2021年水力学习题及答案.

'优秀学习资料欢迎下载第一章绪论优秀学习资料欢迎下载1-1已知某水流流速分布为u0.72y1/10，u的单位为m/s，y为距壁面的距离，单位优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载为m；（1）求y=0.1、0.5、1.0m处的流速梯度；（2）如水的运动粘滞系数0.1010cm2/s，优秀学习资料欢迎下载运算相应的切应力；优秀学习资料欢迎下载解：（1）dudy10.7210y9/100.072y9/10优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载就y=0.1处的流速梯度为：dudyy0.10.0720.19/100.572优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y=0.5处的流速梯度为：dudyy0.50.0720.59/100.134优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y=1.0m处的流速梯度为：dudyy1.00.0721.09/100.072优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）切应力dududydy998.20.01010104dudy10.082104dudy优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载就y=0.1处的切应力为：y0.110.082104dudyy0.15.77104Pa优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y=0.5处的切应力为：y0.510.082104dudyy0.51.35104Pa优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y=1.0处的切应力为：y1.010.082104dudyy1.010.726104Pa优秀学习资料欢迎下载1-3容器内盛有液体，求下述不怜悯形时该液体所受单位质量力？（1）容器静止时；（2）容器以等加速度g垂直向上运动；（3）容器以等加速度g垂直向下运动；解：（1）容器静止时液体所受质量力只有重力优秀学习资料欢迎下载三个方向单位质量力分别为：fxfy0fzg（z轴垂向向上为正）优秀学习资料欢迎下载（2）容器以等加速度g垂直向上运动时，液体所受质量力有重力和惯性力，其中惯性力和物体运动的加速度方向相反，优秀学习资料欢迎下载三个方向单位质量力分别为：fxfy0fzg〔g〕2g（z轴垂向向上为 优秀学习资料欢迎下载正）（3）容器以等加速度g垂直向下运动时液体所受质量力有重力和惯性力，其中惯性力优秀学习资料欢迎下载和物体运动的加速度方向相反，三个方向单位质量力分别为：fxfy0fzgg0（z轴垂向向上为正）优秀学习资料欢迎下载1-3依据牛顿内摩擦定律，推导动力粘滞系数和运动粘滞系数的量纲；优秀学习资料欢迎下载解：依据牛顿内摩擦定律知内摩擦力TAdudy优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载TTML/T2M优秀学习资料欢迎下载可得动力粘滞系数Adu/dy其量纲为Adu/dyL2L/TLT优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载运动粘滞系数量纲为M/LTL2T1优秀学习资料欢迎下载M/L31-6一底面积为40×45cm2的矩形平板，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面对下作等速优秀学习资料欢迎下载运动，斜面倾角θ=22.62o，如下列图；已知平板运动速度u=1m/s，油层厚板所带动的油层的运动速度是直线分布；试求润滑油的动力粘滞系数；题1-6图解：如图平板所受作用力包括：重力G、斜面的支撑力N、摩擦力T1mm，由平优秀学习资料欢迎下载由受力平稳得：TGsin59.8sin22.6218.85N优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载TAdu可得dyTAdudy0.4018.8530.4511100.1047Ns/m2优秀学习资料欢迎下载其次章流体静力学2-1一封闭水箱自由面上气体压强p0=25kN/m2，h1=5m，h2＝2m；求A、B两点的静水压强； 优秀学习资料欢迎下载题2-1图优秀学习资料欢迎下载解：pAp0gh1251031039.8574kN/m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载pBpAg〔h1h2〕741031039.8〔52〕44.6kN/m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载2-3如下列图为一复式水银测压计，已知12.3m，21.2m，32.5m，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载41.4m，53.5m；试求水箱液面上的肯定压强p0＝？