水力学闻德荪习题答案第二章

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水力学第二章答案

水力学第二章答案

《水力学》第二章答案(总27页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二章:水静力学 一:思考题2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z)2-3答:水头是压强的几何意义表示方法,它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。

绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强,绝对压强是以0为起点,而相对压强是以当地大气压为基准测定的,所以两者相差当地大气压Pa. 绝对压强小于当地大气压时就有负压,即真空。

某点负压大小等于该点的相对压强。

Pv=p'-pa2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中,z 表示某点在基准面以上的高度,称为位置水头,g p ρ表示在该点接一根测压管,液体沿测压管上升的高度,称为测压管高度或压强水头,g p z ρ+称为测压管水头,即为某点的压强水头高出基准面的高度。

关系是:(测压管水头)=(位置水头)+(压强水头)。

2-5.等压面是压强相等的点连成的面。

等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系,即相对静止或匀速直线运动的状态。

2-6。

图中A-A 是等压面,C-C,B-B 都不是等压面,因为虽然位置高都相同,但是液体密度不同,所以压强水头就不相等,则压强不相等。

2-7.两容器内各点压强增值相等,因为水有传递压强的作用,不会因位置的不同压强的传递有所改变。

当施加外力时,液面压强增大了Ap∆,水面以下同一高度的各点压强都增加Ap∆。

2-8.(1)各测压管中水面高度都相等。

(2)标注如下,位置水头z,压强水头h,测压管水头p.图2-82-9.选择A2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。

《水力学》课后习题答案

《水力学》课后习题答案

第一章 绪论1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。

试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。

[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ,y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。

[解]1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。

《水力学》第二章答案

《水力学》第二章答案

第二章:水静力学 一:思考题2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z)2-3答:水头是压强的几何意义表示方法,它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。

绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强,绝对压强是以0为起点,而相对压强是以当地大气压为基准测定的,所以两者相差当地大气压Pa.绝对压强小于当地大气压时就有负压,即真空。

某点负压大小等于该点的相对压强。

Pv=p'-pa2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中,z 表示某点在基准面以上的高度,称为位置水头,g p ρ表示在该点接一根测压管,液体沿测压管上升的高度,称为测压管高度或压强水头,g p z ρ+称为测压管水头,即为某点的压强水头高出基准面的高度。

关系是:(测压管水头)=(位置水头)+(压强水头)。

2-5.等压面是压强相等的点连成的面。

等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系,即相对静止或匀速直线运动的状态。

2-6。

图中A-A 是等压面,C-C,B-B 都不是等压面,因为虽然位置高都相同,但是液体密度不同,所以压强水头就不相等,则压强不相等。

2-7.两容器内各点压强增值相等,因为水有传递压强的作用,不会因位置的不同压强的传递有所改变。

当施加外力时,液面压强增大了Ap∆,水面以下同一高度的各点压强都增加Ap∆。

2-8.(1)各测压管中水面高度都相等。

(2)标注如下,位置水头z,压强水头h,测压管水头p.图2-82-9.选择A2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。

因为水作用面的面积不相等,而且作用面的形心点压强大小不同。

水力学课后习题答案 (2)

水力学课后习题答案 (2)

水力学课后习题答案问题1分析:根据题目所给条件,可以得出以下信息: - 原水泵的扬程为15米; - 新水泵的额定功率为0.8千瓦,效率为0.9; - 新水泵的扬程为20米; - 单位时间内水的流量不变。

