水力学大纲习题解答.ppt

'【例题】如图所示，某挡水矩形闸门，门宽b=2m，一侧水深h1=4m，另一侧水深h2=2m，试用图解法求该闸门上所受到的静水总压力。h1h2首先分别求出两侧的水压力，然后求合力。h1/3h2/3方向向右→e依力矩定理：可解得：e=1.56m答:该闸门上所受的静水总压力大小为117.6kN，方向向右，作用点距门底1.56m处。合力对任一轴的力矩等于各分力对该轴力矩的代数和。 h1h2解法二：首先将两侧的压强分布图叠加，直接求总压力方向向右依力矩定理：e可解得：e=1.56m返回答：略 【例题】一垂直放置的圆形平板闸门如图所示，已知闸门半径R=1m，形心在水下的淹没深度hc=8m，试用解析法计算作用于闸门上的静水总压力。hchDFP解：LO答：该闸门上所受静水总压力的大小为246kN，方向向右，在水面下8.03m处。 【例题】一弧形闸门如图所示，闸门宽度b=4m，圆心角φ=45°，半径R=2m，闸门旋转轴恰与水面齐平。求水对闸门的静水总压力。解：闸门前水深为ABφhOR水平分力：铅直分力：静水总压力的大小：静水总压力与水平方向的夹角：α静水总压力的作用点：ZDD答：略。 重油hp例：利用管径d=75mm的管道输送重油，已知γ油=8.83kN/m3，ν油=0.9cm2/s，如在管轴上装有带水银压差计的毕托管，hp=20mm，求重油每小时流量及每米长的沿程水头损失（γ水银=133.28kN/m3）BAumax（由于A、B很近，略去水头损失）若重油的流动为层流，则：用v=1.175m/s计算Re为层流每小时流量为： 例题:如图所示水泵管路系统,已知：流量Q=101m3/h,管径d=150mm，管路的总水头损失hw1-2=25.4m,水泵效率η=75.5%，试求：（1）水泵的扬程Hp（2）水泵的功率Np解：(1)计算水泵的扬程Hp以吸水池水面为基准写1-1,2-2断面的能量方程即0+0+0+Hp=102+0+0+hw1-2Hp=102+hw1-2=102+25.4=127.4m(2)计算水泵的功率Np22 例：如图所示，管道直径d1=200mm，d2=400mm，中间为变管径过渡段。已知P1=68.6kPa，P2=30.2kPa，v2=1m/s，z=1m，试确定水流的流动方向，并计算1-1、2-2间的水头损失。1122z解：由连续性方程得00以0-0为基准面计算两断面的总能量 例：一大水箱中的水通过在水箱底部接通的一铅垂管流入大气中，管道出口处断面收缩，直管直径d为10cm，出口断面直径dB为5cm，不计水头损失，求A点的相对压强。3m2m4mBA001122解：以0-0为基准面，写出1-1断面到0-0断面的伯努利方程得：由连续性方程得：以2-2为基准面，写出1-1断面到2-2断面的伯努利方程得：所以： 【例题】输送润滑油的管子直径8mm，管长15m，如图所示。油的运动粘度m2/s，流量12cm3/s，求油箱的水头（不计局部损失）。图示润滑油管路（m/s）雷诺数为层流列截面1-1和2-2的伯努利方程 认为油箱面积足够大，取(m)，则 例：水流经过虹吸管由一个水池流入另一水池，管径d=100mm，管长L=30m，沿程阻力系数λ=0.02，ζ弯=0.75，两水池的液面高差H0=4.0m，求虹吸管的水流流量。H0解：水头损失2112写出1-1到2-2断面的伯努利方程 d2d1HL2L1例：水从水箱流入一管径不同的管道，已知：d1=150mm，L1=25m，λ1=0.037；d2=125mm，L2=10m，λ2=0.039；局部水头损失系数：ζ1=0.5，逐渐收缩ζ2=0.15，阀门ζ3=2.0。（以上值相应的流速均采用发生局部水头损失后的流速）试计算：1、沿程水头损失；2、局部水头损失；3、要保持流量Q为25000cm3/s所需水头H。 d2d1HL2L1例：水从水箱流入一管径不同的管道，已知：d1=150mm，L1=25m，λ1=0.037；d2=125mm，L2=10m，λ2=0.039；局部水头损失系数：ζ1=0.5，逐渐收缩ζ2=0.15，阀门ζ3=2.0。（以上值相应的流速均采用发生局部水头损失后的流速）试计算：1、沿程水头损失；2、局部水头损失；3、要保持流量Q为25000cm3/s所需水头H。解：1、第一管段同理可得：2、进口水头损失：收缩段：阀门： d2d1HL2L13、要保持流量Q为25000cm3/s所需水头H00以0-0为基准面写出水箱液面到管子出口处的伯努利方程 1m3m3v2例：如图所示虹吸管，直径d=50mm，求虹吸管的流量Q和压强p3（不计水头损失）001122解：设基准面为通过虹吸管出口形心处，写出1-1断面到2-2断面的伯努利方程1-1断面计算点选在自由表面处，2-2断面计算点取在管轴处得：所以：写出3-3断面到2-2断面的伯努利方程因为：得： 例：有压管道直径d=20mm，流速v=8cm/s，水温t=15oC，试确定水流流动型态及水流型态转变时的临界流速与水温。解：t=15oC时，查表得：所以：属于层流。临界流速：选取临界雷诺数计算运动粘性系数：查表得：t=30oC 例：设四种流体分别在直径为d=50mm的圆管中流动，若保证各管的流态为层流，试求各管所允许的最大流量Q。这四种流体的运动粘性系数分别为：润滑油ν=10－4m2/s，汽油ν=0.884×10－6m2/s，水ν=10－6m2/s，空气ν=1.5×10－5m2/s。解：将四种流体的运动粘性系数分别代入，便可得到最大流量。 例题：如图已知，p0=50kN/m2，h=1m，求：该点的绝对压强及相对压强p0h解：pa 某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米。 '