优秀学习资料欢迎下载题2-3图解：已知断面1上作用着大气压，因此可以从点1开头，通过等压面，并应用流体静力学基本方程式，逐点推算，最终便可求得水箱液面上的肯定压强；应用等压面，依据式优秀学习资料欢迎下载（2-3-5）可得p2p1Hg〔12〕，p3p2g〔32〕，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载p4p3Hg〔34〕，又p0p5p4g〔54〕；联立求得优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载p0p1Hg〔12〕g〔32〕Hg〔34〕g〔54〕；优秀学习资料欢迎下载将已知值代入上式，得优秀学习资料欢迎下载0p98kN/m213.6103kg/m39.8m/s2〔2.3m1.2m〕1103kg/m3优秀学习资料欢迎下载9.8m/s2〔2.5m1.2m〕13.6103kg/m39.8m/s2〔2.5m1.4m〕优秀学习资料欢迎下载1103kg/m39.8m/s2〔3.5m1.4m〕优秀学习资料欢迎下载357.9kN/m2优秀学习资料欢迎下载2-4某压差计如下列图，已知HA=HB=1m，ΔH=0.5m；求：pApB； 优秀学习资料欢迎下载题2-4图解：由图可知，１－１面为等压面，依据压强公式可得优秀学习资料欢迎下载pAghAp1p2Hgh，p2pAghAHgh优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载同时，p3pBghB优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载由于水银柱和水柱之间为空气，密度可忽视不计，就p2p3，得优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载pAghAHghpBghB优秀学习资料欢迎下载将已知数代入公式，得优秀学习资料欢迎下载pApBHghg〔hAhB〕优秀学习资料欢迎下载13.6103kg/m39.8m/s20.5m1103kg/m39.8m/s2〔1m1m〕优秀学习资料欢迎下载47.04kN/m22-6盛同一种液体的两容器，用两根U形差压计连接；上部差压计A内盛密度为A优秀学习资料欢迎下载的液体，液面高差为hA；下部差压计内盛密度为B的液体，液面高差为hB；求容器优秀学习资料欢迎下载内液体的密度（用A，B，hA，hB表示）； 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载题2-6图（图中A、B分别换为解：hA、hB）优秀学习资料欢迎下载如图，1－1为等压面，依据压强公式可得优秀学习资料欢迎下载g〔xy1y2〕g〔y3hA〕g〔y1y3〕AghA优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载化简可得gx〔A〕ghA（1）优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载同样由等压面2－2，可得gx〔B〕ghB（2）优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载联立式（1）和式（2）可得：BhBhAAhAhB优秀学习资料欢迎下载2-7画出以下图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图 优秀学习资料欢迎下载〔f）题2-7图（f）中左端水面下加，并取掉r）2-7画出以下图中各标有文字曲面上的压力体图，并标出垂直压力的方向；题2-8图（请排两行，各4个）2-8水闸两侧都受水的作用，左侧水深3m、右侧水深2m；试求作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解）；解：（1）图解法：绘出静水压强分布图，如图：mm压强分布图的面积：优秀学习资料欢迎下载1g〔h12h〕2gh2〔h1h2〕110329.8〔32〕21039.82〔32〕24.5kN/m优秀学习资料欢迎下载2作用于单宽上的静水总压力Pb124.524.5kN优秀学习资料欢迎下载2压力中心的位置：设P距底部距离为e优秀学习资料欢迎下载左侧水体对水闸的静水总压力为：右侧水体对水闸的静水总压力为：P1b1P2b21110321110329.839.82244.1kN19.6kN 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载依据合力矩＝分力矩之和可得：PeP1e1P2e2优秀学习资料欢迎下载e〔44.13319.62〕/24.531.27m优秀学习资料欢迎下载（2）解析法：优秀学习资料欢迎下载图中可知：hc1hc2h1322h22221.5m1.0mA1bh1A2bh2133m2122m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载3P1ghc1A1109.81.5344.1kN优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载3P2ghc2A2109.81.0219.6kN优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载作用于水闸上的静水总压力：PP1P244.1119.621324.5kN优秀学习资料欢迎下载求压力中心位置：ld1lc1Ic1lA1.5121.532.0m优秀学习资料欢迎下载ld2lc2Ic2lA12122c1112222.33m优秀学习资料欢迎下载c22优秀学习资料欢迎下载PldP1ld1P2ld2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载ld〔44.12.019.62.33〕/24.51.73m优秀学习资料欢迎下载2-12两水池隔墙上装一半球形堵头，如图；已知：球形堵头半径Ｒ=1m，测压管读数h=200mm；求：（1）水位差ΔH；（2）半球形堵头的总压力的大小和方向；解：（1）如图1-1’为一等压面 