A、(A) 粗糙系数
B、(B) 谢才系数
C、(C) 水力半径
D、(D) 当量粗糙度
答案:B
解析:这道题考察的是流体力学中关于渠道流的相关概念。我们来看一下每个选项的含义:
A. 粗糙系数:通常指的是描述管壁粗糙程度对流体流动产生影响的一个参数,但它不是综合反映断面形状和壁面粗糙程度的系数。
B. 谢才系数:谢才系数(Chézy coefficient),记作 C 或 Ce,是一个经验系数,在明渠流的计算中用来表达水流速度与水力坡度、水力半径之间的关系。它综合了断面形状、尺寸以及壁面粗糙度的影响。
C. 水力半径:是指过水断面积与湿周之比,是衡量流体流动效率的一个几何参数,但它本身并不是一个阻力系数。
D. 当量粗糙度:这是一个用来表示管道内壁实际粗糙程度的物理量,通常用于计算摩擦因子,但也不是综合反映断面形状和壁面粗糙程度的系数。
正确答案为 B,即谢才系数。因为题目中提到的是一个“综合阻力系数”,而谢才系数正是这样一个系数,它包含了断面形状、尺寸和壁面粗糙程度的影响。在实际应用中,通过调整谢才系数的值,可以更好地拟合特定条件下水流的实际状况。
A、(A) 粗糙系数
B、(B) 谢才系数
C、(C) 水力半径
D、(D) 当量粗糙度
答案:B
解析:这道题考察的是流体力学中关于渠道流的相关概念。我们来看一下每个选项的含义:
A. 粗糙系数:通常指的是描述管壁粗糙程度对流体流动产生影响的一个参数,但它不是综合反映断面形状和壁面粗糙程度的系数。
B. 谢才系数:谢才系数(Chézy coefficient),记作 C 或 Ce,是一个经验系数,在明渠流的计算中用来表达水流速度与水力坡度、水力半径之间的关系。它综合了断面形状、尺寸以及壁面粗糙度的影响。
C. 水力半径:是指过水断面积与湿周之比,是衡量流体流动效率的一个几何参数,但它本身并不是一个阻力系数。
D. 当量粗糙度:这是一个用来表示管道内壁实际粗糙程度的物理量,通常用于计算摩擦因子,但也不是综合反映断面形状和壁面粗糙程度的系数。
正确答案为 B,即谢才系数。因为题目中提到的是一个“综合阻力系数”,而谢才系数正是这样一个系数,它包含了断面形状、尺寸和壁面粗糙程度的影响。在实际应用中,通过调整谢才系数的值,可以更好地拟合特定条件下水流的实际状况。
A. (A) 粗糙系数
B. (B) 水力坡度
C. (C) 水力半径
D. (D) 当量粗糙度
解析:解析这道题目时,我们首先要理解谢才系数(Chezy coefficient)在流体力学,特别是在明渠流中的意义。谢才系数是一个经验系数,用于描述水流在渠道中的阻力特性,它与水流速度、水力坡度(即底坡)和水深(或水力半径)有关,但最关键的是它还与渠道的粗糙程度紧密相关。
现在我们来逐一分析选项:
A. 粗糙系数:粗糙系数(或称为曼宁系数)直接反映了渠道的粗糙程度,是影响水流阻力的主要因素。在谢才系数的计算公式中,粗糙系数是一个重要的变量,对谢才系数的影响最大。
B. 水力坡度:水力坡度虽然也影响水流的速度和能量损失,但它并不直接决定渠道的粗糙程度,因此对谢才系数的影响相对较小。
C. 水力半径:水力半径是描述渠道形状和水流特性的一个参数,但它更多地与水流截面的几何形状有关,而不是渠道的粗糙程度。因此,它对谢才系数的影响不如粗糙系数大。
D. 当量粗糙度:虽然当量粗糙度也涉及渠道的粗糙程度,但它通常是在特定条件下(如管道流)使用的概念,并不直接对应于明渠流中的粗糙系数。在明渠流中,我们更常使用曼宁系数来描述粗糙程度。
综上所述,粗糙系数(或曼宁系数)是影响谢才系数的最关键因素,因为它直接反映了渠道的粗糙程度,这是决定水流阻力和谢才系数大小的主要因素。因此,正确答案是A. 粗糙系数。
