A、(A) 正常水深
B、(B) 临界水深
C、(C) 共轭水深
D、(D) 收缩水深
答案:B
解析:这个问题涉及到水力学中的比能曲线和几种特定的水深概念。首先,我们需要理解比能曲线的含义以及它与不同水深之间的关系。
比能曲线是描述水流能量随水深变化的图形表示,其中水流能量包括动能和势能。在这条曲线上,不同的水深对应着不同的能量状态。
现在,我们来逐一分析各个选项:
A. 正常水深:通常指的是在给定流量和河床条件下,水流自然达到的稳定水深,与比能曲线的最小值无直接关联。
B. 临界水深:在比能曲线上,存在一个特定的水深,使得在该水深下,水流既不会发生急流也不会发生缓流,而是处于两者之间的临界状态。这个水深对应的正是比能曲线上的最小值点,因为此时水流的总能量(动能加势能)达到最小。
C. 共轭水深:通常与两种不同流动状态(如急流和缓流)之间的转换有关,但并非比能曲线上的最小值点。
D. 收缩水深:在渠道或河流的某些位置(如过水断面突然缩小的位置),水流因受到阻碍而加深,这个水深称为收缩水深,与比能曲线的最小值无直接关系。
综上所述,比能曲线上最小值对应的水深正是临界水深,因为它代表了水流能量达到最小的状态。因此,正确答案是(B)临界水深。
A、(A) 正常水深
B、(B) 临界水深
C、(C) 共轭水深
D、(D) 收缩水深
答案:B
解析:这个问题涉及到水力学中的比能曲线和几种特定的水深概念。首先,我们需要理解比能曲线的含义以及它与不同水深之间的关系。
比能曲线是描述水流能量随水深变化的图形表示,其中水流能量包括动能和势能。在这条曲线上,不同的水深对应着不同的能量状态。
现在,我们来逐一分析各个选项:
A. 正常水深:通常指的是在给定流量和河床条件下,水流自然达到的稳定水深,与比能曲线的最小值无直接关联。
B. 临界水深:在比能曲线上,存在一个特定的水深,使得在该水深下,水流既不会发生急流也不会发生缓流,而是处于两者之间的临界状态。这个水深对应的正是比能曲线上的最小值点,因为此时水流的总能量(动能加势能)达到最小。
C. 共轭水深:通常与两种不同流动状态(如急流和缓流)之间的转换有关,但并非比能曲线上的最小值点。
D. 收缩水深:在渠道或河流的某些位置(如过水断面突然缩小的位置),水流因受到阻碍而加深,这个水深称为收缩水深,与比能曲线的最小值无直接关系。
综上所述,比能曲线上最小值对应的水深正是临界水深,因为它代表了水流能量达到最小的状态。因此,正确答案是(B)临界水深。
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 临界流
D. (D) 层流
解析:选项解析:
A. 缓流:指的是流体的流速小于临界流速,流线呈现平滑曲线,流态稳定,一般发生在较缓的坡度或者大口径的管道中。
B. 急流:指的是流体的流速大于临界流速,流线接近于平行直线,流态较为紊乱,常发生在陡坡或者狭窄的管道中。
C. 临界流:指的是流体在某一特定条件下,其流速达到一个特定值,此时流态可以从缓流转变为急流,或者相反。临界流是缓流和急流的分界点。
D. 层流:指的是流体运动时,流体微团之间保持平行层状运动,没有相互穿插混合,流速分布呈现规律性,一般发生在低流速情况下。
为什么选B:
在陡坡上,水流的流速通常会很大,容易超过临界流速,从而形成急流。急流的特征是流线接近于平行直线,流态较为紊乱,这与陡坡上的水流情况相符。因此,正确答案是B.急流。其他选项描述的流态与陡坡上水流的特点不符。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 基准面
B. (B) 过水断面
C. (C) 液流质点
D. (D) 测压管水头
解析:此题考察的是液体在流动过程中能量转换和能量守恒的基本概念。
选项解析如下:
A. 基准面:在水利学中,基准面是一个用来测量水位高程的参考面,通常选择某个固定点或水平面作为基准。
B. 过水断面:指的是液体流动的通道某一横切面,此断面上的水流参数如流速、流量等可以被测量。
C. 液流质点:指的是液体中的某一个微小体积元素,在流体力学分析中常用来代表整个液体流动的某一部分。
D. 测压管水头:指的是液体在某一位置的压力能头,可以通过测压管直接测量得到。
为什么选这个答案:
正确答案是A,基准面。断面比能(总机械能)包含了液体的势能、动能和压力能,它相对于某个基准面来计算。断面比能与过水断面上单位重量液体的总机械能之间的差值,实际上就是液体从基准面流到过水断面这段距离的势能变化,即这两个位置之间的高差。因此,这个差值正好是基准面与过水断面之间的高差。选项B、C和D都不符合断面比能与总机械能之间差值的定义。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 临界流
D. (D) 紊流
