武汉大学水力学教材第三章
水力学第三章第二部分
3.9 圆管内液体的紊流运动
因为
e
32.8d
Re
（1）当雷诺数较小时，δe较大，以至于壁面凸起完全 被粘性底层所覆盖，紊流流核被粘性底层与壁面凸起完
全隔开，此时紊流阻力不受壁面粗糙凸起的影响，沿程
阻力系数只和雷诺数有关。
——光滑紊流，水力光滑壁，水力光滑管。
下午3时36分33秒
下午概3时念36分对33紊秒 流均适用。
3 圆管紊流断面分区结构
在紊流中，水流贴附在边界面上的质点，边壁对其横 向运动有限制作用，质点几乎平行于边壁的迹线慢慢运动
，故其脉动很小，而流速梯度du/dy较大，粘性切应力τ起
主导作用，其流态基本属于层流，因而在紊流中： ①紧靠固体边界有一极薄的层流运动流层称为粘性底层； ②在层流底层以外是紊流，称之为紊流区（是紊流主体） ； ③两液层还有一层极薄的过渡层。（因该层无研究价值可 不考虑）
水力学
xx交通学院
下午3时36分33秒
复习
1 沿程损失的产生原 因及其影响因素。
产生原因是流体的粘 性和惯性以及管道的粗 糙度等，因而这种损失 的大小与流体的流动状 态（层流或紊流）有密 切关系。
沿程损失的大小与流 过的管道长度成正比， 与流态相关
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2 局部损失的产生原 因及其影响因素。
f f f
瞬时流速，时均流速，脉动流速
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3.7 液体的紊流运动
2 紊流运动的特征
f 1
T
fdt
To
脉动值的时均值为零
f 1
T f dt 1
T
( f f )dt
To
To
1
T f dt 1
武汉大学水力学教材第三章
第三章 水动力学基础 渐变流与急变流均属非均匀流。
急变流不可能是恒定流。
总水头线沿流向可以上升，也可以下降。
水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。
扩散管道中的水流一定是非恒定流。
恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。
均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。
测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。
总流连续方程 V1A1 = V2A2对恒定流和非恒定流均适用。
渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。
水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。
恒定流中总水头线总是沿流程下降的，测压管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。
液流流线和迹线总是重合的。
14、 用毕托管测得的点流速是时均流速。
15、 测压管水头线可高于总水头线。
16、 管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流，其管轴压强沿流向增大。
17、 理想液体动中，任意点处各个方向的动水压强相等。
18、 恒定总流的能量方程(1)单位体积液体所具有的能量； (3)单位重量液体所具有的能量； 19、 图示抽水机吸水管断面 1、2、 3、 4、5、6、7、8 9、 10、 11、 12、 13、(( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ((Z1 + P1 /g + V12/2g = Z2 +P2/ g + V22/2g +h w 1- 2 ，式中各项代表( (2)单位质量液体所具有的能量； (4)以上答案都不对。
A — A 动水压强随抽水机安装高度 h 的增大而 (3)不变( ⑷不定20、在明渠恒定均匀流过水断面上 1、2两点安装两根测压管，如图所示，则两测压管高度 (1) h 1 > h 2 (2) h 1 v h 2 ⑶ hi = h2(4)无法确定 hl 21、对管径沿程变化的管道 (1)测压管水头线可以上升也可以下降(3)测压管水头线沿程永远不会上升) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )( ) (2)测压管水头线总是与总水头线相平行 (4)测压管水头线不可能低于管轴线 22、图示水流通过渐缩管流岀，若容器水位保持不变，则管内水流属( ) (1)恒定均匀流 (2)非恒定均匀流 (3)恒定非均匀流 (4)非恒定非均匀流 23、 管轴线水平，管径逐渐增大的管道有压流，通过的流量不变，其总水头线沿流向应 ( ) (1)逐渐升高 (2)逐渐降低 (3)与管轴线平行 (4)无法确定 24、 均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是()(1)互相平行的直线;(2)互相平行的曲线; (3)互不平行的直线；(4)互不平行的曲线。
