单选题
116.水跃函数曲线的上支为(),水流为缓流。
A
增函数
B
减函数
C
双曲线
D
抛物线
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
水跃函数(也称为比能函数或动量函数,具体取决于定义,但在讨论水跃和流态时,通常指断面单位能量 $E$ 或动量函数 $M$ 随水深 $h$ 的变化关系。在明渠流理论中,结合“上支”和“缓流”的描述,这里通常指的是**断面单位能量曲线**或者**水跃共轭水深关系**中的特性,但最标准的解释基于**断面单位能量曲线 $E-h$** 或 **动量函数曲线 $M-h$** 的形态。
不过,题目明确提到“水跃函数曲线”,在水利学中,水跃计算常涉及动量方程。让我们回顾一下明渠流的基本概念:
1. **流态与水深的关系**:
* **缓流 (Subcritical Flow)**:弗劳德数 $Fr < 1$,水深 $h > h_c$(临界水深)。
* **急流 (Supercritical Flow)**:弗劳德数 $Fr > 1$,水深 $h < h_c$(临界水深)。
* **临界流 (Critical Flow)**:弗劳德数 $Fr = 1$,水深 $h = h_c$。
2. **水跃函数(动量函数)$M$ 或 断面单位能量 $E$ 的曲线特征**:
无论是断面单位能量 $E = h + \frac{v^2}{2g}$ 还是动量函数 $M = \frac{Q^2}{gA} + y_c A$(其中 $y_c$ 为形心深度),它们关于水深 $h$ 的曲线形状都是相似的:
* 曲线有一个极小值点,对应于**临界水深** $h_c$。
* 当 $h < h_c$ 时(急流区),曲线位于下支。随着水深 $h$ 增加,函数值减小(对于某些定义)或变化率不同。通常在 $E-h$ 曲线中,下支是减函数($dE/dh < 0$ 是不准确的,实际上 $E$ 随 $h$ 减小而急剧增加是因为流速项,但在 $h 1$ (急流),$\frac{dE}{dh} < 0$,即 $E$ 随 $h$ 增大而减小。所以下支是**减函数**)。
* 当 $h > h_c$ 时(缓流区),曲线位于上支。此时 $Fr < 1$,则 $\frac{dE}{dh} = 1 - Fr^2 > 0$。这意味着随着水深 $h$ 的增加,函数值(如单位能量 $E$)也是增加的。因此,上支是**增函数**。
3. **结论分析**:
* 题目指出水流为**缓流**。
* 缓流对应的是水深大于临界水深 ($h > h_c$) 的区域。
* 在水跃函数曲线(或单位能量曲线)中,$h > h_c$ 的部分被称为**上支**。
* 在该区域,函数值随水深的增加而增加,即斜率为正。
* 因此,上支为**增函数**。
故正确答案为 **A**。
**总结:**
* **下支** ($h < h_c$, 急流): 减函数。
* **上支** ($h > h_c$, 缓流): 增函数。
相关知识点:
断面比能是水深函数
题目纠错
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