解析:这个问题涉及到水力学中的基本概念,特别是与水流流态和水流能量状态有关的内容。我们来逐一分析选项和答案:
A. 缓流:缓流是指水流速度较小,水面较为平稳,水体受到的惯性力小于重力沿流程的分力。在缓流状态下,水流断面比能并不是最小的,因为它还受到重力和其他阻力的影响,导致能量损失。
B. 急流:急流是指水流速度较大,水面波动剧烈,水体受到的惯性力大于重力沿流程的分力。在急流状态下,水流速度的增加导致能量损失增加,因此断面比能也不是最小的。
C. 临界流:临界流是指水流在特定条件下(如渠道底坡、水流深度、流速等)达到的一个特殊状态,此时水流既非缓流也非急流,而是处于两者之间的临界状态。在临界流状态下,水流具有最小的断面比能,因为此时水流的动能和势能之间的转换最为高效,能量损失最小。
D. 紊流:紊流是对水流流动状态的一种描述,它指的是水流中水质点的运动轨迹杂乱无章,相互掺混。紊流并不是一种特定的流态(如缓流、急流或临界流),而是一种广泛存在于自然界和工程中的水流运动现象。因此,紊流并不直接与断面比能的最小值相关联。
综上所述,断面比能最小时的水流流态是临界流。这是因为在临界流状态下,水流能量转换最为高效,能量损失最小,从而导致断面比能达到最小值。因此,正确答案是C。
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 层流
D. (D) 紊流
解析:选项解析:
A. 缓流:在缓流情况下,断面的平均流速小于干扰波的波速。因此,这个选项不符合题目中给出的条件。
B. 急流:在急流情况下,断面的平均流速大于干扰波的波速。根据题目条件,平均流速大于干扰波波速,因此这个选项符合题目要求。
C. 层流:层流指的是流体流动时层与层之间没有穿插混合,流速分布呈直线状。层流的特点与流速和波速的关系无关,因此这个选项不符合题目要求。
D. 紊流:紊流(湍流)是指流体质点相互混掺,流速分布复杂的流动状态。紊流的判定与流速和波速的关系无直接关联,因此这个选项也不符合题目要求。
为什么选这个答案:
根据流体力学的定义,当断面平均流速大于干扰波波速时,水流状态为急流。因此,正确答案是B(急流)。这个判定依据是流体力学中区分缓流和急流的一个基本准则。
选择「段落」
可继续追问~
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 临界流
D. (D) 紊流
解析:这个问题考察的是开放渠道流动中的弗劳德数(Froude Number)概念及其与水流状态的关系。在开放渠道流动中,根据水流的速度可以将流动分为缓流、急流和临界流三种类型:
当水流速度小于干扰波波速时,称为缓流(Fr < 1),此时水流是稳定的,干扰波能够向上游传播。
当水流速度大于干扰波波速时,称为急流(Fr > 1),此时水流是不稳定且具有破坏性的,干扰波无法向上游传播。
当水流速度等于干扰波波速时,称为临界流(Fr = 1),这是一个特殊的流动状态,在此状态下,水流处于从缓流转变为急流的临界点。
题目中的条件是“断面平均流速等于干扰波波速”,根据上述定义,这种情况对应的是临界流(C)。
因此正确答案是 C. 临界流。
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 层流
D. (D) 紊流
解析:这是一道关于水流状态判断的问题,主要依据是水流中的断面平均流速与干扰波波速之间的关系。我们来逐一分析选项:
A. 缓流:当水流中的断面平均流速小于干扰波波速时,水流被称为缓流。这是因为在缓流中,水流对外部干扰的反应较慢,波动传播速度(即干扰波波速)大于水流的平均流速。这个定义与题目描述的条件完全吻合。
B. 急流:急流是指水流中的断面平均流速大于干扰波波速的情况。这与题目中“断面平均流速小于干扰波波速”的条件相悖,因此可以排除。
C. 层流:层流是指流体在流动过程中,各质点间互不混合,保持着分层流动的状态。层流与急流、缓流的分类标准不同,它主要基于流体内部质点的运动状态,而非流速与干扰波波速的关系。因此,这个选项与题目要求不符。
D. 紊流:紊流是指流体在流动过程中,各质点相互混掺,迹线杂乱无章,运动极不规则的状态。同样,紊流与急流、缓流的分类也是基于不同的物理机制,与题目中流速与干扰波波速的关系不直接相关。
综上所述,根据题目“断面平均流速小于干扰波波速”的条件,可以判定水流为缓流。因此,正确答案是A.缓流。
A. (A) 缓流
B. (B) 急流
C. (C) 临界流
D. (D) 层流
解析:这道题考察的是水利工程专业中关于流体力学的基本概念。
选项解析如下:
A. 缓流:在缓坡上,水流速度较低,水的流态平稳,水面稍微倾斜,水流深度大于临界深度,这种流态被称为缓流。
B. 急流:急流是指水流速度高,水面坡度陡峭,水流深度小于临界深度,流态湍急。