A. (A) 最大
B. (B) 最小
C. (C) 等于水深的一半
D. (D) 等于水力半径的一半
解析:首先,我们了解一下几个关键概念:
底坡:渠道底部的倾斜程度,与流量有关,但本题中已给定。
糙率:反映渠道壁面粗糙程度的系数,糙率越小,水流越顺滑。
过水断面面积:水流通过渠道的横截面积,本题中已给定。
湿周:渠道中水与壁面接触的周长。
流量:单位时间内通过某一过水断面的水量。
接下来,我们分析各个选项:
A. 最大:如果湿周最大,意味着渠道的形状更接近圆形,水与壁面的接触更多。但这不一定会使流量最大,因为水流在弯曲的地方会受到更大的摩擦阻力。
B. 最小:根据水力学的原理,当湿周最小时,水流的摩擦阻力也最小,从而在底坡、糙率、过水断面面积一定的情况下,流量达到最大。
C. 等于水深的一半:湿周与水深的一半没有直接关系,这个选项没有实际意义。
D. 等于水力半径的一半:水力半径是过水断面面积与湿周的比值。湿周等于水力半径的一半,并不意味着流量最大。
综上所述,正确答案是B(最小)。因为在底坡、糙率、过水断面面积一定的情况下,湿周越小,水流的摩擦阻力越小,从而流量达到最大。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 水深
B. (B) 断面形状尺寸
C. (C) 糙率
D. (D) 流速
解析:非棱柱体明渠指的是渠道的横断面形状或尺寸沿水流方向发生变化的渠道。我们来逐一分析题目中的选项:
A. 水深:水深的变化并不意味着渠道本身的几何特性发生变化,而是在相同渠道条件下由于流量或其他因素导致水面位置的变化。因此,水深的变化不会使得渠道成为非棱柱体。
B. 断面形状尺寸:如果渠道的断面形状或尺寸沿水流方向发生了改变,则该渠道为非棱柱体明渠。例如,从矩形截面逐渐过渡到梯形截面,或者渠道宽度逐渐变宽或变窄。
C. 糙率:糙率是描述渠道边界粗糙程度的参数,它影响的是水力阻力而不是渠道的几何形状。因此,糙率的变化并不会使渠道变成非棱柱体。
D. 流速:流速是水流运动的速度,它会受到渠道形状、坡度、糙率等因素的影响,但它本身的变化并不表示渠道几何特性的改变。
正确答案是 B,因为只有当渠道的断面形状或尺寸沿流程发生了变化时,才称其为非棱柱体明渠。其他选项描述的变化虽然会影响水力学特性,但它们不直接改变渠道的几何结构。
A. (A) 管流
B. (B) 明渠水流
C. (C) 淹没出流
D. (D) 潜没流
解析:这个问题考察的是水利工程中关于水流类型的分类。我们来逐一分析各个选项:
A. 管流:管流通常指的是在管道中流动的水流,其特点是水流被限制在管道内部,不直接暴露在大气中,也没有自由表面。因此,这个选项与题目中“显露在大气中的自由表面的运动水流”不符。
B. 明渠水流:明渠水流是指水流在具有自由表面的渠道中流动,这种水流直接暴露在大气中,具有自由表面,能够与外界大气进行质量、动量和能量的交换。这与题目描述完全吻合,因此是正确答案。
C. 淹没出流:淹没出流通常指的是水流从一个开口(如管道出口、闸门等)流出后,立即被更大的水体(如河流、湖泊等)所淹没,不再有明显的自由表面。这与题目中“显露在大气中的自由表面”相矛盾,故不是正确答案。
D. 潜没流:这个术语在水利工程中并不是一个常见的分类方式,且从字面意思上理解,它更可能指的是水流在某种程度上被隐藏或淹没,与题目要求的“显露在大气中的自由表面”不符。
综上所述,只有选项B“明渠水流”符合题目描述,即具有显露在大气中的自由表面的运动水流。因此,正确答案是B。