优秀学习资料欢迎下载p1gh2优秀学习资料欢迎下载p1"g〔h1g〔h1h〕h〕HghHghgh2,Hh2h1优秀学习资料欢迎下载HHh〔13.61〕2002520mm2.52m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）水平分力：铅垂投影面面积：AxR23.14123.14m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载投影面形心的埋没深度：hc左l，hc右lH优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Pxghc右Axghc左AxgHAx10009.82.523.1477.5kN方向：水平向左优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（3）铅垂分力：因左右两侧压力体相互抵消，Pz0优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（4）总压力：PPx77.5kN方向：水平向左优秀学习资料欢迎下载2-14圆弧门如下列图；门长2m；（1）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置；（2）求垂直总压力及其作用线方向；优秀学习资料欢迎下载解：（1）水平分力：铅垂投影面面积：Axbr224m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载投影面形心的埋没深度：hchr324m22优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PxghcAx10009.844156.8kN方向：水平向右优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）铅直分力：压力体如图，压力体体积VbAACDE232218.28m324优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PzgV10009.818.28179.1kN方向：铅垂向上优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（3）总压力：P22156.82179.12238.04kN优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PPxz（4）作用力方向合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：PzarctanPxarctan〔179.1〕156.848.8优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载2-16如下列图，涵洞进口设圆形平板闸门，其直径d=1m，闸门与水平面成o60倾角并优秀学习资料欢迎下载铰接于B点，闸门中心点位于水下4m，门重G=980N；当门后无水时，求启门力T（不计摩擦力）； 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载解：闸门中心的埋没深度hc4m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载闸门所受静水总压力P作用点距水面的距离l1ghcAhc1000r9.844112414.12m30.77kN优秀学习资料欢迎下载sin60sin602优秀学习资料欢迎下载ldl1d〔8l18〔2l15d〕d〕4.121〔88〔24.124.1251〕1〕4.63m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载依据力矩平恒：P〔lDl1〕Gdcos2Tmindcos优秀学习资料欢迎下载TminP〔lDl1〕Gdcos230.77〔4.634.12〕0.981cos60231.87kN优秀学习资料欢迎下载dcos启门力应大于31.87kN；1cos60优秀学习资料欢迎下载2-16为校核图中所示混凝土重力坝的稳固性，对于下游无水和有水两种情形，分别运算作用于单位长度坝体上水平水压力和铅直水压力；优秀学习资料欢迎下载解：（1）下游无水情形：水平分力：铅垂投影面面积：Axbh112626m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载投影面形心的埋没深度：hh1c22613m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PxghcAx10009.813263312.4kN方向：水平向右优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载铅直分力：压力体如图，压力体体积VbAACDE126184288m3优秀学习资料欢迎下载PzgV10009.888862.4kN方向：铅垂向下 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载总压力：P223312.42862.423422.8kN优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PPxz作用力方向合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：PzarctanPxarctan〔862.4〕3312.414.6优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）下游有水情形：水平分力：上游受压面：铅垂投影面面积：Axbh112626m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载投影面形心的埋没深度：hh1c22613m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Px1ghcAx10009.813263312.4kN方向：水平向右优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载下游受压面：铅垂投影面面积：Axbh2166m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载h2投影面形心的埋没深度：hc263m2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Px2ghcAx10009.836176.4kN方向：水平向左优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