C. 临界流:临界流是指水流速度达到一定值时,水深减小到临界深度,此时流态处于缓流和急流的转换点。
D. 层流:层流是指流体质点的运动轨迹有条不紊,流层之间没有穿插混合,流速分布呈线性,这种流态一般出现在流速较低的情况下。
为什么选择A(缓流): 在缓坡上,由于坡度较小,水流的能量不足以形成急流或临界流,因此水流保持较为平稳的缓流状态。层流虽然也是一种平稳的流态,但它主要与流速有关,而缓坡上的均匀流强调的是流态的平稳和水深的相对充足,因此选择A(缓流)是正确的。
A. (A) 大于
B. (B) 小于
C. (C) 等于
D. (D) 大于等于
解析:在水利学中,均匀流是指在流动方向上流速和水深都不发生变化的水流状态。而临界流是指流体处于从层流向紊流转变的状态,此时弗劳德数(Fr)为1,即动能与势能相等。临界水深是指当水流达到临界状态时的水深。
底坡指的是渠道底部的倾斜程度,它对水流状态有直接影响。当均匀流水深大于临界水深时,水流为缓流状态(弗劳德数小于1),当均匀流水深小于临界水深时,水流为急流状态(弗劳德数大于1)。临界底坡指的是当水深恰好等于临界水深时的渠道底坡,此时水流既不是缓流也不是急流,而是处于临界状态(弗劳德数等于1)。
因此,当均匀流的正常水深等于临界水深时,底坡即为临界底坡。正确答案是:
(C) 等于
选项解释如下:
(A) 大于:如果水深大于临界水深,则底坡必须小于临界底坡,以维持缓流状态。
(B) 小于:如果水深小于临界水深,则底坡必须大于临界底坡,以维持急流状态。
(C) 等于:这是正确答案,表示水深正好等于临界水深,底坡为临界底坡。
(D) 大于等于:此选项不准确,因为只有当水深等于临界水深时,底坡才是临界底坡,而不是大于或等于的情况。
A. (A) 9
B. (B) 10
C. (C) 11
D. (D) 12
解析:本题考察的是棱柱体明渠恒定非均匀渐变流中可能出现的水面曲线的数量。
在棱柱体明渠恒定非均匀渐变流中,水面曲线的形状和数量受到多种因素的影响,包括流量变化、底坡变化、水面比降与渠底比降的关系等。具体来说,这种流动可能形成的水面曲线有以下几种基本类型:
水面比降等于渠底比降的均匀流:在这种情况下,水面线是水平的,但实际上它是渐变流中的一种特殊情况,仍然算作一种水面曲线。
水面比降大于渠底比降的急流:这种情况下,水流速度增加,水深减小,形成向下凹的水面曲线。
水面比降小于渠底比降的缓流:此时水流速度减小,水深增加,形成向上凸的水面曲线。
此外,在特定条件下,如渠道中存在底坡变化或流量突变等,还可能形成复合水面曲线,即多种类型的水面曲线在同一渠道中相继出现。
重要的是,当考虑所有这些可能的组合和变化时,特别是在复杂的地形和流量条件下,棱柱体明渠恒定非均匀渐变流中可以出现多种不同的水面曲线形态。虽然理论上很难精确计算所有可能的水面曲线数量,但根据经验和水力学原理,我们知道这个数字会远超过选项A、B、C中给出的数字。
现在,我们逐一分析选项:
A. 9:这个选项给出的水面曲线数量太少,无法涵盖所有可能的渐变流水面形态。
B. 10:同样,这个数量也显得不足。
C. 11:依然没有考虑到所有可能的复杂情况。
D. 12:虽然这个数字是近似的,但它表明了渐变流水面曲线的多样性和复杂性,足够涵盖所有可能的情况。
综上所述,棱柱体明渠恒定非均匀渐变流中可能出现的水面曲线数量远远超过简单列举的几种,因此最合理的答案是D,即可能存在12条或更多不同的水面曲线。这里选择D作为答案,是基于对渐变流水面曲线多样性和复杂性的理解。
A. (A) 1
B. (B) 2
C. (C) 0.5
D. (D) 1.5
解析:这个问题涉及到水力学中的临界流概念和断面比能的概念。首先,我们需要理解这两个概念:
临界流:在明渠流中,当水流从缓流过渡到急流(或反之)时,会存在一个特定的水深,使得水流在该水深下既非缓流也非急流,这个水深被称为临界水深。在临界水深时,水流具有特定的能量状态,即动能和势能之间的平衡状态。
断面比能:是单位重量水体所具有的机械能,包括动能和势能两部分。在明渠流中,断面比能E可以表示为:
E=
2g
v
2
+h
其中,v 是流速,g 是重力加速度,h 是水深。
对于矩形断面,在临界流状态下,断面比能E与临界水深h
c
之间有一个特定的关系。这个关系可以通过能量方程推导出来,但在这里我们直接给出结论:在临界流时,矩形断面的断面比能E等于临界水深h
c
的1.5倍。
现在我们来分析选项:
A. 1:这个选项表示断面比能等于临界水深,与上述结论不符。
B. 2:这个选项表示断面比能是临界水深的两倍,同样与结论不符。
C. 0.5:这个选项表示断面比能是临界水深的一半,也不符合结论。
D. 1.5:这个选项与上述结论一致,即临界流时,矩形断面的断面比能等于临界水深的1.5倍。
因此,正确答案是D。