要求:求原水泵的额定功率。

解答:设原水泵的额定功率为P1(单位:千瓦)。

由题目可知,P1 = H1*Q1/η1,其中H1为原水泵的扬程,Q1为单位时间内水的流量,η1为原水泵的效率。

根据题目可知,H1 = 15米,Q1不变。

则有 P1 =15*Q1/η1。

又,由于单位时间内水的流量Q1不变,所以新水泵的流量Q2也不变。

即Q1 = Q2。

因此,新水泵的额定功率P2(单位:千瓦)可以表示为 P2 = H2*Q2/η2,其中H2为新水泵的扬程,η2为新水泵的效率。

根据题目可知,P2 = 0.8千瓦,H2 = 20米,η2 = 0.9。

则有 0.8 = 20*Q2/0.9。

将上式整理,得到 Q2 = 0.8*0.9/20 = 0.036立方米/秒。

由于Q1 = Q2,所以Q1 = 0.036立方米/秒。

将Q1 = 0.036代入P1 = 15Q1/η1,可得 P1 = 150.036/η1。

因此,原水泵的额定功率P1等于15*0.036/η1。

问题2分析:根据题目所给条件,可以得出以下信息: - 水泵的扬程为12米; - 水泵的额定功率为3.2千瓦; - 水泵的效率为0.85;- 单位时间内水的流量不变。

要求:求单位时间内水的流量。

设单位时间内水的流量为Q(单位:立方米/秒),根据题目可知,P = H*Q/η,其中P为水泵的额定功率,H为水泵的扬程,η为水泵的效率。

根据题目可知,P = 3.2千瓦,H = 12米,η = 0.85。

则有3.2 = 12*Q/0.85。

将上式整理,得到 Q = 3.2*0.85/12 = 0.2267立方米/秒。

因此,单位时间内水的流量为0.2267立方米/秒。

问题3分析:根据题目所给条件,可以得出以下信息: - 水泵的额定功率为2.5千瓦;- 水泵的效率为0.75;- 水泵的扬程为15米。

水力学第二章课后答案说课材料

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6
答:半球形盖 AB 所受总压力的水平分力为 29.269kN,铅垂分力为 2.567kN。
只供学习与交流
Δ1
Δ2
解:( 1)取上半球为研究对象,受力如图所示。
Δ1
Δ2
Pz T
∵ Pz V g
D2
1
2
g
4
22 8.5 3.5 1000 9.807
4 154.048(kN ) ∴ T Pz 154.048 (kN) ( 2)取下半球为研究对象,受力如图。
只供学习与交流
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2-13 矩形闸门高 h =3m,宽 b =2m,上游水深 h1 =6m,下游水深 h2 =4.5m,试求: ( 1)作用在闸门上的静水总压力; (2)压力中心的位置。
h1 h2
h
解:( 1)图解法。 压强分布如图所示:
h1 h2
p
∵ p h1 h h2 h g h1 h2 g 6 4.5 1000 9.807 14.71( kPa)
yD1
yC 2
IC 4.5 12
yC2 A
4.5 bh
1 4.52 h2
4.5
12
1 20.25 0.75 4.667 (m) 4.5
P2 p2 A g h2 1.5 hb 3 9.807 3 2 176.526(kN )
yD 2
yC1
IC yC1 A
1 yC1
yC2 1
IC A
1 32 0.75 3.25(m) 3
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水力学(闻德荪)习题答案第二章

水力学(闻德荪)习题答案第二章

选择题(单选题)2.1 静止流体中存在:(a )(a )压应力;(b )压应力和拉应力;(c )压应力和剪应力;(d )压应力、拉应力和剪应力。

2.2 相对压强的起算基准是:(c )(a )绝对真空;(b )1个标准大气压;(c )当地大气压;(d )液面压强。

2.3 金属压力表的读值是:(b )(a )绝对压强;(b )相对压强;(c )绝对压强加当地大气压;(d )相对压强加当地大气压。

2.4 某点的真空度为65000Pa ,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:(d )(a )65000Pa ;(b )55000Pa ;(c )35000Pa ;(d )165000Pa 。

2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是:(c )(a )abs p =p +V p ;(b )p =abs p +a p ;(c )V p =a p -abs p ;(d )p =V p +V p 。

2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为:(c )(a )1p >2p >3p ;(b )1p =2p =3p ;(c )1p <2p <3p ;(d )2p <1p <3p 。

2.7 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差,水银面高差h p =10cm, A p -B p 为:(b )(a )13.33kPa ;(b )12.35kPa ;(c )9.8kPa ;(d )6.4kPa 。

