江蘇自學(xué)考試水力學(xué)教材大綱
一、課程性質(zhì)及其設(shè)置目的與要求
水力學(xué)課程是江蘇省高等教育自學(xué)考試建筑工程專業(yè)(獨(dú)立本科段)的必修課程,是為培養(yǎng)和檢驗(yàn)應(yīng)考者有關(guān)液體基本物理特性、水靜力學(xué)、水動力學(xué)基本概念、基本理論及其在工程中實(shí)際應(yīng)用技能而設(shè)置的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。
水力學(xué)是建筑工程專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,它的任務(wù)是研究液體(主要是水)的平衡和機(jī)械運(yùn)動規(guī)律及其實(shí)際應(yīng)用。水力學(xué)所研究的基本規(guī)律,一是關(guān)于液體平衡的規(guī)律,即液體處于靜止或相對平衡狀態(tài)時,作用于液體上各種力之間的關(guān)系;二是關(guān)于液體運(yùn)動的規(guī)律,即液體在運(yùn)動狀態(tài)時,作用于液體上的力與運(yùn)動要素之間的關(guān)系及液體的運(yùn)動特性與能量轉(zhuǎn)換關(guān)系等。因研究液體平衡和機(jī)械運(yùn)動規(guī)律時,要應(yīng)用有關(guān)力學(xué)系平衡定理、動量定理、動能定理等,所以物理學(xué)、理論力學(xué)及高等數(shù)學(xué)的知識是學(xué)習(xí)水力學(xué)課程的必要基礎(chǔ)。
設(shè)置本課程的目的要求是:使應(yīng)考者掌握水的平衡和水流運(yùn)動的一般規(guī)律及有關(guān)基礎(chǔ)理論,流動阻力和水頭損失以及有壓管道流動,明渠水流和滲流的基本概念、基本理論和計(jì)算方法,同時掌握一定的試驗(yàn)技術(shù)和操作技能,為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事專業(yè)技術(shù)工作及科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
二、考核目標(biāo)
緒 論
考核要求:
(一)水力學(xué)的任務(wù)及研究對象
1、理解:水力學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)和研究對象。
(二)液體的主要物理性質(zhì)
1、理解:液體的基本物理性質(zhì),如慣性、質(zhì)量與密度,萬有引力特性與重力,壓縮性與壓縮率,表面張力。
2、掌握:液體粘滯性的定義,牛頓內(nèi)摩擦定律,動力粘度與運(yùn)動粘度。
3、應(yīng)用:利用牛頓內(nèi)摩擦定律計(jì)算液體的切應(yīng)力等。
?。ㄈ┻B續(xù)介質(zhì)與理想液體的概念
1、理解:連續(xù)介質(zhì)與理想液體的概念
(四)作用于液體上的力
1、理解:按力的物理性質(zhì)分類及按力的作用特點(diǎn)分類
2、掌握:表面力和質(zhì)量力的基本特性及度量。
第一章 水靜力學(xué)
考核要求:
?。ㄒ唬╈o水壓強(qiáng)及其特性
1、理解:靜水壓力與靜水壓強(qiáng)概念及單位。
2、掌握:靜水壓強(qiáng)的兩個主要特性。
(二)液體平衡微分方程式及其積分
1、理解:液體平衡微分方程的作用及其推導(dǎo)。
2、掌握:液體平衡微分方程及其物理意義。
?。ㄈ┑葔好?/p>
1、理解:等壓面定義。
2、掌握:等壓面的兩個重要性質(zhì)。
?。ㄋ模┲亓ψ饔孟蚂o水壓強(qiáng)的基本公式
1、理解:靜止液體概念。
2、掌握:靜水壓強(qiáng)基本公式及其物理意義,連通容器內(nèi)等壓面的分析。
3、應(yīng)用:利用靜水壓強(qiáng)基本公式進(jìn)行壓強(qiáng)計(jì)算。
?。ㄎ澹追N質(zhì)量力同時作用下的液體平衡
1、理解:相對平衡概念,幾種質(zhì)量力同時作用下的液體平衡分析方法。
?。┙^對壓強(qiáng),相對壓強(qiáng),真空度
1、理解:絕對壓強(qiáng),相對壓強(qiáng),真空及真空度概念。
