪些特征?在过水断面上,流量、流速分布、平均流速相同;过流断面上动水压强分布均匀。

3. “恒定流与非恒定流”,“均匀流与非均匀流”,“渐变流与急变流”如何定义?恒定流是指流速、流量等参数不随时间变化;均匀流指流速、流量等参数沿流程不变;渐变流指流速、流量等参数沿流程变化平缓;急变流指流速、流量等参数沿流程突变。

4. 用能量方程解释飞机的升力是如何产生的?飞机机翼上凸下凹,空气流经机翼时,上侧流速大,压力小;下侧流速小,压力大,形成压力差,产生升力。

5. 用伯努利能量方程解释为什么炎热夏天火车开动后车厢内会有风从两侧吹进?火车开动使车厢内空气流速增加,压强减小,与周围空气形成压力差,空气被吸入车厢。

6. 总流能量方程的物理意义是什么?各项物理意义有哪些?物理意义是水流只能从总机械能大的地方流向总机械能小的地方。各项物理意义包括:位能、压能、势能、动能和总机械能。

7. 用流体力学原理说明火车进站时人们需远离站台边缘的原因。由于伯努利方程,靠近车体的空气流速大,压强小,人体会产生压力差,需远离站台边缘。

8. 试用能量方程解释闷热无风夏天火车运行时,风如何从两侧车窗徐徐吹进。火车运行时,车窗附近空气流速大,压强小,与周围空气形成压力差,空气被吸入车窗。

第四章 能量损失

1. 什么是水力半径和湿周?水力半径是过流断面与湿周的比。湿周是过流断面与固体边界相接处的周界线。

2. 层流和湍流的区别及雷诺数的判断?层流是流速小,流层间互不干扰;湍流是流速大,流层间相互掺混。雷诺数大于2000属于湍流,小于等于2000属于层流。

3. 输水管流量、水温一定时,随管径变化雷诺数如何?流量、水温一定时,随管径增大,雷诺数减小。

4. 并联管路的特点有哪些?流量叠加,各支管阻力损失相等,阻抗平方根的倒数之和等于各支管阻抗平方根倒数之和。

5. 孔口管嘴出流的区分及当水深和孔径相同时流量和流速的比较?孔口出流适用于薄壁孔口,管嘴出流适用于外接管路。孔口出流流量小于管嘴出流流量,流速大于管嘴出流。

6. 什么是水击?减小水击压强的措施有哪些?水击是压力管道中压强急剧增减的现象。减小水击压强措施包括延长启闭时间、缩短管道长度、建立调压室、减小流速。

第六章 绕流

1. 势函数与流函数的性质?势函数与流函数是描述流场的重要函数,具有各自特定的性质。

第六章 明渠恒定均匀流

1. 明渠均匀流的特性和形成条件是什么?特性包括过水断面形状不变、流量、流速、动能修正系数和流速水头不变。形成条件包括恒定流、无支流汇出、正坡长渠道、无局部干扰、粗糙系数不变。

2. 正常水深的定义及其与哪些因素有关?正常水深是发生均匀流时的水深,与流量、底坡、粗糙度、断面形状和尺寸有关。

3. 水力最佳断面的定义及梯形水力最佳断面的条件?水力最佳断面是使能量损失最小的断面。梯形水力最佳断面条件为底宽与水深比与边坡系数有关。

4. 允许流速在明渠均匀流中的校核意义是什么?校核意义在于确保渠道安全运行,避免发生冲刷或淤积。

5. 淤积与冲刷的定义及影响因素?淤积是水流挟带的沉积物逐渐积累的过程,影响因素包括流速、泥沙含量、断面形状等;冲刷是水流侵蚀河床、堤岸等的过程,影响因素包括流速、水深、泥沙特性等。

6. 渠道水力计算中涉及的流态判别标准有哪些?包括缓流与急流、渐变流与急变流、层流与湍流、均匀流与非均匀流。

7. 佛汝得数(Fr)的表达式和物理意义是什么?佛汝得数是判别明渠水流流态的关键参数,表达式为Fr = v / √(g * h),其中v为流速,g为重力加速度,h为水深。其物理意义在于反映流速与水深、重力加速度的关系。

8. 临界水深和临界底坡的定义及其与哪些因素有关?临界水深是指使水流从均匀流转变为非均匀流的水深,临界底坡是使水流从缓流转变为急流的底坡。两者与渠道宽度、底坡、糙率等因素有关。