2.12 用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m ,试求水面的压强0p 。

解: ()04 3.0 1.4p p g ρ=--()()5 2.5 1.4 3.0 1.4Hg p g g ρρ=+---()()()()2.3 1.2 2.5 1.2 2.5 1.4 3.0 1.4a Hg Hg p g g g g ρρρρ=+---+--- ()()2.3 2.5 1.2 1.4 2.5 3.0 1.2 1.4a Hg p g g ρρ=++---+-- ()()2.3 2.5 1.2 1.413.6 2.5 3.0 1.2 1.4a p g g ρρ=++--⨯-+--⎡⎤⎣⎦265.00a p =+(kPa )答:水面的压强0p 265.00=kPa 。

水力学第二章课后答案说课材料

水力学第二章课后答案说课材料

1 2 6 11答案在作业本2.12 (注:书中求绝对压强)用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m ,试求水面的压强2-12形平板闸门倾角=45,闸门上缘A 处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力,试求开启 闸门所需拉力T 。

P 4 3.0 1.4 g P 5 2.5 1.4 Hg g3.0 1.4 gP a 2.3 1.2Hg g2.5 1.2g 2.5 1.4Hg g3.0 1.4P a2.3 2.5 1.2 1.4 Hg g2.53.0 1.2 1.4 gP a 2.3 2.5 1.2 1.4 13.62.53.0 1.2 1.4 ggP a265.00 (kPa )gP o 265.00kPa 。

解:P oP o △ 3.0△ 1.4p o。

答:水面的压强 AB ,一侧挡水,已知长l=2m ,宽b=1m ,形心点水深h °=2m ,—A /1/bBa〈/1 /‘ /、尸⑵图解法。

心压强分市如图所示’和=屁—一刃旗兰 =12,68 (kPa)彳V_丿| •t-h-vVvX-vx-k 2 J解:(1)解析法P c A h e g bl 1000 9.807 2 1 239.228 ( kN )bl 3y CV C A sin12blsin2.2 2122.946对A 点取矩,当开启闸门时,拉力厂满足’门户(打―儿)一丁1A 6 Pl p[P y D222sin45o12 2 sin 45oI C6S0 I- 9= 31.007 (规 P当TX3LOO7込时,可以开启闸门…詈曲+”•朴2化珈3(凶.对A点取矩,有£卑-/D]—丁*事8詔誓=帖l-co^45v12.68 xlxl+(26.55-12,68)x1cos 45°= 31.009 CkN) * 密开启闸门所需拉力r =31.009 kN0 ,2-13矩形闸门高h=3m,宽b=2m,上游水深h i=6m,下游水深h2=4.5m,试求:(1)作用在闸门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。

【精品作文】水力学第二章课后答案

【精品作文】水力学第二章课后答案
(2)图c和图d静水压力大小相等。以为两个面上的压强分布图是相同的,根据梯形压强分布图对应的压力计算式可知大小相等,作用点离水面距离相等。 2-11.(1)当容器向下作加速运动时,容器底部对水的作用力为F=m*(g-a),由牛顿第三定律知水对容器的压力也等于F,根据p=F/A,知底部的压强p=
m(g?a)
压强的传递有所改变。当施加外力时,液面压强增大了的各点压强都增加
?pA
?pA
,水面以下同一高度

2-8.(1)各测压管中水面高度都相等。
(2)标注如下,位置水头z,压强水头h,测压管水头p.
P
图2-8
2-9.选择A
2-10.(1)图a和图b静水压力不相等。因为水作用面的面积不相等,而且作用面的形心点压强大小不同。所以静水压力Pa>Pb.
(2)若容器盛的是汽油,则有
p?ρ?gh?0.75?9.8?1.5kPa?11.03kPa 0
2. 如图2-26所示封闭水箱两测压管的液面高程为:?液




?4?60cm
1
?100cm
,?
2
?20cm
,箱内少
。问
?3
为多?
解:由于水箱底部以上部分全都是水,且水银测压管开口与大气相通,故有
1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度?增加15%,重度?减少10%,问此时动力粘度?增加多少(百分数)? [解] ?
?????(1?0.15)?原(1?0.1)?原
?1.035?原?原?1.035?原
???原1.035?原??原
???0.035
?原?原
此时动力粘度?增加了3.5%
习题2
1. 一封闭容器如图2-35所示,测压管液面高于容器液面,h=1.5m,,若容器盛