载总的水平分力：PxPx1Px23312.4176.43136.kN方向水平向右优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载铅直分力：左侧压力体如图，压力体体积VbAACDE126182488m3优秀学习资料欢迎下载3Pz1gV10009.888862.4kN方向：铅垂向下优秀学习资料欢迎下载右侧压力体如图，压力体体积VbABFG11621218669m优秀学习资料欢迎下载Pz2gV10009.8988.2kN方向：铅垂向下优秀学习资料欢迎下载总铅直分力：PzPz1Pz2862.488.2950.6kN方向：铅垂向下优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载总压力：P2231362950.623276.9kN优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载PPxz作用力方向合力指向曲面，其作用线与水平向夹角：PzarctanPxarctan〔950.6〕313616.9 优秀学习资料欢迎下载第三章流体运动学3.2试检验下述不行压缩流体的运动是否存在？优秀学习资料欢迎下载（1）ux2x2y,u2y2z,uz4〔xy〕zxy优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y（2）uxyzt,uyxzt,uzxyt优秀学习资料欢迎下载解：代入连续性方程优秀学习资料欢迎下载（1）〔2x2y〕x〔2y2z〕y4〔xy〕zxyz4x4y4〔xy〕0，符合连优秀学习资料欢迎下载续条件，运动存在；优秀学习资料欢迎下载（2）〔yzt〕x〔xzt〕yxytz0，符合连续条件，运动存在；优秀学习资料欢迎下载3.5如图铅直放置的有压管道，已知d1=200mm，d2=100mm，断面1-1处的流速v1=1m/s；求（1）输水流量Q；（2）断面2-2处的平均流速v2；（3）如此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2是否发生变化？（4）图a中如水自下而上流淌，Q及v2是否会发生变化？优秀学习资料欢迎下载解：（1）输水流量Qv1A120.22dv111440.0314m3/sQ优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）断面2-2处的平均流速：依据连续性方程v1A1v2A2优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载vv1A1v1110.2224m/s优秀学习资料欢迎下载dd22A220.12优秀学习资料欢迎下载（3）如此管水平放置，输水流量Q及断面2-2处的速度v2不会发生变化；（4）如水自下而上流淌，Q及v2不会发生变化； 优秀学习资料欢迎下载第四章流体动力学优秀学习资料欢迎下载4-1在一管路上测得过流断面1-1的测压管高度p1为1.5m，过流面积A1g为0.05m2；优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载过流断面2-2的面积A2为0.02m2；两断面间水头缺失h为0.5v21；管中流量Q为20l/s；2g优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载z1为2.5m，z2为2.0m；试求断面2-2的测压管高度p2；（提示：留意流淌方向）；g优秀学习资料欢迎下载题4-1图解：第一求出断面1－1和断面2－2的断面平均流速：优秀学习资料欢迎下载vQ0.021A10.050.4m/s，v2Q0.02A20.021.0m/s优秀学习资料欢迎下载（1）假设水流从断面1-1流向断面2-2以0-0为基准面，列断面1-1和断面2-2间总流能量方程：优秀学习资料欢迎下载vz2p1a111z2p2a22v2hw优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载令12.521.51.00.522g2.0p2g10.522g0.522g优秀学习资料欢迎下载p21.954mg（1）假设水流从断面2-2流向断面1-1以0-0为基准面，列断面2-2和断面1-1间总流能量方程：优秀学习资料欢迎下载vz2p2a222p1a11vz21hw优秀学习资料欢迎下载g2gg2g 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载2.0p212g2g2.51.50.522g0.50.522g优秀学习资料欢迎下载p21.962mg4-1如下列图，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A1=0.05m2，A2=0.03m3，A3=0.04m2，如水池容积很大，行近流速可以忽视（v0≈0），当不计管路的水头缺失时，试求：（1）出口流速v3及流量Q；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线；题4-2图解：（1）以管路中心为基准面，列出断面0-0—断面3-3的能量方程优秀学习资料欢迎下载vz2p0a000z3p3a33v2hw优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载由于渐变流断面上各点的〔zpg〕等于常数，可选断面上任一点来运算；为便利，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载断面0-0选水面上一点，该点相对压强为零，即p00，流速水头2v000优秀学习资料欢迎下载500v2003可得：v32g29.852g10m/s优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载流量Qv3A3100.040.4m3Q/s0.4v282优秀学习资料欢迎下载（2）依据连续性方程可得v1A10.058m/s12g29.83.2m优秀学习资料欢迎下载Q0.4v2v213.3m/s213.328.9m优秀学习资料欢迎下载A20.032g29.8pv2优秀学习资料欢迎下载由于不计管路的水头缺失，总水头沿程不变，H1z111g2g5m，优秀学习资料欢迎下载H2H3H15m； 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载各断面测压管水头：HP1HP22vH112gv2H222gv253.21.8m58.93.9m优秀学习资料欢迎下载HP3H332g550m优秀学习资料欢迎下载管路的总水头线和测压管水头线如图：4-7为将水库中水引至堤外浇灌，安装了一根直径d为15cm的虹吸管（如图），当不计水头缺失时，问通过虹吸管的流量Q为多少？