2、掌握:各種壓強(qiáng)的表示及相互換算關(guān)系。
3、應(yīng)用:分析計(jì)算各種壓強(qiáng)問題。
?。ㄆ撸簭?qiáng)的測量
1、理解:壓強(qiáng)測量的水力學(xué)原理。
2、掌握:測壓管、U形測壓計(jì)和差壓計(jì)原理及其使用方法和計(jì)算公式。
3、應(yīng)用:利用各種測壓方法進(jìn)行壓強(qiáng)、壓差的量測計(jì)算。
(八)壓強(qiáng)的液柱表示法,水頭與單位勢能
1、理解:壓強(qiáng)的各種單位表示,水頭和單位勢能概念。
2、掌握:壓強(qiáng)的各種單位之間的換算。
?。ň牛┳饔糜谄矫嫔系撵o水總壓力
1、理解:靜水壓強(qiáng)與靜水總壓力概念。
2、掌握:靜水壓強(qiáng)分布圖的繪制,作用于矩形平面和任意平面上的靜水總壓力和壓力中心位置的計(jì)算。
3、應(yīng)用:計(jì)算作用于平面上的靜水總壓力及壓力中心位置。
?。ㄊ┳饔糜谇嫔系撵o水總壓力
1、理解:作用于曲面上的靜水壓強(qiáng)分布圖,靜水總壓力的分解。
2、掌握:水平分力計(jì)算,壓力體的繪制,垂直分力計(jì)算和方向確定。
3、應(yīng)用:確定作用在曲面上的靜水總壓力的大小和方向。
第二章 液體運(yùn)動的流束理論
考核要求:
?。ㄒ唬┟枋鲆后w運(yùn)動的兩種方法
1、理解:描述液體運(yùn)動的兩種方法的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)。
(二)恒定流與非恒定流
1、理解:恒定流與非恒定流概念及數(shù)學(xué)表示。
?。ㄈ┷E線與流線
1、理解:跡線與流線的定義。
2、掌握:流線的特性。
?。ㄋ模┝鞴?、微小流束、總流,過水?dāng)嗝妗⒘髁颗c斷面平均流速
1、理解:流管、微小流束、總流,過水?dāng)嗝妗⒘髁颗c斷面平均流速概念。
2、掌握:流量與斷面平均流速的計(jì)算。
(五)一元流、二元流、三元流
1、理解:一元流、二元流、三元流概念
?。┖愣ㄒ辉鞯倪B續(xù)性方程
1、理解:液體運(yùn)動質(zhì)量守恒規(guī)律。
2、掌握:連續(xù)性方程式及其物理意義。
3、應(yīng)用:利用連續(xù)性方程式計(jì)算斷面平均流速。
(七)理想液體及實(shí)際液體恒定流微小流束的能量方程式
1、理解:理想液體與實(shí)際液體概念,液體運(yùn)動能量守恒規(guī)律。
2、掌握:理想和實(shí)際液體元流能量方程式及其物理意義。
?。ò耍┚鶆蛄髋c非均勻流,非均勻漸變流與急變流
1、理解:均勻流與非均勻流,非均勻漸變流與急變流概念。
2、掌握:均勻流具有的特性,均勻流和非均勻漸變流過水?dāng)嗝嫔蟿铀畨簭?qiáng)的分布規(guī)律。
3、應(yīng)用:對均勻流和非均勻漸變流過水?dāng)嗝嫔系膭铀倝毫M(jìn)行計(jì)算。
?。ň牛?shí)際液體恒定總流的能量方程式及其應(yīng)用
1、理解:實(shí)際液體恒定總流能量方程式的推導(dǎo),能量方程式的幾何表示。
2、掌握:實(shí)際液體恒定總流的能量方程式及其物理意義,能量方程應(yīng)用條件及注意點(diǎn),畢托管、文丘利流量計(jì)原理及計(jì)算公式。
3、應(yīng)用:應(yīng)用能量方程式解決各種實(shí)際水力計(jì)算問題。
?。ㄊ?shí)際液體恒定總流的動量方程式及其應(yīng)用
1、理解:質(zhì)點(diǎn)系運(yùn)動動量定律,動量方程推導(dǎo)過程。
2、掌握:動量方程式及其物理意義,應(yīng)用動量方程式的條件及注意點(diǎn)。
3、應(yīng)用:應(yīng)用動量方程式求解水流對各種固體邊界的作用力。
第三章 液流型態(tài)及水頭損失
考核要求:
(一)水頭損失的物理概念及其分類
1、理解:水頭損失產(chǎn)生機(jī)理,沿程水頭損失和局部水頭損失概念。
?。ǘ┚鶆蛄餮爻趟^損失與切應(yīng)力的關(guān)系
1、理解:均勻流沿程水頭損失與切應(yīng)力的關(guān)系式的推導(dǎo)及物理意義。
2、掌握:計(jì)算均勻流沿程水頭損失的基本公式——達(dá)西公式。