水力学 第二章课后题答案

水力学 第二章课后题答案

r • H • D 2[ ]
rHD 2
9.8 14000 200 2 14000000
0.98cm
2.1 盛有同种介质(密度A =B
=1200kg/m 3 )的两容器,其中心
点A、B位于同一高程,今用U形
差压计测定A、B点之压差(差
压计内盛油,密度 0=
800kg/m 3),A点还装有一水银
测压计。其它有关数据如图题1-
2所示(s=5cm,
h 1
=20cm,h=4cm)
问:
1. A、B两点之压差为多少?
解:当下游无水时: 水平分力
Px rhC 1Ax1 9.8 13 26 1 3312.4KN(水平向右)
垂直分力
Pz rV1 9.8 梯形abcd 1 9.8 0.5 (26 18) 4 1 862.04KN(竖直向下)
当下游有水时 水平分力
Px rhC 1Ax1 rhc2Ax 2 3312.4 9.8 3 6 1 3316KN(水平向右)
(1)相同,不相等 (2)减小,上升
2.5 压力体的概念是什么?如何确定压力体的范围及作用力 方向?
压力体是计算总压力垂直分力 FPZ 的概念,只是作为计算
曲面上垂直压力的一个数值当量,不是由实际水体构成。
由受压曲面本身、通过曲面的四个边缘向自由液面作的
铅垂面、自由液面或其延伸面围成的体积就是压力体。压力 体位于受压面同一侧的叫做实压力体,液体压力向下;压力 体位于受压面异侧的叫做虚压力体,液体压力向上。
2
98
1 ctg 60
2
2
P
1 2
2 sin 60
则拉力 T 139.5KN
2.8 有—直立的矩形自动 翻板闸门,门高H为5m, 如果要求水面超过门顶h 为lm时,翻板闸门即可

工程流体力学(水力学)闻德第二章课后

工程流体力学(水力学)闻德第二章课后

工程流体力学(水力学)闻德第二章课后1. 引言在工程流体力学(水力学)的学习中,理论知识的掌握尤为重要。

闻德是工程流体力学(水力学)领域的重要理论基础之一。

闻德第二章是对流动中的能量平衡进行分析的部分,通过学习闻德第二章的课后习题,我们可以巩固并应用所学的理论。

本文将针对工程流体力学(水力学)闻德第二章课后习题进行分析和解答,展示对于不同题目的理解和计算方法。

2. 课后习题分析与求解2.1 习题1题目描述:水流通过一个水平管道,管道的直径为D,流速为v。

如果将流速减小到原来的一半,求此时的管道的直径和压力损失。

解答:根据闻德第二章的能量平衡公式,可以得到以下关系式: Darcy-Weisbach公式其中,h是压力损失,L是管道长度,D是管道直径,v是平均速度,g是重力加速度,f是流体摩擦因子。

设原来的压力损失为h1,管道直径为D1,根据题意可得: v1 = v D1 = D现在要求流速为原来的一半,设此时的流速为v2,根据题意可得: v2 = v1 / 2 = v / 2将上述值代入能量平衡公式中,可以得到: h1 = f * (L / D1) * (v1^2 / (2 * g)) h2 = f * (L / D2) * (v2^2 / (2 * g))将已知量代入,可以得到: h2 = f * (L / D2) * ((v / 2)^2 / (2 * g))进一步化简,可得: h2 = h1 / 16因此,此时的管道直径为原来的一半,压力损失为原来的1/16。

2.2 习题2题目描述:有一个高度为h的水柱,柱底面积为A。

根据闻德第二章的能量平衡公式,求水柱内的静压力。

解答:根据闻德第二章的能量平衡公式,可以得到以下关系式:P + ρ * g * z + 1/2 * ρ * v^2 = P0 + ρ * g * z0 + 1/2 * ρ * v0^2其中,P是静压力,ρ是水的密度,g是重力加速度,z是高度,v是流速。