9. 缓坡、陡坡、临界坡的定义及其实际意义?缓坡指的是底坡较小,水流平稳;陡坡指的是底坡较大,水流速度快;临界坡是水流从缓流向急流过渡的坡度。实际意义在于指导渠道设计时考虑水流稳定性。

10. 缓流与急流、渐变流与急变流的概念有何区别?缓流指流速变化平缓,急流指流速变化急剧;渐变流指流速变化逐渐,急变流指流速变化突然。

11. 佛汝得数的运动学意义、力学意义、物理意义分别是什么?运动学意义在于反映流速分布,力学意义在于表示惯性力与重力的相对大小,物理意义在于作为判别水流流态的关键参数。

12. 水跃的特征和产生的条件是什么?水跃是水流从急流过渡到缓流的过程,特征包括水头落差、水流速度减小、能量损失。产生的条件为水流速度超过临界流速。

13. 在其他条件相同的情况下,当跃前水深变化时,跃后水深如何变化?跃后水深根据跃前水深、水跃特征和水流能量变化而变化,可能减小或增大。

14. 棱柱体渠道非均匀流水面曲线的分析和衔接的基本规律是什么?棱柱体渠道非均匀流水面曲线的变化规律受底坡、糙率和流量等因素影响,衔接规律包括水面线的平滑过渡和可能的跃升或跌落。

15. 分析棱柱体渠道非均匀流水面曲线时,如何判断水面线变化趋势?判断趋势需综合考虑流速、水深、底坡等参数的变化,分析水跃、急变流等特殊现象。

16. 陡坡、缓坡、临界坡的定义及其如何判别渠道坡度的陡缓?陡坡指的是底坡陡峭,缓坡指的是底坡平缓,临界坡是水流从缓流向急流过渡的坡度。判别方法包括直接测量底坡角度或通过计算佛汝得数等。

17. 为什么水跃可以消除能量?水跃通过水流从急流过渡到缓流,使动能转化为势能,从而实现能量的释放或储存。

18. 何种形式的水跃消能效率最高?薄壁堰、实用堰及宽顶堰等特定形式的水跃在设计时能提高消能效率,具体取决于堰型、底坡、水深等条件。

19. 湿周与水力半径的定义及其在渠道设计中的应用?湿周是过流断面与固体边界相接处的周界线,水力半径是过流断面与湿周的比。在渠道设计中,湿周用于计算水力损失,水力半径用于评估流体流动的效率。

20. 渗透系数k的定义及其如何确定?渗透系数k是反映土壤或岩石渗透能力的参数,可通过渗透试验、现场测量或参考资料确定。

21. 棱柱体明渠渐变流水面曲线的分析规律是什么?水面曲线的分析规律涉及流速分布、水深变化、底坡等因素,反映了非均匀流的流动特性。

22. 渠道设计中的水力学原理有哪些?水力学原理包括能量守恒、流体动力学方程、水力损失计算、流态判别等,是渠道设计的基础。

23. 渠道坡度陡缓的判断方法及其实际意义?判断方法包括直接测量、计算佛汝得数等,实际意义在于指导渠道设计、水流稳定性及防冲刷与淤积。

24. 堰流和闸孔出流的异同及判别方法?两者都是水流从高处自由落下的现象,不同在于堰流有固定的堰体限制,闸孔出流无固定限制。判别方法通过观察水流形态、堰体结构等特征。

25. 宽顶堰的过流能力与水头的关系及其影响因素?过流能力与水头呈非线性关系,影响因素包括堰高、底宽、糙率等。

26. 淹没溢流对堰流的影响及其淹没条件?淹没溢流影响堰流的能量传递和水位控制,具体条件包括堰体淹没深度、溢流形式等。

27. 渗流模型的定义及其与实际渗流的异同?渗流模型是对实际渗流过程的简化和抽象,以数学方程描述渗流现象,简化了实际渗流的复杂性。

28. 渗透系数k与哪些因素有关?渗透系数k受到土壤类型、结构、孔隙率、水的物理性质等影响,是评估渗流能力的关键参数。

29. 渠道设计中考虑水力学原理的重要性?在渠道设计中,考虑水力学原理能够确保渠道的安全、稳定、高效运行,包括合理分配水流量、控制流速、减少能量损失等。