【精品】武大水力学答案

'第一章导论1、（J）2、（X）3、（X）4、（1）5>（2）6、等于；相同；相反。7、L/T2；L2/T；M/LT或FT/L—8、变形；弹性。9、直线；渠底。10、连续介质。11、相反；相同。12>解：等速直线运动；》F=mgsin&—ZA=0;八55duusin0=—二；A=0.40X0.45;r=p=；V122+5213dy5U=mgSm=0.1047Pa-s；^=—=1.1（）2X10"4m2/s613、解：切应力分别为：（薄板上下表而）/duT卜=卩（——）UI-=U—T下=11zdu、（）K=UudyXdy—X薄板所受切应力T=T上+1下=H（uA—+xA-x）则薄板所受切力T=IA=u（aA—+xX第二章水静力学1、（X）2、（x）3、（x）4、（x）5、（X）6、（7）7、（x）8、（x）9、（x）10、（7）11、（3）12、（3）13、（4）14、（3）15、（4）16、（2）17、（4）18、（2）19、（1）20、（2）21、单位重最液体的总势能22、单位重最液体的位置势能；单位重最液体的压强势能。23、0当地人气压强。24、0」。26、解:VV/////////////////////////（a） 27.解: 28、解:30、解:A=-^=2.00H,0Pg水32.解：h=P-~P(i=0.663mPg 33、解：此时口由液面（等压面）是与水平面夹角为e的斜而,将X=-a,Y=0,Z=・g代入欧拉方程dp=p(Xdx+Ydy+Zdz)=p(-cdx+(-g)dz)积分有p=-p(ax+gz)+C在自由面上p=0ax+gz=Cg=4・9m/s234、解：先求出静水总压力19p=~P8h~P2=pghL+Lsin30。厶将Pp巴对A点求矩有丄pgh1X-h=PghL+倒z?sin30°—LT3223化简得/z(/z2-12)=8解此方程h=3・759m35、解:(1)r二二⑵PK=-[2p1^/zl+p2g(/i-/i1-/?)+p2^(/?-//JIT?/?=15.68kN3马=pighxRh+p2g(/7-hJRb+-nR2bp2g=33.58kNP=J&2+p：=3706kNP0=arctan—=64.97°36、解：液体是质量力为Z=-（g+。X=Y=0代入公式dp=-p(g+o)dz积分/?=-p(g+d)z+cZ=/i］时,p=Pa，，代入方程则C=几+p(g+d)(〃|一z)=Pa+pg(l+3力 gJt中：h=/?!-z,为任一点处的水深；g为重力加速度。37＞解:设油面压强为#01，水面压强为內2，则Poi+fig(2・2-0.7)+£也£(0・7_0・5)=p02+/?2g(1.7-0.5)P02-P01=1.5pI(g+0.2pHgg-1.2p2g=26896PapHgg力=P02一P01故h=—~—=0.2018mPugg38、解：由图可知当压力体abfec的竝等于压力体HJFKC的重呆时，球处于平衡状态。［孚他—存叭p/［警吻+右小咏P2g%-P仙=(P£；p^)QD=3(p2g；22-P^h})P£+P2«?39、解：根据图屮坐标方向，单位重址力的投影X=6zcos0,Y=0,Z=-g+^sin0dp=p(acosQdx+asin0dz-gdz)积分p-a(cos0)x+a(sin&)z-gz+C液面方程为a(cos0)x+(tzsin0-g)z=O液lAf对水平面的倾斜角tanp=—=xg-asin022积分p=P(甘-一gz)+c 42、解：Z1dtPo=P^g(l+)/?=40.384kPa43证：A/z(PHg"b。35、渐变流；急变。36^0.008mo 37>8.85m/So38、h2>ho39、vA=vB=vc=』2g（H-hw）。40、渐变流断面上z+p/Pg=C；动水压强或动水总压力。41、解：么2=纟一么1=0.024吆"列Y向动量方程Ry=-內,+P^v2Vsine=—173.7N列X向动量方程—出=p^v2vcose—pqvv—384.5N水流对平板作川力为384.5N,方向与R相反。7V42、解：列能最方程（日+0）=人+（兔+2・5产2g=10.58吹写X向动虽方程171二Pg(H+6Z)-=-pgh；-R=pg(Vc—V,)V]=0解得/?