在虹吸管顶部s点处的压强为多少？题4-7图解：（1）挑选水库水面为断面1-1，虹吸管出口为断面2-2，以断面2-2为基准面，列断面1-1和2-2的能量方程：由题可知：，由于断面1-1处的速度较小可以忽视，故流速水头， 优秀学习资料欢迎下载不计水头缺失，令，代入能量方程：解得虹吸管出流流速出流量：（1）以s点所在管轴线平面为断面3-3，以断面2-2为基准面，列断面3-3和2-2的能量方程：由题可知：，，令代入能量方程：得虹吸管顶端s点压强：优秀学习资料欢迎下载224-9如下列图分叉管路，已知断面1-1处的过水断面积A10.1m2，高程z175m，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载流速v13m/s，压强p198KN/m2；2-2断面处A0.05m2，z72m，3-3断面优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载处A30.08m2，z60m，p196KN/m2，1-1断面至2-2和3-3断面的水头缺失分优秀学习资料欢迎下载33别为3m和5m，试求：⑴2-2断面和3-3断面处的流速v2和v3；⑵2-2断面处的压强p2；题4-9图解：（1）列断面1-1和断面3-3间的能量方程： 优秀学习资料欢迎下载pv2pv2优秀学习资料欢迎下载zzh11131333w13优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载式中，z175m,v13m/s，p198KN/m2，即p1g10m；z360m，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载p196KN/m2，即p320m；水头缺失h5m；取动能修正系数1，优秀学习资料欢迎下载3w1313g代入能量方程，得：32v2优秀学习资料欢迎下载75102g6020352g优秀学习资料欢迎下载解得3-3断面处的流速v33m/s优秀学习资料欢迎下载2由连续性方程可知：Q1Q2Q3，即A1v1A2v2A3v3优秀学习资料欢迎下载式中，A10.1m，v13m/s；A20.05m；A30.08m2，v3m/s，代入连续优秀学习资料欢迎下载22性方程，解得2-2断面处的流速vA1v1A3v30.130.0831.2m/s优秀学习资料欢迎下载A20.05（2）列断面1-1和断面2-2间的能量方程：pv2pv2优秀学习资料欢迎下载zz11112222hw12优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载式中，z75m,v3m/s，p98KN/m2，即p110m；z72m，v1.2m/s；优秀学习资料欢迎下载11122g优秀学习资料欢迎下载水头缺失hw123m；取动能修正系数121，代入能量方程，得：优秀学习资料欢迎下载32751072p21.223优秀学习资料欢迎下载2gg2g优秀学习资料欢迎下载解得2-2断面处的压强p2101.82KN/m2优秀学习资料欢迎下载34-9如下列图为嵌入支座内的一段输水管；管径d1=1.5m，d2=1m，支座前断面的相对压强p1=400kN/m2，管中通过流量Q＝1.8m3/s；如不计水头缺失，试求支座所受的轴向力？ 优秀学习资料欢迎下载题4-10图解：由连续性方程可知：优秀学习资料欢迎下载Q1-1断面平均流速v10.121.821.02m/s优秀学习资料欢迎下载A1d143.141.54优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Q2-2断面平均流速v20.121.822.29m/s优秀学习资料欢迎下载A2d243.1414优秀学习资料欢迎下载以输水管的中轴线所在平面为0-0基准面，列断面1-1和2-2间的能量方程：为便利运算，取管轴线上点为运算点，；令；优秀学习资料欢迎下载解得2-2断面处的压强p2397.898KN/m2优秀学习资料欢迎下载选取断面1-1、2-2和管壁所围区域为隔离体，列断面1-1和2-2的动量方程：优秀学习资料欢迎下载P1RxP2Q2v21v1优秀学习资料欢迎下载取动量修正系数121优秀学习资料欢迎下载RxQv2v1p1A1p2A211.8〔2.291.02〕397.898414001.524优秀学习资料欢迎下载391.864kN支座所受轴向力为391.864kN，方向水平向右；优秀学习资料欢迎下载4-13一四通叉管（如图），其轴线均位于同一水平面，两端输入流量Q0.2m3/s，优秀学习资料欢迎下载13Q0.1m3/s，相应断面动水压强p1=20kPa，p3=15kPa，两侧叉管直接喷入大气，已 