3、應(yīng)用:應(yīng)用達(dá)西公式計(jì)算水頭損失。
?。ㄈ┮后w運(yùn)動的兩種型態(tài)
1、理解:層流和紊流概念,紊流形成過程。
2、掌握:層流和紊流的判別,液流型態(tài)和水頭損失的關(guān)系。
3、應(yīng)用:通過計(jì)算雷諾數(shù)判別液流型態(tài)。
?。ㄋ模﹫A管中的層流運(yùn)動及其水頭損失的計(jì)算
1、理解:圓管中的層流特性,流速分布規(guī)律。
2、掌握:圓管層流水頭損失計(jì)算公式、沿程阻力系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系。
3、應(yīng)用:圓管層流沿程水頭損失計(jì)算。
?。ㄎ澹┪闪骷捌涮卣?/p>
1、理解:紊流的基本特征,紊流運(yùn)動要素的瞬時值、脈動值和時均值概念,附加切應(yīng)力和粘性底層概念。
?。┭爻套枇ο禂?shù)的變化規(guī)律
1、理解:沿程阻力系數(shù)的變化規(guī)律及其物理意義,光滑區(qū)、過渡粗糙區(qū)及粗糙區(qū)概念。
2、掌握:不同區(qū)域沿程阻力系數(shù)和雷諾數(shù)、相對粗糙度的關(guān)系及其原因。
3、應(yīng)用:利用相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式或查莫迪圖求解阻力系數(shù)。
(七)計(jì)算沿程水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式——謝才公式
1、理解:謝才公式的提出及其應(yīng)用范圍。
2、掌握:謝才公式及其物理意義,謝才系數(shù)計(jì)算公式及謝才系數(shù)和沿程阻力系數(shù)的關(guān)系。
(八)局部水頭損失
1、理解:局部水頭損失概念及產(chǎn)生機(jī)理。
2、掌握:局部水頭損失的表示,進(jìn)、出口局部水頭損失系數(shù)值。
第四章 有壓管中的恒定流
考核要求:
?。ㄒ唬┖唵喂艿赖乃τ?jì)算1、理解:簡單管道概念,自由出流和淹沒出流概念,簡單管道水力計(jì)算的基本類型。
2、掌握:簡單管道水力計(jì)算基本公式及其物理意義。
3、應(yīng)用:各種類型簡單管道水力計(jì)算,虹吸管及水泵裝置的水力計(jì)算。
?。ǘ┐?lián)管道的水力計(jì)算
1、理解:串聯(lián)管道定義及其特點(diǎn),長管概念。
?。ㄈ┎⒙?lián)管道的水力計(jì)算
1、理解:并聯(lián)管道定義及其特點(diǎn)。
?。ㄋ模┓植婀艿赖乃τ?jì)算
1、理解:分叉管道概念及其特性。
第五章 明渠水流
考核要求:
?。ㄒ唬┟髑念愋图捌鋵λ鬟\(yùn)動的影響
1、理解:明渠的橫斷面及其斷面水力要素,明渠的底坡,明渠的分類。
2、掌握:明渠斷面水力要素的物理意義及其計(jì)算公式。
?。ǘ┟髑鶆蛄鞯奶匦约捌洚a(chǎn)生條件
1、理解:明渠均勻流的產(chǎn)生。
2、掌握:明渠均勻流的特性及其產(chǎn)生條件。
(三)明渠均勻流的水力計(jì)算
1、理解:明渠均勻流的水力計(jì)算類型。
2、掌握:明渠均勻流水力計(jì)算公式及其物理意義,矩形、梯形明渠均勻流各種水力計(jì)算類型的計(jì)算方法。
?。ㄋ模┧Ω褦嗝婕霸试S流速
1、理解:水力更佳斷面及允許流速概念。
?。ㄎ澹┟髑鞯娜N流態(tài)
1、理解:明渠水流的三種流態(tài),斷面比能與臨界水深概念,臨界底坡、緩坡與陡坡概念。
2、掌握:明渠流態(tài)的判別方法,斷面比能曲線及其物理意義,矩形斷面臨界水深的計(jì)算。
(六)水躍
1、理解:水躍定義,躍前斷面、躍后斷面、躍高及躍長概念,棱柱體水平明渠水躍方程,共軛水深概念。
第六章 有壓管中的非恒定流
考核要求:
(一)閥門突然關(guān)閉時有壓管道中的水擊
1、理解:閥門逐漸關(guān)閉時有壓管道中的水擊現(xiàn)象,水擊物理過程的四個階段,水擊的相和周期,水擊過程中斷面壓強(qiáng)變化規(guī)律。
2、掌握:水擊過程的運(yùn)動特征,相和周期的計(jì)算,波速及水擊壓強(qiáng)的計(jì)算。
3、應(yīng)用:分析和計(jì)算閥門突然關(guān)閉時有壓管道中的水擊。
