3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流 （×） 4、均匀流与渐变流一定是恒定流，急变流一定是非恒定流。 （×） 5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。 （√） 6、层流一定是均匀流，紊流一定是非均匀流。 （×）
lv27、根据达西公式hf =λ，层流沿程水头损失与流速平方成正比。（×）
4R2g8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。 （×） 四、问答题 （每小题5分，共计10分）
1、 有人说“均匀流一定是恒定流”，这种说法是否正确？为什么？
答：这种说法是错误的，均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言，即运动要素沿流程不变，而恒定流是相对于时间而言，即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。
2、 根据尼古拉兹实验，简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。
答：通过尼古拉兹实验可以发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反
比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re）； 过渡区λ=f2（Re，△/d）；粗糙区λ=f3（△/d），紊流粗糙区又称为阻力平方区。
五、计算题 （共5题，计56分）
1、 管道直径 d = 10 mm，通过流量 Q = 20 cm3/s，运动粘度ν= 0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流？若将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，问管中水流属何种流态？ （8分）
解：（1）∵运动粘度ν= 0.0101 cm2/s，而管道截面积A=πd/4，v=Q/A，
2
则管道流动的雷诺数：
vd4Q4×20×10-6Re====2523?2000(Rek)
νπdν3.14×10×10-3×0.0101×10-4∴管道水流为紊流。 （2）∵管道流动的雷诺数Re=vd4Q，故可知水温、流量不变，管径扩大3=νπdν4Q11=Re=×2523=841?2000(Rek) 倍后的雷诺数Re=π(3d)ν33∴将直径改为 d = 30 mm，水温、流量不变，管中水流是层流。
2、图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水头损失系数ζ=0.2，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。 （ 12分）
解：（1）以管嘴出口为基准面，对水面1和管嘴出口2
1
3
2
列能量方程，得：
αν2ν2h+0+0=0+0++ξ
2g2g由h=5 m，ζ=0.2，α=1得
ν2ν2h=+0.2×
2g2gν2ν2+0.2×=5
2×9.82×9.8ν=9.04m/s
(2) 以管嘴出口为基准面，管嘴出口2和水面3列能量方程，得：
αν20+0+=z+0+0
2g由ν=9.04m/s，α=1得
ν29.042z===4.17m
2g2×9.83 、已知如图所示的文丘里管流量计，管的直径d1 =5cm，d2=2cm，1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh =5cm ，如果文丘里管流量计流量修正系数μ=0.98，求管路中通过流量Q为多少？（不计水头损失） （12分） 解：计算文丘里管常数：
πd12k=42g3.14×0.052=4(d1/d2)4—12×9.8=0.0014m2.5/s 4(0.05/0.02)—1
管路中通过的流量：
Q=μk△h=0.98×0.0014×0.05=0.0003m3/s
4、某水平管路的直径d1=7.5cm，管内流速v1=0.70m/s，管路末端接一渐缩喷嘴通入大气（如图）。
喷嘴出口直径d2=2.0cm，用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2，求水流对喷嘴的水平作用力F（取动量校正系数为1） （12分）
解：取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面，
根据连续方程得：
112Q=v1A1=v1×πd1=0.7××3.14×0.0752=0.0031m3/s
44x
v2=(d1/d2)2×v1=(0.075/0.02)2×0.7=2.625m/s
对喷嘴建立x方向的动量方程，β=1得： pA1 – F′=βρQ(v2x – v1x)
F′= pA1 – βρQ(v2 – v1)=49×(1/4) ×3.14×0.0752 - 1×1×0.0031×(2.625-0.7) =0.21KN
水流对喷嘴的水平作用力F与F′大小相等，方向相反。
5、有一浆砌块石的矩形断面渠道，宽b = 6m，当Q = 14.0m3/s时，渠中均匀水深h = 2m，糙率n = 0.025，试求500m长渠道中的沿程水头损失。 （12分） 解：计算渠道断面水力要素： 过流断面面积A=bh=6×2=12m2 湿周χ=b+2h=6+2×2=10m
A12水力半径R===1.2m
x10Q14v===1.17m/s
A12根据舍齐公式，沿程水头损失：
n2v20.0252×1.172hf=4/3l=×500=0.335m
R1.24/3四、综合复习题
1、选择题：
（1）在水力学中，单位质量力是指（ ）答案：c
a、单位面积液体受到的质量力；b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力；d、单位重量液体受到的质量力。 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（ ）答案：d a、重合； b、平行 c、斜交； d、正交。 （3）水力学中的一维流动是指（ ）答案：d a、恒定流动； b、均匀流动；
c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 （4）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（ ）答案：b a、8； b、4； c、2； d、1。
（5）同种液体通过两根相同长度，但粗糙高度不同的等直径长直管道，当雷诺数Re相同时，它们的水头损失在（ ）内是相同的。答案：a、b、c
a、层流； b、层流至紊流过渡区； c、紊流光滑区； d、紊流过渡区； e、紊流粗糙区
（6）在缓坡明渠中不可能发生的流动是（ ）答案：a、c、d a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 2、判断题：
（1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（ ） 答案：错误
（2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（ ） 答案：错误
（3）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（ ） 答案：错误
（4）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（ ） 答案：正确
（5）明槽水流的断面比能沿流程总是减小的。（ ） 答案：错误 3、问答题：
（1）什么是理想液体？为什么要引入理想液体的概念？
答案：理想液体是指没有粘滞性的液体。实际液体都具有粘滞性，在液体流动中引起能量损失，给分析液体运动带来很大困难。为了简化液体运动的讨论，引入了理想液体的概念，分析其运动规律，再考虑粘滞性加以修正，可以得到实际水流运动规律，这是水力学中重要的研究方法。
（2）简述尼古拉兹实验中沿程水力摩擦系数λ的变化规律。
答案：通过尼古拉兹实验发现：在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比；在层流到紊流过渡区，λ仅是Re的函数；在紊流光滑区λ=f1（Re），过渡区λ=f2（Re， ），粗糙区λ=f3（ ），紊流粗糙区又称阻力平方区。
R?R?（3）从力学意义上解释明渠均匀流只能在正坡渠道中产生的原因。
答案：均匀流的断面平均流速水头和压强水头沿程不变，但水流运动总要消耗能量，因此从能量方程来分析，只能消耗位能克服水流阻力。所以均匀流只能产生在正坡渠道中。
（4）在渗流计算中达西定律与杜比公式有何区别？
答案：达西定律适用于任一点的渗流流速u=kJ，其适用于恒定均匀层流渗流；而杜比公式是适用于恒定非均匀渐变层流渗流，同一过水断面上各点的渗流流速都相等且等于v= kJ。 4、作图题：
定性绘出图示棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称及流态。(各渠段均充分长，各段糙率相同) 。
解：
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