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载知各管直径d1=0.3m，d3=0.2m，d2=0.15m，30；试求交叉处水流对管壁的作用力优秀学习资料欢迎下载（忽视摩擦力不计）；优秀学习资料欢迎下载解：解：（1）求管中的流速题4-13图优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载vQ1Q10.22.83m/s优秀学习资料欢迎下载11A1dA43.140.324优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载32vQ3Q30.13.18m/s优秀学习资料欢迎下载A3d343.140.224优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载由连续性方程可知：Q1Q32Q2，Q20.20.120.15m3/s优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载vvQ2Q20.158.49m/s优秀学习资料欢迎下载A2242d243.140.1524优秀学习资料欢迎下载（2）取掌握体如图，作用在掌握体上的外力有：各断面的动水压力：优秀学习资料欢迎下载P1p12d12042d3.1443.140.320.221.413kN优秀学习资料欢迎下载P3p3315440.471kN优秀学习资料欢迎下载由于两侧叉管直接喷入大气，P2P40优秀学习资料欢迎下载岔管对水流的反作用力R，其分力分别为Rx和Ry；重力；因岔管管的轴线位于水平面内，重力不予考虑；（3）列动量方程：优秀学习资料欢迎下载x方向：P1P3RxQ22v2cosQ44v4cos〔Q11v1Q33v3〕，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载取动量修正系数12341，就优秀学习资料欢迎下载RxP1P32Q2v2cos〔Q1v1Q3v3〕优秀学习资料欢迎下载1.4130.47120.158.49cos30〔0.22.830.13.18〕1.106kN 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载y方向：RyQ22v2sinQ44v4sin0优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载管壁对水流的总作用力RRx1.106kN，方向向右；优秀学习资料欢迎下载交叉处水流对管壁的作用力为1.106kN，方向向左；4-13一平板闸门宽b为2m，当通过流量Q为8m3/s时闸前水深h为4m，闸孔后收缩断面水深hC为0.5m，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）；题4-14图解：取闸门前符合渐变流条件的断面为断面1-1，取断面1-1和c-c间流体为隔离体，掌握体上水平作用力如下列图；断面1-1平均流速：断面c-c平均流速：断面1-1的动水压力：断面c-c的动水压力：列掌握体水平方向的动量方程：取动量修正系数代入动量方程得：作用于平板闸门上的动水总压力为98.35kN，方向向右； 优秀学习资料欢迎下载第五章流淌阻力和能量缺失优秀学习资料欢迎下载5-1.圆管直径d10mm，管中水流流速v0.2m/s，水温T100C，（1）试判别其液优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载流型态；（2）如流速与水温不变，管径转变为30mm，管中水流型态又如何？（3）如流速优秀学习资料欢迎下载与水温不变，管流由层流转变为紊流时，管直径为多大？优秀学习资料欢迎下载解：（1）已知水温T诺数为100C，查表得水的运动粘滞系数0.01304cm2/s，求得水流雷优秀学习资料欢迎下载Revd因此，水流为层流；2010.013041533.72000优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（2）管径转变为30mm优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Revd2034601.22000因此，水流为紊流；优秀学习资料欢迎下载0.01304（3）选取临界雷诺数Rek2000，运算管径优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载dRekv20000.013042013.04mm优秀学习资料欢迎下载流速与水温不变，管流由层流转变为紊流时，管直径为13.04mm；优秀学习资料欢迎下载5-5．有一管道，已知：半径r015cm,层流时水力坡度J0.15，紊流时水力坡度J0.2，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载试求：（1）管壁处的切应力0；（2）离管轴r10cm处的切应力？优秀学习资料欢迎下载解：（1）由式（5-13）可得：r0152优秀学习资料欢迎下载层流运动：0gJ129.80.1520.11025kN/m优秀学习资料欢迎下载紊流运动：0gr0J219.81520.20.147kN/m2优秀学习资料欢迎下载（2）由式（5-14）得优秀学习资料欢迎下载层流运动r110.251020r01573.5N/m2优秀学习资料欢迎下载紊流运动r100147r01598N/m优秀学习资料欢迎下载5-10.有一旧的生锈铸铁管路，直径d300mm，长度l200m，流量Q0.25m3/s取 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载当量粗糙度0.6mm，水温T100C，试分别用公式法和查图法求沿程水头缺失hf？优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载解：已知水温T100C，查表得水的运动粘滞系数0.01304cm2/s优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Q管中流速vAQd2/43.140.250.32/43.54m/s优秀学习资料欢迎下载（1）公式法:优秀学习资料欢迎下载vd管中雷诺数Re为紊流；3.540.013040.31048.11052000优秀学习资料欢迎下载现在再判别属于哪个区域：假设λ=0.023优秀学习资料欢迎下载黏性底层厚度0.607.4932.8dRe68.132.8510300.0230.00801cm0.0801mm优秀学习资料欢迎下载00.0801故管壁属于粗糙区，可应用尼库拉兹公式求λ值优秀学习资料欢迎下载11d230020.023,与假设吻合优秀学习资料欢迎下载2lg〔3.7〕2lg〔3.7lv2〕0.62003.542优秀学习资料欢迎下载沿程水头缺失hf〔2〕查图法d2g0.0230.22g9.8m优秀学习资料欢迎下载0.6d3000.002,Re8.1105优秀学习资料欢迎下载查莫迪图，得0.24，与公式法基本吻合优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载沿程水头缺失hflv2d2g0.0242000.33.5422g10.23m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载5-13.