【最新试题库含答案】水力学第二章课后答案

【最新试题库含答案】水力学第二章课后答案

水力学第二章课后答案篇一:水力学第二章答案(吕宏兴__裴国霞等)2-1 解:(1)pA+γ水·ΔH=γH·Δh;所以pA=γH·Δh-γ水·ΔH=38.02kPa(γH=13.6γ水)(2)测压管长度:pA=γ水·h 所以h= pA/γ水=38.02×103/9.8×103=3.88m2-3 解:PA-γh=pB-γ(h1+h2+h)+γHh1所以,pA-pB=γHh1-γ(h1+h2)=13.6×9.8×0.53-9.8×(0.53+1.2) =53.68kPa2-6解:pA=γH(h1+h2)-γ(h1+h2)=13.6××9.8××0.53-9.8×(0.53+1.2)=53.68kpa2-7 解:(1)左支:绝对:pc =p0 +γh0=86.5+9.8×2=106.1kPa(2)右支:pc =pa+γ水h;h=(pc -pa)/γ水=(106.1-9.8)/9.8=0.827m2-8 解:pA=0.6pa=0.6×98=58.8kpa(1)左支:pA=γh1 h1=pA/γ=58.8/9.8=6m(2)右支:pA+γh=γHh2 h2=(pA+γh)/γH=0.456m2-10解:设管嘴内的绝对压强为p ,则p +γh= paPv=pa- p =γh=9.8×0.6=5.886kpa2-12解:(1)设容器底部面积为S,相对压强为P,对容器底部进行受力分析:由牛顿第二定律:ΣF=m·a;-(P+G)=-m·a 所以得出p·s+γ·s·h=ρ·s·h·ap=ρ·h·a -γh=γh/g·a-γh=γh(a/g-1)篇二:《水力学》第二章答案第二章:水静力学一:思考题2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z)2-3答:水头是压强的几何意义表示方法,它表示h高的水头具有大小为?gh的压强。

水力学(闻德荪)习题答案第二章

水力学(闻德荪)习题答案第二章

选择题(单选题)2.1 静止流体中存在:(a )(a )压应力;(b )压应力和拉应力;(c )压应力和剪应力;(d )压应力、拉应力和剪应力。

2.2 相对压强的起算基准是:(c )(a )绝对真空;(b )1个标准大气压;(c )当地大气压;(d )液面压强。

2.3 金属压力表的读值是:(b )(a )绝对压强;(b )相对压强;(c )绝对压强加当地大气压;(d )相对压强加当地大气压。

2.4 某点的真空度为65000Pa ,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:(d )(a )65000Pa ;(b )55000Pa ;(c )35000Pa ;(d )165000Pa 。

2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是:(c )(a )abs p =p +V p ;(b )p =abs p +a p ;(c )V p =a p -abs p ;(d )p =V p +V p 。

2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为:(c )(a )1p >2p >3p ;(b )1p =2p =3p ;(c )1p <2p <3p ;(d )2p <1p <3p 。

2.7 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差,水银面高差h p =10cm, A p -B p 为:(b )(a )13.33kPa ;(b )12.35kPa ;(c )9.8kPa ;(d )6.4kPa 。

2.8 露天水池,水深5 m 处的相对压强为:(b )(a )5kPa ;(b )49kPa ;(c )147kPa ;(d )205kPa 。

2.9 垂直放置的矩形平板挡水,水深3m ,静水总压力P 的作用点到水面的距离D y 为:(c )(a )1.25m ;(b )1.5m ;(c )2m ;(d )2.5m 。

水力学课后答案详解

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答案说明以下答案是由老师自己做出来的,其中的每一题的画图都省略了,希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。