?。ǘ╅y門逐漸關(guān)閉時有壓管道中的水擊
1、理解:閥門逐漸關(guān)閉時有壓管道中的水擊的特點(diǎn),閥門關(guān)閉時間不同對水擊的影響,直接水擊與間接水擊概念。
2、掌握:閥門關(guān)閉時間和相長相對大小對閥門斷面水擊壓強(qiáng)的影響及閥門斷面水擊壓強(qiáng)的計(jì)算。
3、應(yīng)用:減小有壓管中的水擊壓強(qiáng)宜采用的各種工程措施。
第七章 液體運(yùn)動的流場理論
考核要求:
(一)流速、加速度
1、理解:液體質(zhì)點(diǎn)的流速、加速度空間分布的數(shù)學(xué)表達(dá)。
?。ǘ┝骶€、跡線及其微分方程
1、理解:流線、跡線概念及其微方程。
?。ㄈ┮后w質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的基本形式
1、理解:液體運(yùn)動特點(diǎn),液體質(zhì)點(diǎn)各種基本運(yùn)動形式。
2、掌握:液體質(zhì)點(diǎn)角變形速度和旋轉(zhuǎn)角速度表達(dá)式。
?。ㄋ模o渦流與有渦流
1、理解:無渦流與有渦流(有勢流與無勢流)概念。
2、掌握:由已知流場分析液體運(yùn)動特征。
?。ㄎ澹┮后w運(yùn)動的連續(xù)性方程式
1、理解:液體運(yùn)動的質(zhì)量守恒定律。
2、掌握:連續(xù)性方程式及其物理意義。
?。?shí)際液體運(yùn)動微分方程式
1、理解:實(shí)際液體運(yùn)動微分方程式的物理意義。
第八章 恒定平面勢流
考核要求:
?。ㄒ唬┖愣ㄆ矫鎰萘鞯牧魉賱菁傲骱瘮?shù)
1、理解:流函數(shù)及其特性,流速勢及等勢線,流函數(shù)與流速勢的關(guān)系。
2、掌握:平面勢流連續(xù)性方程,平面勢流及流函數(shù)的性質(zhì),流函數(shù)與勢函數(shù)的共軛函數(shù)關(guān)系。
?。ǘ┗酒矫鎰萘骷捌浏B加
1、 理解:勢流疊加概念。
第九章 滲流
考核要求:
?。ㄒ唬B流的基本概念
1、理解:水在土壤中的存在形式,土壤的滲流特性和滲流模型,滲流類型。
2、掌握:滲流流速計(jì)算式及滲流流速和真實(shí)流速的關(guān)系,以滲流模型取代真實(shí)滲流必須滿足的原則。
?。ǘB流的基本定律——達(dá)西定律
1、理解:達(dá)西實(shí)驗(yàn)及達(dá)西定律的推導(dǎo),達(dá)西定律的運(yùn)用條件,滲透系數(shù)概念。
2、掌握:達(dá)西定律及其物理意義。
?。ㄈ┑叵潞硬壑泻愣ň鶆驖B流和非均勻滲流
1、理解:地下河槽中的均勻流概念,非均勻漸變滲流基本公式,浸潤面和浸潤曲線概念。
2、掌握:均勻滲流計(jì)算公式,杜比公式及其物理意義。
?。ㄋ模┢胀ň熬旱挠?jì)算
1、理解:普通井概念,普通完全井與不完全井概念,井群概念。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求
一、 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)識實(shí)習(xí)
要求:參觀和了解水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的布置,循環(huán)系統(tǒng)及主要設(shè)備。
二、 靜水壓強(qiáng)的測定
要求:掌握液體靜水壓強(qiáng)的測量,驗(yàn)證靜水中測壓管水頭為常數(shù)。
三、 能量方程(伯努利方程)式驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
要求:通過實(shí)驗(yàn)對能量方程式有更進(jìn)一步地理解。
四、 文德利量水計(jì)實(shí)驗(yàn)
要求:通過實(shí)驗(yàn)掌握文德利流量計(jì)的使用方法及注意事項(xiàng),掌握流量計(jì)算公式及流量系數(shù)的測定方法。
五、 雷諾實(shí)驗(yàn)
要求:觀察水流由層流到紊流、由紊流到層流的變化過程,計(jì)算臨界雷諾數(shù)。
六、 沿程水頭損失和局部水頭損失實(shí)驗(yàn)
要求:掌握沿程水頭損失和局部水頭損失的測量方法及沿程水頭損失系數(shù)和局部水頭損失系數(shù)的測定方法。