武大水力学习题集答案
27、
28、解:
29、
30、
h
=
p ρg
=
2.00H 2O
31、 P = 1937.9 N 35、（1）
32、 h = 0.663 m
33、 a =4.9 m/s2 34、 h=3.759 m
(2) Px == 15.68 kN ； Pz = 33.58 kN ； P =
P2 x
+
P2 z
= 37.06
T＝μ ( u + Δ ) A ; 14、ρ=1030Kg/m3 ,
x Δ−x
15、ρ=998.88Kg/m3, ν =μ/ρ=1.003-6m2/s，空气的μ=1.809×10-5N S/m2 ；16、 dp=2.19×107Pa 17、 γ =678(Kg/m3)=6644.4(N/m3), ρ=69.18(Kgf s2/m4)=678(Kg/m3)； 18、 F=26.38 N 19、
2-31 γ 2= γ 1V/(V-Ah)
2-32 θ=5.3°
第三章 水动力学基础
1、 ( √ ) 2、( × ) 3、 ( × ) 4、 ( √ ) 5、 ( × ) 6、(×) 7、(×) 8、(√) 9、 (×) 10、(√)
11、(√) 12、(√) 13、(×) 14、(√) 15、(×) 16、(×) 17、(√) 18、(3) 19、(2) 20、
ρg
方向向下
68、 h V3 = 5.33 mH2O ； 69、 q v = 0.031 m3／s =31 l／s 70、(1) q vmax = 0.0234 m3／s = 23.4 l／s ； h max = 5.9 m (2) p 2 = − 4.526 mH2O
《水力学》第三章答案
第三章：液体运动学思考题1.区别：(1)拉格朗日法：拉格朗日法是一液体质点为研究对象,研究每个液体质点所具有的运动要素(速度，加速度，压强)时间变化的规律。
(2)欧拉法：欧拉法是研究流场中某些固定空间点上的运动要素随时间的变化规律。
联系：二者都是描述液体的运动的基本方法du2.(茨)反映了在同一空间上液体质点运动速度随时间的变化，称为du du duu — + u — + u —时变加速度;("X ydy Z dz)反映了同一时刻位于不同空间点上液体质点的速度变化，称为位变加速度。
3•液体质点的运动形式：由平移、线变形.角变形及旋转运动等四种基本形式所组成。
(1)位置平移：u x dt > u y dt > u7dt(2)线变形：瓦;e yy~W；严er/r/~~dz .' 2（ dy 炭丿显（些+些:2（氐勿丿 1 du x 加・、 dx ）4•按照液体运动中质点本身有无旋转，将液体运动分为有旋或无旋。
若液体运动时每个质点都不存在着绕自身轴的旋转运动，即角速度为0,称为无旋流；反之为有旋流。
无旋流：叭二3=叫=0,无旋必有势函数。
5•使用条件：不可压缩液体；物理意义：液体的体积变形率为零，即体积不会随时间发生变化。
3、= 06•答：Q = 0 T < 0 = 09=0定义：设流场中有流速势函数况rj 和），设函数满足:1 ( du, du -—+一（4）旋转:（3）角变形：du x _ du z dzdx v du.■ — ____________________dz dydu x du y dydx0) = < co x ■—dx + — dy + — dz = u X dx+u dy + u.dz （= d （p ） dx dy dz d （p= u x dx + u v dy + u.dz7•意义:给分析液体带了很大的方便，更能辨别液体属于有旋或无旋Oily dUya = u ---------- F u -------- F uyX dx T Uy °y T U z 3z%=°2・解：当t=l 时aux 3u x au x dux% - u x g x + u y Qy + Uy dz + dt =z 2x + yz dUy Oily OilydUy% - u x Qx + 勺 Qy + % Qz + dt =z 2y + xz % = °在（1,2,1）得：a x = 3m/s2; a y = 3m/S 2 . 