在答案电子话过程中可能会有一些错误,希望同学们可多提宝贵意见。

第二章作业答案2-91(1.5 1.0)53.9ap p g p kpa 11151.9absap p p kpa 20(1.50.5)58.8ap p g p kpa22156.8abs a p p p kpa 12126.5p p Z Z mg g2-11 略2-12(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0HgHgp g g g g 0265p kpa2-14 受压面为矩形平面76.38c Pgh kN34112cb a J m 289cDccJ y y y 所以,作用点至A 点的距离10'29Dy y 根据合力矩守恒2cos 60'84.9oT P y TkN2-18cP gh (sin60)2146.5oa g H ab kNsin 60(cos60)ooTG G P f45.9T kN闸门的静水压强分布图为梯形,根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式12122()3h h a eh h 21sinh H h Ha 1.13e m2-21仅考虑左侧水:11144.1x c x P gh kN ()1134.6z P gV kN()仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ()2217.32z P gV kN ()综合两侧水1233.08x x x P P P kN () 1217.32zz z P P P kN ()总压力22()37.34xyPP P kNtanZ xP P 2-23分析上半球xP 232[()]3ZP gVTn n g R H R R n第三章作业答案3-32max 00.0342max max00[(1())]1/20.212/rrQ udu d r u u r rL s0.075/Qvm s3-6根据连续性方程123Q Q Q 34/v m s3-7根据连续性方程123Q Q Q 23422231482.3370.58mm3-11 建立能量方程22111222121222122122()2.252hgpp v p v z z g gggz z p p vv h mgg油油油油油2.2551.1/Q K L s3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p vp vz z g gggz z p 联立连续性方程1122v v 24.9/v m s在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232vHmg3-18建立能量方程22111222121212221.8 1.680p vp vz z g g ggz m z mp p 连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v 13111.23/5.98/v m s Qv m s3-20建立的坐标系比较特别,X 轴沿着1Q 方向,Y 轴与X 轴垂直根据能量方程可知1268.1/vv v m s建立动量方程,沿X 轴方向:11221212cos600cos60ooQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Q连续性方程12(1cos60)2(1cos60)2ooQ Q Q Q 313225.05/8.35/Q m s Q m s建立动量方程,沿Y 轴方向:(sin60)1969oyR Q v N3-23在A-A ,B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A bv m s v m s221112221212222175.7p vp vz z g gggz z p kN在A-A ,B-B 断面间建立动量方程沿X 轴方向:1cos60(cos 60)sin 60sin 60ooA AB B x B ooB B y B p v p v R Q v v p v R Qv 54555984y xR N R N3-24 (1)建立能量方程22121222vvh h gg连续性方程1122h v h v 3228.9215)998(vv 0294107232v vs m v /512.82mh v v h 762.15512.831212(2)以1-1断面和2-2断面之间的水体为控制体,并假设整个坝面对水体的水平反力为F 。

水力学课后计算题及答案解析

水力学课后计算题及答案解析

水力学课后计算题及答案第一章 绪论1-1.20℃的水2.5m 3,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。

试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。

[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ,y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。

[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑yuAT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。

[解]1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。

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选择题(单选题)2.1 静止流体中存在:(a )(a )压应力;(b )压应力和拉应力;(c )压应力和剪应力;(d )压应力、拉应力和剪应力。

2.2 相对压强的起算基准是:(c )(a )绝对真空;(b )1个标准大气压;(c )当地大气压;(d )液面压强。

2.3 金属压力表的读值是:(b )(a )绝对压强;(b )相对压强;(c )绝对压强加当地大气压;(d )相对压强加当地大气压。

2.4 某点的真空度为65000Pa ,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:(d )(a )65000Pa ;(b )55000Pa ;(c )35000Pa ;(d )165000Pa 。

2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是:(c )(a )abs p =p +V p ;(b )p =abs p +a p ;(c )V p =a p -abs p ;(d )p =V p +V p 。

2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系为:(c )(a )1p >2p >3p ;(b )1p =2p =3p ;(c )1p <2p <3p ;(d )2p <1p <3p 。

2.7 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差,水银面高差h p =10cm, A p -B p 为:(b )(a)13.33kPa;(b)12.35kPa;(c)9.8kPa;(d)6.4kPa。

2.8露天水池,水深5 m处的相对压强为:(b)(a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。

2.9垂直放置的矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P的作用点到水面的距离Dy为:(c)(a)1.25m;(b)1.5m;(c)2m;(d)2.5m。