=4874.6KN水流对单宽坝段的力 43、解：水箱水而1—1,喷嘴出口为2—2,列能量方程v?2Iv?2H二匕-+2上匕-2gd2g列X方向动量方程-R=_Bpci”R=/3pAv；=pp"・2gH耍使重物维持静i上，得Gsina2g血A/?Gsina0pg訐44、解：uA=j2gx0.3=2.42叹A、B同在一过水断面上zA+上亠=Zr+PgPg—-^)x0.2=0.037mPgPg仏—红=0・037m2g2g22即鱼_=虬+0.037=0.263m2g2g・・・如=J2gx0.263=2.27叹45、解：列出口及最高点断而能量方程 『cc(vcos<9)2„..——+0+0=+0+//2g2gH=一sii?&二1.875m2g忒心—V=—VCOS044〃2=4J%os矿“Mem46、解：列1—1,2—2能量方程Pg2g2Pi=P&(h一-廿)2g如图列2-2,3-3Y向动量方程Rv-G-P2=卩pqv[-v3+v2]J叫=卩2r=g^p2三曲PgL+pg訥th-野17-pg7id~(L+h-h+Ld每个螺钉拉力T=-4—vIhZ"Yy-2」yv2LJG*Ry3!1 47、解:F=-R=/3pq/O-v2）q、・v27ud24解得v2=7100=10^V=列水箱屮渐变流断面1一1,和喷嘴出口2-2能量方程j22H二仇上+冇+：丄+巴-db，吃2gH=5.75mXV2248.解：旦+丄二旦+峑PoS2gp（）g2g而门_E=（^L一1）A/?=0.22mQ）gQ）gvi=（4）2^代入能量方程解得d2-Vj=2.23m/sQ=V1A2=0.0182m3/s片=（—）2v2=1.03m/s£一Pi=0.22久g+p2=26370N/m2求轴向力R,列X向动量方程p,A[-p2A2-R=即q、g-片）R=253.1N水流对管壁作用力Rf=-R 49、解:以水箱水面为1—1,管嘴出口为2-2,管嘴中收缩断面为c-c,写1—1,2-2能量方程山连续方程Av=—A=3.59m/sPcpg=H—(1+写1—1,c—c能量方程颜色液体上升高度为/?==0.297mpg50、解:(1)以上游渐变流断面为1一1,和管口断面2-2列能量方程2人一九+0+0=0+0+堂2gv2=J2g(/i2-h)=6.26m/sqv=v=0」97m3/s%42(2)0+0+0=2+^+—Pg2g二—2—2=—4mHQPg 51、解：列1一1,2-2能量方程22旦+丄=邑+亘取XIPg2gpg2g而vi=（半）勺2d由此解得V2=4.117m/sV]=3.635m/sq、＜=VjA2=178337cm3/sX、Y向动量方程：pA-p4cos60一出=卩pq、©2cos60v（）p2A2sin60—7?x=ppq、—v2sin60—0]分别解得Rx=931.43NR=1179.68NAyR=J&2+尽2=150307NcR、^=arctg=51.07R"=—RAX52、解：列1—1,2—2能量方程22A+2k=A+pg2gpg2g其中y=«q#=i.27m/s14q、,zv2=r=5.1m/s7ldjA.2mpg解得A=0.755mpgp2=pgx0.755=7.4KN/m2列X向动量方程 -Rx~P1A2+PlA=PpqXvi~vi)解得R=101.31N水流作用于收缩管壁上的力X2253、解：Z|+△+»=Z|+邑+工+入.pg2gpg2g(可+(z2+_^=_)——0.3mpg「pg22425盖裁+妇吒、2代入上式解得v2=0.99m/s2也3/q、：——冬—0.0311m"/54、解：水箱水面为1一1,装测压管收缩段取3-3,管出口为2-2,列1-1,2—2能量方程VH=(g+3+1—2gv2列I—I,3—3能量方程22H=g+—+3—(2)Pg2g2gV3=4)2v=u016—v9把5Pv卩3值代入（2）解得//=1.51m55、解:列能量方程22Pg2gpg2g令©=0^=1 22叫一儿二Az+直—邑2gpgpg从压差计得：Pi+P&Z+力+A/z)=p2+pgh+pmg^hAz+—~—=0.252mPgPS=0.018m3/soc2=而Vj=(-l)2v2=0.252d,V2=0.295m/s56、解：列1,2间能量方程22丄+旦+△"亘+星+九令02gPg2gpg而口=P肌,P?=P叽久rtl图知：h}+Az=/i,+A/?—_—=//j-/z,=A/z-Azpgpg2代入能量方程-^+A/7=(1+2g22翁MW瞌=|2gh9v_J1±I__LVA2所以＜7v与心无关。