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《水力学》练习题库(答案)

一、选择题

1.按连续介质的概念，流体质点是指（）。

A.流体的分子

B.流体内的固体颗粒

C.几何的点

D.几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体

答案：D。连续介质假设将流体视为由无数个连续分布的流体质点所组成的连续介质。流体质点是一个宏观上足够小（几何尺寸同流动空间相比是极小量），微观上足够大（含有大量分子）的微元体，这样才能用连续函数来描述流体的各种物理量。A选项流体分子尺度太小不符合连续介质中流体质点的概念；B选项流体内的固体颗粒不是流体本身的流体质点；C选项几何的点没有物理意义，不包含流体物质。

2.液体的黏性主要来自于（）。

A.液体分子内聚力

B.液体分子热运动

C.液体分子间的动量交换

D.液体的压缩性

答案：A。液体的黏性是指流体在运动状态下抵抗剪切变形的能力。液体分子间距较小，其黏性主要来源于液体分子内聚力。B选项液体分子热运动对气体黏性影响较大；C选项分子间的动量交换也是气体黏性的主要成因；D选项液体的压缩性与黏性无关。

3.静止流体中任意一点的压强大小（）。

A.与作用面的方位有关

B.与作用面的方位无关

C.与流体的种类无关

D.与该点的位置无关

答案：B。根据流体静压强的特性，静止流体中任意一点的压强大小与作用面的方位无关，只与该点的位置有关。A选项错误；压强与流体的种类有关，不同流体密度不同，同一位置压强不同，C选项错误；压强与该点位置有关，深度不同压强不同，D选项错误。

4.圆管层流运动，过流断面上的平均流速是最大流速的（）。

A.1/2

B.1/3

C.2/3

D.3/4

答案：A。圆管层流运动中，速度分布呈抛物线型，最大流速在管轴处，过流断面上的平均流速\(v\)与最大流速\(u_{max}\)的关系为\(v=\frac{1}{2}u_{max}\)。

5.水跃是（）。

A.急流过渡到缓流

B.缓流过渡到急流

C.层流过渡到紊流

D.紊流过渡到层流

答案：A。水跃是明渠水流从急流状态过渡到缓流状态时，水面骤然跃起的局部水力现象。B选项缓流过渡到急流一般会发生水跌；C选项和D选项层流和紊流的转变与水流的雷诺数有关，与水跃现象无关。

二、填空题

1.牛顿内摩擦定律的表达式为（\(\tau=\mu\frac{du}{dy}\)），其中\(\tau\)表示（切应力），\(\mu\)表示（动力黏度），\(\frac{du}{dy}\)表示（速度梯度）。

答案解释：牛顿内摩擦定律描述了流体层间切应力与速度梯度的关系。切应力\(\tau\)是流体层间的摩擦力与作用面积的比值；动力黏度\(\mu\)反映了流体的黏性大小；速度梯度\(\frac{du}{dy}\)表示流体速度在垂直于流动方向上的变化率。

2.液体的表面张力系数\(\sigma\)的单位是（\(N/m\)）。

答案解释：表面张力系数是指液体表面相邻两部分之间的拉力，单位长度上的拉力即为表面张力系数，所以单位是\(N/m\)。

3.恒定总流的连续性方程表达式为（\(v_1A_1=v_2A_2\)），它是（质量守恒定律）在流体力学中的体现。

答案解释：恒定总流的连续性方程表明在不可压缩流体的恒定总流中，通过任意两个过流断面的流量相等，即\(Q_1=Q_2\)，而\(Q=vA\)，所以\(v_1A_1=v_2A_2\)。它本质上是质量守恒定律在流体力学中的具体表现形式，因为在恒定流中，单位时间内流入和流出控制体的流体质量相等。

4.雷诺数\(Re\)的表达式为（\(Re=\frac{vd}{\nu}\)），其中\(v\)表示（断面平均流速），\(d\)表示（管径），\(\nu\)表示（运动黏度）。

答案解释：雷诺数是用来判断流体流动状态（层流或紊流）的无量纲数。断面平均流速\(v\)反映了流体的流动速度大小；管径\(d\)是圆管的特征长度；运动黏度\(\nu=\frac{\mu}{\rho}\)，综合反映了流体的黏性和惯性。

5.明渠均匀流产生的条件是（流量恒定、渠道为长直棱柱形、底坡为正且保持不变、粗糙系数沿程不变）。

答案解释：流量恒定保证了水流的稳定性；长直棱柱形渠道使得过流断面形状和尺寸沿程不变；正底坡为水流提供动力，且底坡不变保证水流的均匀性；粗糙系数沿程不变保证了水流阻力的均匀性，这些条件共同作用才能产生明渠均匀流。

三、判断题

1.流体的黏性随温度的升高而增大。（×）

答案解释：对于液体，黏性随温度的升高而减小，因为温度升高，液体分子内聚力减小，抵抗剪切变形的能力减弱；对于气体，黏性随温度的升高而增大，因为温度升高，气体分子热运动加剧，分子间的动量交换增强。所以该说法错误。

2.静止