三、有關(guān)說明和實(shí)施要求
為了使本大綱的規(guī)定在個人自學(xué)、社會助學(xué)和考試命題中得到貫徹和落實(shí),茲對有關(guān)問題說明如下:并進(jìn)而提出實(shí)施要求。
?。ㄒ唬╆P(guān)于考核目標(biāo)的說明
為使考試內(nèi)容具體化和考試要求標(biāo)準(zhǔn)化,本大綱對各章規(guī)定了考核目標(biāo),使自學(xué)應(yīng)考者能夠進(jìn)一步明確考試內(nèi)容和要求,更有目的地系統(tǒng)學(xué)習(xí)教材,使社會助學(xué)者能夠更全面地針對性地分層次進(jìn)行輔導(dǎo);使考試命題能夠更加明確命題范圍,更準(zhǔn)確地安排試題的知識能力層次和難易度。
本大綱在考核目標(biāo)中,按照理解、掌握、應(yīng)用三個層次規(guī)定應(yīng)達(dá)到的能力層次要求。三個層次是遞進(jìn)等級關(guān)系。各能力層次的含義是:
理解:能知道有關(guān)定義、概念、知識的意義,并能正確理解和表述。
掌握:在理解的基礎(chǔ)上,能全面把握基本概念和基本方法,能掌握有關(guān)定理、定律、方程及公式的應(yīng)用,并內(nèi)化為自己解決實(shí)際問題的能力。
應(yīng)用:在理解的基礎(chǔ)上,能對具體工程問題進(jìn)行正確地闡述和分析,并運(yùn)用所掌握的知識處理和解決實(shí)際問題。
?。ǘ╆P(guān)于自學(xué)教材
本課程使用教材為:《水力學(xué)》,吳持恭主編,2003年,高等教育出版社。
?。ㄈ┳詫W(xué)方法指導(dǎo)
在全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上掌握基本概念、基本知識、基本理論和基本方法。本課程內(nèi)容涉及水力學(xué)的諸多方面,知識范圍廣泛,全書是一個整體,各章又有一定的獨(dú)立性,在理解基本概念、基本知識、基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上,有目的重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)章節(jié),重點(diǎn)掌握各章節(jié)要求掌握的內(nèi)容,并注意各章之間的聯(lián)系,切忌在沒有了解全貌的情況下孤立地支抓重點(diǎn)。
根據(jù)本課程的特點(diǎn),要把學(xué)習(xí)基本理論和靈活應(yīng)用結(jié)合起來。因?yàn)樗W(xué)課程的基本概念、基本理論、基本方程及計(jì)算公式較多,要完全掌握光靠死記硬背不行,而應(yīng)在充分理解的基礎(chǔ)上,掌握主要的理論,基本方程及計(jì)算公式,通過分析、求解具體問題將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際,從而加深對基本概念、基本理論的理解,更深刻代領(lǐng)會教材內(nèi)容,提高分析問題和解決問題的能力。
(四)對社會助學(xué)的要求
1、社會助學(xué)者應(yīng)根據(jù)大綱規(guī)定的考試內(nèi)容和考核目標(biāo),認(rèn)真鉆研指定教材,明確本課程與其它課程不同的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求,對自學(xué)應(yīng)考者進(jìn)行切實(shí)有效的輔導(dǎo),引導(dǎo)他們防止自學(xué)中的各種偏向,把握社會助學(xué)的正確導(dǎo)向。
2、要正確處理基本知識和應(yīng)用能力的關(guān)系,努力引導(dǎo)自學(xué)應(yīng)考者將理解、掌握同應(yīng)用聯(lián)系起來,把基本知識轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力,在全面輔導(dǎo)的基礎(chǔ)上,著重培養(yǎng)和提高自學(xué)應(yīng)考者分析問題和解決問題的能力。