57、解:(1)A_A是渐变流断面,z+—=cpg(2)B_B急变流断血，且离心力向上，故上端测压管水血高于下端。 (3)C-CJ急变流断而，离心力向下，故下端测压管液而高于上端的。58、解：对水箱水面及管咀出口断面列能量方程v2V2力+0+0=——+0.2——2g2g9Z=——=4.17m2g59^解：对水箱水体列X向动量方程切2工以=K-°)=P—R=F=460N60、解:列1—1,2—2；1_］及3_3的能量方程，可得△z+旦-虽pgpgA+5_PS2gA4.2kpg2g片*4.95m/s,4(7v/V=V==5.57m/s—7ld；p2=290.7KN/m2列X向动量方程/}—2马cos60°—R、=2p(7v2v2cos60G—P7vlv,R=12400KN入列Y向动量方程：2P2sin60°—R、=—2pg、v9sin60°&=1749.5KN R=Jr：+R：=2144.6KN22]261、解：h+衣二屮+审述hov.=v71H-=0.38m代入能量方程得v(=0.475v20.0565详=0.12v2=1.457m/sq、—bh2y2=14.95m"/sH262、解：列Y向动量方程—Ry=—0pq、.vcos60°=—6.13N平板运动吋，水流单位时间冲击到板上质量为pA(v-u)列Y向动量方程-Ry=一ppq、&-w)cos60°63、解：列X向动量方程，令0=禹=1片_£_/?=內』叫_片]片=丄bpgH，=156800N19£=—pgbh；=2450N2/?=98350N作用于板上力P与R量值相等，方向相反。 静水总压力P=^pgblv=100352N所以作用在闸门上的动水总压力小于静水总压力。X64、解：对容器自由面o—o和出口2-2段面写能量方程得"2=丽对收缩段血1—1及出口断面2—2写能量方程G丽y/»血/if65解:写x向动量方程&=阪［爲％一0儿］V2x=V2COS135°vlx=V7?x=P7v(v2cos135°-v)由能量方程 习+旦+字卡+星+攀Pg2gpg2g因为ZI=Z2.PI=P2=Pa,hw=0V]=v2=v=19.8于是R=_5.256KN水流对叶片冲击力以=-/?x=5.256KN方向为+x向，叶片为对称,冲击力y向分量为零Z66、解：VB=(-^-)2vA=2.667m/s0.2-^2g?ijA—A>B—B间能量方程心計佥5）弋当z=6m・・±=-z-0.沦Pg2g2+也=—7.106mHoO2g〜当A处真空度为5m,大允许值22z=--^--0.8—4-^-=3.894mPg2g2g 67>解：qv—v2A2=0.0047m3/sV.=—=0.938m/sA由能量方程，求出p{=113.88KN/sG=pg2+D2+J£>）=4.31/10-3KNP、一G-R=p卩q、,[v2-vj（z向动量方程）214x0OR2113.88x-一4.31xIO"3一R=1x0.00471（15-0.938）R=0.502KN与假设方向和同。手持水枪的力与R和等，方向和同（向下）Av268、解：列能量方程H+0+0=0+0+莎v=j2gH=6.26m/s么=VA=6.26xE°『=49.21/s列能量方程2//+力+0+0=0+堡乞+22gpgv3=启）2=6.26x（卫丄）2=12.776m/sd30.07=—H—12・776一—2—i=5.33mHQpg2g19.6-inax/zV2=——=5.33mH-）O69、解：Li]pga/12.6x19.6x0.02=2.22m/s v=0.80x2.22=1576m/s2么二说=1.876x“x；15=o.O31n?/s=311/s70、解：（1）以上游水库水面为基准面，列1—1至3—3断血的能量方程29-—°3叮72gPg2g〜Apgwl-30+厶+0=2+厶PSav2+—+10—pg2g2g2令G二1"一必=2+11—<7Pg2gv25・•・(7~)rnax=—Vmax=2.98m/S2g11?vmax=%x•A=0.0234m3/s=23.41/s列1—4断面的能量方程220+0+0=-力+0+竺+(10+2匚2g2gV・VA=132j战人样=13囂=5.9m(2)列1一2断面的能显方程C八八八PrOV2n加0+0+0=0+—+——+9——PE2g2g-^-=-10—=-4.526mH?。Pg2g71、解：(1)列水库水面至出口断面能量.八八八加6ZV22+0+=0+0+——・•・——=42g2g0+厶+0=力+上+4pgpg'