油在管路中以v=1m/s的速度流淌，油的密度920kg/m3，l3m,d=25mm,水银优秀学习资料欢迎下载压差计测得h=9cm,试求：（1）油在管路中的流态；（2）油的运动粘滞系数；（3）如以相同的平均流速反向流淌，压差计的读数有何变化？ 优秀学习资料欢迎下载习题5-13解：（1）如图，选取符合渐变流条件的断面1-1和断面2-2；以断面2-2为基准面，列1-1断面和2-2断面的能量方程；优秀学习资料欢迎下载vz2zp111p2122vh22w12优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载其中：z1l；z20；1-1断面和2-2断面的平均流速相同，v1v2v；优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载由3-3平面为等压面可得p1油g〔lh〕p2Hgh，可得优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载p1p2Hgh油g〔lh〕13.69.80.090.929.8〔30.09〕1.76m优秀学习资料欢迎下载油g油g0.929.8优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载水头缺失只有沿程水头缺失，2hw12hflv优秀学习资料欢迎下载代入能量方程：31.76hw12d2g3v2优秀学习资料欢迎下载0.242g优秀学习资料欢迎下载求得沿程水头缺失系数为1.240.0252g3.0.203优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载假设为层流状态，雷诺数Re64640.203.3162000,为层流；优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载（1）油的运动粘滞系数vd1Re0.025316.7.91105m2/s优秀学习资料欢迎下载（3）如以相同的平均流速反向流淌，以断面2-2为基准面，列1-1断面和2-2断面的能量方程；优秀学习资料欢迎下载p2v2pv2优秀学习资料欢迎下载z222z1111hw12优秀学习资料欢迎下载g2gg2g 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载可求得p2p1油gz1z2hw1231.244.24m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载假设压差计左侧比右侧高出h’，由等压面可得p1油g〔lh〕p2Hgh优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载可求得hp2p1l油g＝4.243＝0.09m优秀学习资料欢迎下载1H1油13.6/0.92优秀学习资料欢迎下载如以相同的平均流速反向流淌，压差计右侧会比佐侧高出0.09m；5-15.如下列图的试验装置，用来测定管路的沿程阻力系数和当量粗糙度；已知管径优秀学习资料欢迎下载d200mm，管长l10m，水温T200C，测得流量Q0.15m3/s，水银压差计读优秀学习资料欢迎下载数h0.1m，试求：（1）沿程阻力系数；（2）管壁的当量粗糙度？习题5-15优秀学习资料欢迎下载解：管路沿程阻力h0.112.611.26m水柱优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载管道平均流速vQd23.140.150.22/44.78m/s优秀学习资料欢迎下载4hf沿程阻力系数21.2620.022优秀学习资料欢迎下载lvd2g104.780.22g优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载管路雷诺数Revd4.781.0040.21069.52105优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载查莫迪图可得/d0.0016可得，可得当量粗糙度为0.32mm；优秀学习资料欢迎下载5-16.如下列图A、B、C三个水箱，由两段钢管相连接，经过调剂使管中产生恒定流淌，已优秀学习资料欢迎下载知：A、C箱水面差H10m，l150m,,l240m,d1250mm,d2200mm, 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载弯0.25,设流淌在粗糙区，用0.110.25运算，管壁d0.2mm，试求：（1）管优秀学习资料欢迎下载中流量Q；（2）h1,h2的值？