2.10圆形水桶,顶部及底部用环箍紧,桶内盛满液体,顶箍与底箍所受张力之比为:(a)(a)1/2;(b)1.0;(c)2;(d)3。

2.11在液体中潜体所受浮力的大小:(b)(a)与潜体的密度成正比;(b)与液体的密度成正比;(c)与潜体淹没的深度成正比;(d)与液体表面的压强成反比。

2.12正常成人的血压是收缩压100~120mmHg,舒张压60~90mmHg,用国际单位制表示是多少Pa?解:∵1mm3101.32510133.3760⨯==Pa∴收缩压:100120mmHg13.33=kPa16.00kPa舒张压:6090mmHg8.00=kPa12.00kPa答:用国际单位制表示收缩压:100120mmHg13.33=kPa16.00kPa;舒张压:6090mmHg 8.00=kPa 12.00kPa 。

2.13 密闭容器,测压管液面高于容器内液面h =1.8m ,液体的密度为850kg/m 3,求液面压强。

解: 08509.807 1.8a a p p gh p ρ=+=+⨯⨯相对压强为:15.00kPa 。

绝对压强为:116.33kPa 。

答:液面相对压强为15.00kPa ,绝对压强为116.33kPa 。

2.14 密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A 点高0.4m ,A 点在水下1.5m ,,求水面压强。

解: 0 1.1a p p p g ρ=+-4900 1.110009.807a p =+-⨯⨯ 5.888a p =-(kPa )相对压强为: 5.888-kPa 。

绝对压强为:95.437kPa 。

答:水面相对压强为 5.888-kPa ,绝对压强为95.437kPa 。

2.15 水箱形状如图所示,底部有4个支座,试求水箱底面上总压力和4个支座的支座反力,并讨论总压力和支座反力不相等的原因。

解:(1)总压力:433353.052Z P A p g ρ=⋅=⨯⨯=(kN ) (2)支反力:()111333R W W W W g ρ==+=+⨯⨯+⨯⨯总水箱箱980728274.596W =+⨯=箱kN W +箱不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体g ρ⨯。

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g ρ⨯。

答:水箱底面上总压力是353.052kN ,4个支座的支座反力是274.596kN 。

2.16 盛满水的容器,顶口装有活塞A ,直径d =0.4m ,容器底的直径D =1.0m ,高h =1.8m ,如活塞上加力2520N (包括活塞自重),求容器底的压强和总压力。

解:(1)容器底的压强:225209807 1.837.7064D A p p gh dρπ=+=+⨯=(kPa ) (相对压强)(2)容器底的总压力:223137.7061029.61444D D D P Ap D p ππ==⋅=⨯⨯⨯=(kN )答:容器底的压强为37.706kPa ,总压力为29.614kN 。

2.17 用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m ,试求水面的压强0p 。

解: ()04 3.0 1.4p p g ρ=--()()5 2.5 1.4 3.0 1.4Hg p g g ρρ=+---()()()()2.3 1.2 2.5 1.2 2.5 1.4 3.0 1.4a Hg Hg p g g g g ρρρρ=+---+--- ()()2.3 2.5 1.2 1.4 2.5 3.0 1.2 1.4a Hg p g g ρρ=++---+-- ()()2.3 2.5 1.2 1.413.6 2.5 3.0 1.2 1.4a p g g ρρ=++--⨯-+--⎡⎤⎣⎦265.00a p =+(kPa )答:水面的压强0p 265.00=kPa 。

2.18 盛有水的密闭容器,水面压强为0p ,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。

g解: 选择坐标系,z 轴铅垂朝上。

由欧拉运动方程:10z pf zρ∂-=∂ 其中 0z f g g =-+= ∴0pz∂=∂,0p = 即水中压强分布 0p p = 答:水中压强分部规律为0p p =。

2.19 圆柱形容器的半径R =15cm ,高H =50cm ,盛水深h =30cm ,若容器以等角速度ω绕z 轴旋转,试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。

解: 建立随圆柱容器一起转动的坐标系oxyz ,o 点在水面最低点。

则有:0x p f xρ∂-=∂ 0y p f yρ∂-=∂ 0z pf zρ∂-=∂ 即有:x y z f dx f dy f dz dp ρρρ++=其中:z f g =-;22cos x f r x ωθω==;22sin y f r y ωθω==故有:()22dp x dx y dy gdz ρωω=+-()22202p p gz xy ρωρ-=-++2202p p gz r ρωρ=-+当在自由面时,0p p =,∴自由面满足2202z r gω=∴()000p p g z z p gh ρρ=+-=+上式说明,对任意点()(),,,x y z r z =的压强,依然等于自由面压强0p g ρ+⨯水深。