3、要正確處理重點(diǎn)和一般的關(guān)系,課程內(nèi)容有重點(diǎn)與一般之分,但考試內(nèi)容是全面的,而且重點(diǎn)與一般是相互聯(lián)系的,不是截然分開的。社會助學(xué)者應(yīng)指導(dǎo)自學(xué)應(yīng)考者全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)教材,掌握全部考試內(nèi)容和考核知識點(diǎn),在此基礎(chǔ)上再突出重點(diǎn)??傊?,要把重點(diǎn)學(xué)習(xí)同兼顧一般結(jié)合起來,切勿孤立地抓重點(diǎn),把自學(xué)應(yīng)考者引向猜題模擬題。
?。ㄎ澹╆P(guān)于命題考試的若干要求
1、本課程的命題考試,應(yīng)根據(jù)本大綱所規(guī)定的考試內(nèi)容和考試目標(biāo)來確定考試范圍和考核要求,不要任意擴(kuò)大和縮小考試范圍,提高或降低考核要求??荚嚸}覆蓋到各章,并適當(dāng)突出重點(diǎn)章節(jié),體現(xiàn)課程的重點(diǎn)內(nèi)容。
2、試題要合理安排難度結(jié)構(gòu)。試題難易度可分為易、較易、較難、難四個等級。每份試卷中,不同難易試題的分?jǐn)?shù)比例一般為易占20%,較易占30%,較難占30%,難占20%.必須注意,試題的難易度與能力層次不是一個概念,在各能力層次中都會存在不同難度的問題,切勿混淆。
3、本課程考試試卷采用的題型一般有:問答題、填空題、選擇題、計(jì)算題等。
附錄 題型示例
一、 單項(xiàng)選擇題
1.雷諾試驗(yàn)揭示的液流具有的兩種流態(tài)是( A )
A.層流與紊流 B.均勻流與非均勻流 C.漸變流與急變流 D.急流與緩流
2.液體中某點(diǎn)的絕對壓強(qiáng)為40kN/m2(當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8 kN/m2),則該點(diǎn)的真空度為( B )
A.-58 kN/m2 B.58 kN/m2 C.40kN/m2 D.-40 kN/m2
二、填空題
1.水力坡度是指單位流程上的 .
2.紊流粗糙區(qū)的沿程水頭損失系數(shù)λ與 有關(guān)。
三、簡答題
1. 什么是液體的粘滯性和粘滯力?
答:運(yùn)動狀態(tài)下的液體將在質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以抵抗其相對運(yùn)動,這種性質(zhì)稱為液體的粘滯性,該內(nèi)摩擦力稱為粘滯力。
2. 為什么說只有在正坡渠道中才能產(chǎn)生明渠均勻流?
答:因明渠均勻流時水流中摩阻力與水流重力在流動方向的分力平衡,即GSinθ=Ff,其中θ為渠底線與水平線的夾角,G為重力,F(xiàn)f為摩阻力。因摩阻力始終和運(yùn)動方向相反,式中Ff始終為正,而Sinθ可正可負(fù),但要使等式成立,只有Sinθ>0(G和Ff均大于零),也就是只有正坡渠道(i=Sinθ>0)才能滿足明渠均勻流時的平衡條件,所以說只有在正坡渠道中才能產(chǎn)生均勻流。
四、計(jì)算題
1.一水箱,下接一長L=100m,管徑d=0.5m的管道,如圖所示。管道入口邊緣是尖銳的,ζ1=0.5;沿程有90°的急彎一只,ζ2=1.0;出口處有平板閘門,ζ3=5.52;管道的沿程水頭損失系數(shù)λ=0.02(以上各系數(shù)均對應(yīng)于管中流速水頭V2/2g)。水流為恒定流,流量Q=0.2m3/s時,忽略水箱中斷面的流速水頭,問水頭H應(yīng)為多少?
解:
以管道出口形心點(diǎn)所在的面為高程基準(zhǔn)面,對1-1、2-2斷面列能量方程式:
又因
答:水頭應(yīng)為0.64m.
2.如圖所示,在直徑d1 = 10cm的園管末端裝一出口直徑d2 = 5cm的管嘴,園管中水流流速v1=3m/s,若不計(jì)水頭損失和管嘴重量,求螺栓群所受的力。
解:取脫離體,設(shè)管道對水體的反作用力為FR,方向如圖。
依連續(xù)性方程式得: ,
依能量方程式: 得:
沿X方向列動量方程式: 得:
所以螺栓群所受的力為0.318KN,方向向右。
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