《水力学》作业题参考答案.ppt

水力学,作业题参考答案,第3章,-2-,第1章 绪论,第3章,-3-,第1章 绪论 作业,1、密度为850kg/m3的某液体动力黏度为0.005Pas，其运动黏度为多少？,解：,第3章,-4-,第1章 绪论 作业,2、0oC时，若使水的体积减小0.1%和1%，压强应分别增加多少？,解：假定压强为0.5MPa。,第3章,-5-,第1章 绪论 作业,3、温度为10oC、体积为2.5m3的水加热到60oC，体积增加了多少？,解：,第3章,-6-,第2章 水静力学,第3章,-7-,1、密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.4m，A点在液面下1.5m。求液面绝对压强。,第2章 水静力学 作业,解：,相对压强为： -5.89（kPa）,绝对压强为： 98-5.89=92.11（kPa）,第3章,-8-,2、水箱形状如图所示。底部有4个支座。试求底面上总压力和4个支座的支座反力。,第2章 水静力学 作业,不同之原因：总压力为底面水压力与面积的乘积，为压力体 。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积的重量 。,解：（1）总压力：,（2）支反力：,第3章,-9-,3、多个U型水银测压计串联起来成为多管测压计。可测量较大的压强值。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。,第2章 水静力学 作业,解：,第3章,-10-,4、绘制题图中AB面上的压强分布图,第2章 水静力学 作业,解：,第3章,-11-,第2章 水静力学 作业,5、矩形平板闸门AB如图所示,A处设有转轴。已知闸门长l=3m，宽b=2m，形心点水深hc=3m，倾角=45，忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力FT。,解：,第3章,-12-,6、矩形平板闸门，宽b=0.8m，高h=1m，若要求在当水深h1超过2m时，闸门即可自动开启，转轴的位置y应是多少？,第2章 水静力学 作业,解：,第3章,-13-,7、密闭盛水容器，已知h1=60cm,h2=100cm，水银测压计读值h=60cm。试求半径R=0.5m的半球盖AB所受总压力的水平分力和铅垂分力。,第2章 水静力学 作业,解：（1）确定半圆中心压强P0,（kPa） （2）计算水平分量Px,（3）计算铅垂分力Pz,第3章,-14-,第3章 水动力学,第3章,-15-,第3章 水动力学 作业,1、,解：（1）,第3章,-16-,（2）二维运动，空间点的运动仅与、坐标有关； （3）为恒定流动，运动要素与无关； （4）非均匀流动。,第3章,-17-,2、水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读数为21kPa。阀门打开后读值降至5.5 kPa，如不计水头损失，求通过的流量。,第3章 水动力学 作业,解：找到基准面0-0，当阀门打开时，水流动，此时，从1-1到2-2列能量方程,式中,则,第3章,-18-,3、变直径的管段AB，直径DA=0.2m，DB=0.4m，高差h=1.5m。测得pA=30kPa ，pB=40kPa，B处断面平均流速vB=1.5m/s。试判断水在管中的流动方向。,解：找到基准面,第3章 水动力学 作业,第3章,-19-,4、利用皮托管原理测量水管中的点速度。如读值h=60mm，求该点流速u。,第3章 水动力学 作业,解：,第3章,-20-,5、为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径D1=200mm，流量计喉管直径D2=100mm，石油密度=850kg/m3，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm，问此时管中流量Q是多少。,第3章 水动力学 作业,第3章,-21-,6、水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径D1=100mm，该处绝对压强p1=0.5大气压，直径D2=150mm，试求水头H。水头损失忽略不计。,第3章 水动力学 作业,第3章,-22-,7、,第3章 水动力学 作业,第3章,-23-,第3章,-24-,第5章 水头损失,第3章,-25-,1、水管直径D=10cm，管中流速v=1m/s，水温为t=10。试判别流态并求临界流速？,第5章 水头损失 作业,1-3,第3章,-26-,2、有一矩形断面的小排水沟，水深h=15cm，底宽b=20cm，流速v=0.15m/s，水温t=10，试判别流态。,第5章 水头损失 作业,第3章,-27-,3、输油管的直径D=150mm，Q=16.3m3/h，油的运动粘度=0.2cm2/s，试求每千米管长的沿程水头损失。,第5章 水头损失 作业,解：,第3章,-28-,4、自来水管长l=600m，直径D=300mm，旧铸铁管道，通过流量Q=60m3/h，试用穆迪图和海曾威廉公式分别计算沿程水头损失。