A. (A) 水深
B. (B) 断面形状尺寸
C. (C) 糙率
D. (D) 流速
解析:棱柱体明渠是指明渠的断面形状和尺寸沿流程保持不变的长直渠道。以下是对各个选项的解析:
A. 水深:棱柱体明渠的特点是断面形状和尺寸不变,而水深可能会因为流量和坡度的变化而变化,因此水深不是棱柱体明渠的定义特征。
B. 断面形状尺寸:这是棱柱体明渠的定义特征。在棱柱体明渠中,无论流程如何,其横断面的形状和尺寸都是恒定不变的。
C. 糙率:糙率是描述渠道表面粗糙程度的系数,它影响水流的阻力,但并不是棱柱体明渠的定义特征。
D. 流速:流速是水流在渠道中的速度,它会根据渠道的坡度、糙率、断面形状和尺寸等因素变化,因此流速也不是棱柱体明渠的定义特征。
因此,正确答案是 B. 断面形状尺寸,因为棱柱体明渠的定义就在于其断面形状和尺寸沿流程保持不变。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 临界水深
B. (B) 正常水深
C. (C) 共轭水深
D. (D) 收缩水深
解析:在明渠均匀流中,水流在渠道中的速度、深度等参数沿程不变,这种状态下的水深被称为正常水深。下面对各个选项进行简要解析:
A. 临界水深:临界水深是指当弗劳德数(Fr)为1时对应的水深,此时流体从亚临界过渡到超临界状态。它与流态转换有关,而不是描述均匀流条件下的水深。
B. 正常水深:当渠道中的流动达到一个稳定状态,使得水深保持恒定且不随位置变化时,该水深即为正常水深。这是在均匀流条件下,由渠道形状、粗糙度以及流量共同决定的一个特定水深值。
C. 共轭水深:共轭水深通常指的是在某一特定条件下,如跃前与跃后水深之间的关系,它们是一对通过水跃相互转换的水深值。它并不适用于描述均匀流动中的水深。
D. 收缩水深:收缩水深一般指发生在局部收缩区域(如闸门、孔口等)的最小水深,与均匀流无关。
因此,正确答案是 B. 正常水深。
A. (A) 迹线
B. (B) 流线
C. (C) 等势线
D. (D) 等水深线
解析:这是一道关于明渠水力学概念的选择题。我们需要理解明渠均匀流的特点,并据此分析各个选项。
首先,理解明渠均匀流:在明渠中,当水流沿程水深不变,流速分布均匀,且没有加速度时,我们称之为明渠均匀流。这种流动状态下,水流特性在横断面和纵向上都保持恒定。
接下来,分析各个选项:
A. 迹线:迹线描述的是流体质点随时间变化所经过的路径。它更多地关注质点本身的运动轨迹,而不是流场中的水流状态或特性。因此,迹线与明渠均匀流的定义不直接相关。
B. 流线:流线表示在某一时刻,流场中各质点速度矢量的切线方向所构成的曲线。在明渠均匀流中,由于水流沿程水深和流速都保持均匀,流线将表现为平行直线,反映了水流方向的稳定性和一致性。因此,这个选项与明渠均匀流的定义高度相关。
C. 等势线:等势线通常用于描述电势、重力势等物理量的分布情况,与明渠水流的状态无直接联系。在流体力学中,并不常用等势线来描述水流特性。
D. 等水深线:虽然明渠均匀流中水深保持不变,但等水深线并不直接描述水流的方向或流动状态,而是描述了水深相同的点的连线。它更多地用于描述水深的空间分布,而非水流的动力学特性。
综上所述,明渠均匀流中,描述水流方向稳定性和一致性的最佳方式是流线,且这些流线在均匀流中将表现为平行直线。因此,正确答案是B选项“流线”。
A. (A) 沿程水头损失
B. (B) 局部水头损失
C. (C) 动能减少
D. (D) 流速减小
解析:在明渠均匀流的理论中,均匀流指的是水流在明渠中流动时,其流速、水深、过流断面等水力参数沿流程不变的水流状态。