习题5-16解：先求两段钢管的沿程阻力系数：优秀学习资料欢迎下载10.11d10.250.110.22500.250.0185优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载20.11d20.250.110.22000.250.0196优秀学习资料欢迎下载以2－2为基准面，列1-1断面和2-2断面的能量方程，p1v2pv2优秀学习资料欢迎下载z1101z22202hw12优秀学习资料欢迎下载g2gg2gp1p2优秀学习资料欢迎下载由题意可知：z1h1，z20，0，优秀学习资料欢迎下载ggv2v2优秀学习资料欢迎下载由于1-1断面和2-2断面流速与管中流速相比可忽视不计，1012020优秀学习资料欢迎下载2g2g优秀学习资料欢迎下载能量方程为：lv2v250v2v2优秀学习资料欢迎下载h1hw1211〔01d12gwanse〕12g〔0.01850.250.50.251〕12g5.4512g 优秀学习资料欢迎下载以3-3为基准面，列2-2断面和3-3断面的能量方程p2v2pv2优秀学习资料欢迎下载z2102z33203hw23优秀学习资料欢迎下载g2gg2gp2p3优秀学习资料欢迎下载由题意可知：z2h2，z30，0，优秀学习资料欢迎下载ggv2v2优秀学习资料欢迎下载由于2-2断面和3-3断面流速与管中流速相比可忽视不计，1022020优秀学习资料欢迎下载2g2g优秀学习资料欢迎下载能量方程为：lv2v240v2v2优秀学习资料欢迎下载h2hw2322〔022d22gse〕22g〔0.01960.20.51〕22g5.4222g优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载由连续性方程可知v1d14v2d224优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载Hh1h2可得，流量Q10m0.159m3/s优秀学习资料欢迎下载v1Q3.24m/sd241v2优秀学习资料欢迎下载h15.4512g2.92m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载h2Hh1102.927.08m优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载5-17.某一水池，通过一根管径d100mm，管长l800m，的管道，恒定地放水；已知优秀学习资料欢迎下载水池水面和管道出口高差H20m，管道上有两个弯头，每个弯头的局部阻力系数优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载0.3，管道进口是直角进口（0.5）管道全长的沿程阻力系数0.025，试求通优秀学习资料欢迎下载过管道的流量？习题5-17 优秀学习资料欢迎下载解：以0-0断面为基准面，列断面1-1和2-2的能量方程：优秀学习资料欢迎下载vz2zp111p2122vh22w12优秀学习资料欢迎下载g2gg2g优秀学习资料欢迎下载1-1断面以水面作为运算点，就z1H；水池中行进流速与管中流速相比可以忽视，v10，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载断面2-2为出口z20；p20；代入能量方程可得：优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载v2H2hw122g2v2hfhj2g8002lv2〔2gdv22v02w〕22gv2优秀学习资料欢迎下载20〔10.0250.10.520.3〕22g202.122g优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载可得v21.39m/s优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载管道流量Qv2d241.3940.120.0109m3/s优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载5-18.为测定90°弯头的局部阻力系数，可采纳如下列图的装置；已知AB段管长l10m，优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载管径d50mm，0.03；实测数据为（1）AB两断面测压管水头差h0.629m；（2）优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载经两分钟流入量水箱的水量为0.329m3；求弯头的局部阻力系数？优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载解：管路流量Q0.3290.00274m3习题5-18/s优秀学习资料欢迎下载管中平均流速v260Q0.0027421.397m/s优秀学习资料欢迎下载d23.1440.05/4lv2v2优秀学习资料欢迎下载对A断面和B断面列能量方程，可得hhwhfhjd2g2g 优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载其中沿程水头缺失hflv20.03101.39720.597优秀学习资料欢迎下载d2g0.0529.8优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载可得弯管局损系数hhf0.6290.5970.321优秀学习资料欢迎下载v21.3972/〔22g9.8〕优秀学习资料欢迎下载优秀学习资料欢迎下载5-19.始终立的突然扩大水管，已知d150mm，d300mm，h1.5m，v23m/s，优秀学习资料欢迎下载试确定水银比压计中的水银液面哪一侧较高？差值为多少？习题5-19解：第一利用连续性方程求1-1断面的流速；因v1A1V2A2优秀学习资料欢迎下载所以：v1A2v2A12d2v2d10.30.153＝12m/s优秀学习资料欢迎下载以2－2断面所在水平面为基准面，列断面1-1和2-2断面的能量方程：优秀学习资料欢迎下载hp1g1p2v22ggpp2v2hw2gv2v2优秀学习资料欢迎下载就：2g11g2g2hhw2g 优秀学习资料欢迎下载因忽视沿程水头缺失，所以hwhj〔1A2A1〕2v122g10.150.3221222g4.13m代入能量方程得：p2gp1g12229.82329.81.54.13＝4.26m水柱所以p2p1，水银比压计中右侧水银液面较高；设右侧水银液面与左侧液面的高差为图中断面a-a为等压面，就h，如下列图；p1p1水gh水银ghp2水ghhp2p1水g（h水银-水）hp2水hap2p1所以：h水g水银h＝4.261.5＝0.219m水12.6a水水银比压计中右侧水银液面比左侧水银液面高0.219m；'