,第5章 水头损失 作业,第3章,-29-,B、海曾威廉公式法,查表5-4，取 CHW = 95，算得相对粗糙,计算沿程水头损失,第3章,-30-,第5章 水头损失 作业,9、输水管道中设有阀门，已知管道直径为D=50mm，通过流量为Q=3.34L/s，水银压差计读值h=150mm，沿程水头损失不计，试求阀门的局部损失系数。,第3章,-31-,13、水管直径为D=50mm，两测点间相距l=15m，高差3m，通过流量Q=6L/s，水银压差计读值为h=250mm，试求管道的沿程阻力系数。,第5章 水头损失 作业,第3章,-32-,14、两水池水位恒定，已知管道直径D=100mm，管长l=20m，沿程阻力系数=0.042，弯管和阀门的局部损失系数弯=0.8，阀=0.26，通过流量Q=65L/s，试求水池水面高差H。,第5章 水头损失 作业,解：,列1-1、2-2两断面的伯努利方程,则,(课本后的答案为43.9m),第3章,-33-,15、自水池中引出一根具有三段不同直径的水管，已知直径d=50mm，D=200mm，长度L=100m，水位H=12m，沿程摩阻系数为=0.03，局部损失系数阀=5.0，试求通过水管的流量并绘总水头线及测压管水头线。,第5章 水头损失 作业,解：以0-0截面为基准面，列1-1、 2-2截面的伯努利方程,第3章,-34-,则,由连续方程可得,，代入上式，得,第3章,-35-,第3章,-36-,第6章 有压管流,第3章,-37-,1、虹吸管将 A池中的水输入 B池，已知两池水面高差 H=2m，水管的最大超高h=1.8m，管道长度分别为 l1=3m, l2=5m,管径D=75mm，沿程阻力系数=0.02，局部阻力系数：进口en0.5，转弯b0.2，出口ex1。试求流量Q及管道最大超高断面的真空度hv。,第6章 有压管流 作业,解：简单短管道水力计算特点，应用公式有:,第3章,-38-,列断面0-0、1-1伯努利方程,又,第3章,-39-,2、由水塔向水车供水，由一直径D=150mm，长l=80m, 沿程阻力系数= 0.03的管道供水，该管道中共有两个闸阀和4个90弯头，闸阀全开时局部阻力系数a=0.12，弯头局部阻力系数b=0.48。水车的有效容积V为25m3，水塔具有水头H=18m，试求水车充满水所需的最短时间t。,第6章 有压管流 作业,第3章,-40-,解：列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程,第3章,-41-,4、自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值pM=0.1MPa，水头H=2m，管长l1=10m，l2=20m，直径d1=100mm，d2=200mm，沿程阻力系数1=2=0.03.试求流量并绘总水头线和测压管水头线。,第6章 有压管流 作业,第3章,-42-,解：可将本题看成简单长管串联的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。则作用水头,注：课本答案为58L/s，可能存在错误。,第3章,-43-,由于不计流速水头和局部水头损失，故其总水头线与测压管水头线重合，并且坡度沿流程不变的直线。具体结果如下图所示。,第3章,-44-,6、工厂供水系统，由水塔向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管。已知流量分别为Qc=10L/s，qB=5L/s，qA= 10L/s，各管段长l1=350m，l2=450m，l3=100m，各段直径d1=200mm，d2=150mm，d3=100mm，场地整体水平，试求水塔底部出口压强。,第6章 有压管流 作业,第3章,-45-,解：属简单长管道的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。 Q1=qA+qB+QC=10+5+10=25L/s Q2=qB+QC=5+10=15L/s Q3=QC=10L/s,H= a1l1Q12+ a2l2Q22+ a3l3 Q3 2 各管段的曼宁公式比阻由表6-1查得，代入上式 H=9.33500.0252+434500.0152+3751000.012=10.1m,第3章,-46-,7、在长为2l，直径为D的管道上，并联一根直径相同，长为l的支管（图中虚线）。若水头H不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。,第6章 有压管流 作业,解：本题属简单管道的水力计算。并联前：,并联后：,第3章,-47-,又有,第3章,-48-,第7章 明渠流动,第3章,-49-,1、梯形断面土渠，底宽b3m，边坡系数m2，水深h=1.2m，底坡i=0.0002， 渠道受到中等养护，粗糙系数n=0.025，试求通过流量Q。,第7章 明渠流动 作业,解：,第3章,-50-,2、修建混凝土砌面的矩形渠道，要求通过流量Q=9.7m3s，底坡 i=0.001，粗糙系数n=0.013，试按水力最优断面设计断面尺寸。,第7章 明渠流动 作业,解： 对矩形断面，水力最优断面满足,有,迭代法,第3章,-51-,3、修建梯形断面渠道，要求通过流量Q1m3/s，渠道边坡系数m=1.0，底坡i=0.0022， 粗糙系数n0.03，试按不冲允许流速vmax=0.8m/s，设计断面尺寸。,第7章 明渠流动 作业,解：,有,得,有,第3章,-52-,即有,解得：,