选项解析如下:
A. 沿程水头损失:均匀流的特点是水流平稳,流速分布均匀,因此水流在流动过程中主要克服的是沿程水头损失,即水流在长时间流动过程中由于摩擦阻力作用导致的水头损失。
B. 局部水头损失:这种损失主要发生在水流经过明渠中的障碍物、收缩段、扩张段等局部障碍时。在均匀流假设下,不考虑这种局部影响。
C. 动能减少:在均匀流条件下,由于流速不变,动能实际上是保持不变的,不会减少。
D. 流速减小:均匀流定义中明确指出流速是恒定的,因此流速不会减小。
因此,正确答案是A. 沿程水头损失,因为在明渠均匀流中,水流的水力参数沿程不变,只有沿程水头损失起主要作用。其他选项要么与均匀流的定义相矛盾,要么在均匀流条件下不成立。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 动能
B. (B) 势能
C. (C) 总机械能
D. (D) 位能
解析:在明渠均匀流中,水流处于一种稳定的状态,其中水流的速度在每个横截面上是相同的,并且水深、流速等参数都是恒定不变的。这意味着在没有能量损失或增加的情况下,水流保持其状态不变。
选项分析如下:
A. 动能:动能取决于物体的质量和速度。在均匀流中,水的速度在任何给定点上都是相同的,因此动能沿程不变。
B. 势能:势能与物体的高度有关。如果渠道是水平的,则位能不变;如果有坡度,则位能可能会变化。
C. 总机械能:总机械能包括动能、位能以及可能的能量损失(如摩擦损失)。在实际情况下,由于存在能量损失,总机械能通常会减少。
D. 位能:位能取决于高度。如果渠道不是完全水平的,则位能会随着高度的变化而变化。
正确答案是A,因为动能在均匀流中是恒定的,而其他形式的能量可能会由于各种原因(如坡度或能量损失)发生变化。在理想情况下,如果没有能量损失,总机械能也应该是守恒的,但在现实的明渠流动中,通常会有能量因摩擦等因素而损失。
A. (A) 动能
B. (B) 势能
C. (C) 总机械能
D. (D) 位能
解析:本题主要考察明渠均匀流中的能量转换与守恒原理。
在明渠均匀流中,水流在流动过程中会经历能量的转换。当渠底高程降落时,水流的势能会减小。然而,这种势能的减小并不是无意义的,而是恰好用于克服水流在流动过程中产生的水头损失,如摩擦损失、局部损失等。
现在我们来分析各个选项:
A. 动能:在明渠均匀流中,由于水流速度沿程不变(这是均匀流的定义),因此动能在沿程上也是保持不变的。而势能的减小恰好用于克服水头损失,从而保证了总机械能(动能+势能)在沿程上虽然势能减小,但动能不变,总机械能仍然保持不变。但题目问的是哪个量“沿程不变”,直接来看,动能是沿程不变的,因此A选项正确。
B. 势能:如前所述,势能在沿程上是减小的,用于克服水头损失,所以B选项错误。
C. 总机械能:虽然总机械能在明渠均匀流中是守恒的,但题目问的是哪个量“沿程不变”,而总机械能虽然守恒,但其值(动能+势能)在沿程上是有变化的(势能减小,动能不变),因此C选项不是最直接的答案。
D. 位能:位能通常与势能相关,但在水力学中,我们更常使用势能来描述水流的能量状态。位能并不是一个直接用于描述水流能量转换的术语,且在此情境下,它并不能准确反映水流能量的变化情况。此外,位能(或势能)在沿程上是减小的,所以D选项错误。
综上所述,正确答案是A,即动能沿程不变。这是因为在明渠均匀流中,水流速度保持不变,从而保证了动能的恒定。而势能的减小则恰好用于克服水头损失,使得总机械能在沿程上保持守恒。但直接回答题目“哪个量沿程不变”时,应选动能。