水力学习题及答案-液体一元恒定总流的基本原理

'..-第3章液体一元恒定总流的根本原理题解3.1如图某水平放置的分叉管路，总管流量Q=40m3/s，通过叉管1的流量为Q1=20m3/s，叉管2的直径d=1.5m求出管2的流量及断面平均流速。1题3.1图解：由连续方程可知那么3.2有一底坡非常陡的渠道如下图，水流为恒定流，A点流速为5m/s，设A点距水面的铅直水深H=3.5m，假设以为基准面。求A点的位置水头。压强水头，流速水头，总水头各为多少？题3.2图解：A点的位置水头：A点的压强水头为：A点的流速水头：..word.zl- ..-总水头：3.3垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如下图。收缩前的管径，喉管处的直径，水银压差计读数△h=3.0cm，两断面间的水头损失〔对应喉管处的流速〕求管中水流的流速和流量。题3.3图解：以2—2断面为基准面对1—1断面和2—2断面列能量方程有〔并取〕整理后得出〔a〕列出水银压差计上的等压面方程有经化简，由于代入〔a〕后可得从而可解出流量3.4有一水泵，，抽水流量Q=0.02m3/s,吸水管直径d=20cm，管长L=5.0m..word.zl- ..-，泵允许真空值为6.5m水柱，吸水管〔包括底阀、弯头〕水头损失hW=0.16m，试计算水泵的安装高度hs。题3.4图解：以水池水面为基准面，列水面和水泵进口断面的能量方程而那么3.5如图为一水轮机直锥形尾水管。A—A断面的直径d=0.6ｍ，断面A—A与下游河道水面高差z=5.0ｍ。水轮机通过流量Q=1.7ｍ3/s时，整个尾水管的水头损失(v为对应断面A—A的流速)，求A—A断面的动水压强。题3.5图解：选下游水面为基准面，列A—A断面与下游河道2—2断面的能量方程而将代入左式得：..word.zl- ..-3.6如图为一平板闸门控制的闸孔出流。闸孔宽度b=3.5ｍ，闸孔上游水深为H=3.0ｍ,闸孔下游收缩断面水深hc0=0.6ｍ，通过闸孔的流量Q=12ｍ3/s求水流对闸门的水平作用力〔渠底与渠壁摩擦阻力忽略不计〕。题3.6图解：取1—1，2—2断面截取一段水体为控制体列出动量方程有那么可解出而式中：将上述速度和压力值代入动量方程后，可得出而水流对闸门的作用力为3.7固定在支座的一段渐缩形的输水管道如下图，其直径由d1=1.5ｍ变化到直径d2=1.0ｍ，在渐缩段前的压力表读数p=405kN/ｍ2，管中流量Q=1.8ｍ3/s，不计管中的水头损失，求渐变段支座所承受的轴向力R。..word.zl- ..-题3.7图解：列1—1与2—2断面能量方程，可解出而代入上式后可得列出动量方程可解得渐变支座所承受的力kN3.8有一突然收缩的管道，收缩前的直径d1=30，d2=20，收缩前压力表读数p=1.5pa，管中流量Q=0.30,若忽略水流阻力，试计算该管道所受的轴向拉力N。题3.8图解：取1—1，2—2断面为控制体，分别列出该两断面的能量方程和动量方程有..word.zl- ..-取由于将流速代入上式可得2断面压强为列动量方程可解出该管道所受轴向力为3.9如图为一挑流式消能所设置的挑流鼻坎，：挑射角θ=35°，反弧半径r=25ｍ，单宽流量q=80反弧起始断面的流速v1=30，射出速度v2=28，不计坝面与水流间的摩擦阻力，试求：水流对鼻坎的作用力。题3.9图解：求出断面1和2处水深水重1和2断面的动水总压力为..word.zl- ..-列x向动量方程列z向动量方程3.10如图将一平板放置在自由射流之中，并且垂直于射流轴线，该平板截去射流流量的一局部Q，射流的其余局部偏转一角度θ，v=30，Ｑ＝36,Q1＝12不计摩擦，试求：〔1〕射流的偏转角度θ；〔2〕射流对平板的作用力。题3.10图解：由连续方程列x向动量方程列y向动量方程由能量方程可知由y向动量方程可解出由x向动量方程可解出而..word.zl- ..-3.11如下图，有一铅直放置的管道，其直径d=0.35ｍ，在其出口处设置一圆锥形阀门，圆锥顶角θ=60°，锥体自重G=1400N。当水流的流量Q为多少时，管道出口的射流可将锥体托起？题3.11图解：管道出口流速为v，绕过阀体后仍为v列出z方向动量方程有那么代入数据后可得流速v因此需流量3.12.一水平放置的180°弯管。如下图。管径d=0.2ｍ，断面1—1及2—2处管中心的相对压强p=,管道通过的流量Q=0.157。试求诸螺钉上所承受的总水平力。〔不计水流与管壁间的摩阻力〕题3.12图..word.zl- ..-解：取1—1，2—2断面的水体为控制体，并选坐标。列x向动量方程：那么3.13.一放置在铅直平面的弯管，直径d=100ｍｍ，1—1，2—2断面间管长L=0.6ｍ，与水平线的交角θ=30°，通过的流量Q=0.03，1—1和2—2断面形心点的高差△z=0.15ｍ，1—1断面形心点的相对压强为p1=49，忽略摩擦阻力的影响，求出弯管所受的力。题3.13图解：选择水平管轴线为基准面，列出1—1，2—2断面能量方程可解出由于那么列出x方向的动量方程：..word.zl- ..-那么求出该水体的重量列出z方向动量方程那么弯管所受总的力方向角3.14在水位恒定的水箱侧壁上安装一管嘴，从管嘴射出的水流喷射到水平放置的曲板上，如下图，管嘴直径d=5.0，局部水头损失系数ζ=0.5，当水流对曲板的水平作用力R=980N时，试求水箱中的水头H为多少?(可忽略水箱的行近流速)题3.14图解：取基准面，并列出能量方程那么取2—2，3—3断面列x方向动量方程..word.zl- ..-可解出H..word.zl-'