∴等压面为旋转、相互平行的抛物面。

答:ω最大为18.67rad/s 时不致使水从容器中溢出。

2.20 装满油的圆柱形容器,直径D =80cm ,油的密度ρ=8013/m kg ,顶盖中心点装有真空表,表的读值为4900Pa ,试求:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小和方向;(2)容器以角速度ω=20s r /旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力的大小和方向。

解:(1)∵ 4.9v a p p p '=-=kPa∴相对压强 4.9a p p p '=-=-kPa224.9 4.90.8 2.4644D P pA ππ==-⨯=-⨯⨯=-(kN )负号说明顶盖所受作用力指向下。

(2)当20ω=r/s 时,压强分布满足()22202p p gz xy ρωρ=-++坐顶中心为坐标原点,∴()(),,0,0,0x y z =时,0 4.9p =-kPa()22202A A P pdA p gz x y dA ρωρ⎡⎤==-++⎢⎥⎣⎦⎰⎰⎰⎰ 2222002D p r d rdr πρωθ⎛⎫=+⋅ ⎪⎝⎭⎰⎰222400228Dp r r ρωπ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭2240464p D D ππωρ=+2240.8208014.90.84641000ππ⨯⨯=-⨯+⨯⨯3.98=(kN )总压力指向上方。

答:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小为2.46kN ,方向向下;(2)容器以角速度ω=20s r /旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力为3.98kN ,方向指向上方。

2.21 绘制题图中AB 面上的压强分布图。

解:2B2.22河水深H=12m,沉箱高h=1.8m,试求:(1)使河床处不漏水,向工作室A送压缩空气的压强是多少?(2)画出垂直壁BC上的压强分布图。

H解:(1)当A 室内C 处的压强大于等于水压时,不会发生漏水现象。

∴ 12117.684C p p g ρ≥=⋅=kPa (2)BC 压强分布图为:17.653答:使河床处不漏水,向工作室A 送压缩空气的压强是117.684kPa 。

2.23 输水管道试压时,压力表的读值为8.5at ,管道直径d =1m ,试求作用在管端法兰堵头上的静水总压力。

解:228.598.0710001654.744P p A D p ππ=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯=(kN )答:作用在管端法兰堵头上的静水总压力为654.7kN 。

2.24 矩形平板闸门AB ,一侧挡水,已知长l =2m ,宽b =1m ,形心点水深c h =2m ,倾角α=︒45,闸门上缘A 处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力,试求开启闸门所需拉力T 。

解:(1)解析法。

10009.80721239.228C C P p A h g bl ρ=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯=(kN )322212 2.946122sin sin4512sin45sinC CD CCCblI hy yhy A blαα=+=+=+==⨯⋅(m)对A点取矩,当开启闸门时,拉力T满足:()cos0D AP y y T lθ--⋅=()212sin sin2sincos cosC CCD Ah hl lPhP y yTl lαααθθ⎡⎤⎛⎫⎢⎥+--⎪⎢⎥⋅⎝⎭⋅-⎢⎥⎣⎦==⋅2122sin 3.9228cos45Cl lPhlαθ⎛⎫⎪+⎪⋅⎪⎝⎭==⋅31.007=(kN)当31.007T≥kN时,可以开启闸门。

(2)图解法。

压强分布如图所示:PAsin 4512.682A Clp h gρ⎛⎫=-=⎪⎝⎭(kPa)sin4526.552B Clp h gρ⎛⎫=+=⎪⎝⎭(kPa)()()12.6826.552139.2322A BlbP p p+⨯⨯=+⨯==(kN)对A点取矩,有1122cos450P AD P AD T AB⋅+⋅-⋅⋅=∴()12223cos45A B Alp l b p p l b l Tl⋅⋅⋅+-⋅⋅⨯⨯=⋅()212.681126.5512.6813cos45⨯⨯+-⨯⨯=31.009=(kN)答:开启闸门所需拉力T31.009=kN。

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