3z = 0dx dy dx dy 1 23解：龙可所以口 =三即+ = £1 1 2当t“时，在（0, 0）点的流线方程为：x= t （y■ 2y ）则函数称为流速势函数,若流速已知，可利用上式求出势流的流速势函du5ux% =畑 4-u — + u-所以 液体质点有变形运动du_2莎=-k(x 2 + y 2)+ ky(x 2 +『)*2 du_2- = k(x 2 + y 2)- kx(x 2 + y 2)* 2x所以 液体质点有角变形1 k(y2 + x 2)叭-2( ax " dy )=k(x 2 + y 2)所以液体质点自身无旋转运动dx dydx dy% u y ，所以即：流线方程为J + y2 = C 5•解：(1) 因为为不可压缩液体°P/°t=o叫 du y du zdx + dy + dz _ °所以满足流动连续函数(2)因为为不可压缩液体°P/°t=O所以不满足流动连续函数du 2xykdx2 2 2 (X 2 +y 2)°Uy 2xyk dy / 22、2(x + y )；k(y 2 - x 2) (x 2 4- y 2)2duxdxduzdz =4工0l/aux Eyx = W 历7 +(3)因为为不可压缩液体°P/°t=Ou= u J + U y j + u z k =6X - + 6y f _7tk时变加速度dt =-7^ dux u -------- F u 位变加速度x dx全加速度 a = 36xi + 36yj‘ -7k7% = 6 + 2xy + t 2 u y =- (xy 2 + lOt) u z = 25du x du x du x du xa = u ---------- 1- u ------- 1- u ---- ------ = 2t + 2v(6 + 2xv + t 2)x u x dx y dy 7 dz + at y< (xy 2 + lOt) * 2xdUy du y du y dUy av = U ^~dx + 勺石 + 吗冠*页“0+(6 + 2xy +『)*(- y 2)+ (xy 2 + lOt) * 2xy当t“在(3,0,2)时a x =- 58m/s 2 a y =- 10m/s 2 a z = 08. (1)aux dUy au z所以满足流动连续函数OUy dUy 3u zdz丿du du \X z|dz dx jdu duy Xdx oy丿=0fax -y1O)=—y 2U)=—x 2U maxr o13 =—z 2所以9.解有旋流为无势流au xF- -T— = 2xy(1) fc xx - dx当x=l ,y=2 时&xx — °£ =yy=一4yy £zz = O(2)32=一2/7。
水力学第三章(习题课)
建立模型
根据题目的描述，建立 相应的物理模型或数学 模型，以便进行计算。
分步计算
对于较为复杂的计算题， 可以采用分步计算的方 法，逐步求解，避免出
错。
验算答案
在得出答案之后，需要 进行验算，确保答案的
正确性和合理性。
04
常见错误与注意事项
常见错误分析
单位换算错误
在计算过程中，学生常常 因为忽视单位换算而导致 结果错误。
理解伯努利方程的应用条件
伯努利方程适用于不可压缩、恒定流动的理想流体，使用时需要注 意其适用范围。
注意事项
重视基础知识的掌握
多做习题，提高解题能力
水力学基础知识是解决复杂问题的基 石，应扎实掌握。
通过大量练习，可以加深对水力学知 识的理解，提高解题速度和准确性。
培养细心严谨的态度
在解题过程中，应细心审题，避免因 疏忽导致计算错误。
05
习题答案与解析
基础题目答案与解析
总结词
掌握基本概念和公式
详细描述
对于水力学中的基础题目，主要涉及基本概念和公式的理 解和应用。例如，静水压强、伯努利方程、水头损失等基 本概念和计算方法。解析中应详细解释每个步骤的思路和 公式应用，帮助学生深入理解基础知识点。
总结词
强化计算能力
详细描述
基础题目通常涉及简单的计算和公式应用，通过这些题目 可以锻炼学生的计算能力，提高计算的准确性和速度。解 析中应强调计算的细节和注意事项，例如单位的换算、公 式的适用范围等，以避免常见的计算错误。
感谢观看
课程内容
本课程将通过讲解、讨论和解答习题的方式，对水力学第三章的知识点 进行深入剖析和巩固，涉及静水压强、水流阻力、水头损失等核心内容。
水力学知识点讲解
《水力学》学习指南 第一章绪 论(一)液体的主要物理性质1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ；2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。
描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦定律 :注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。
4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。
下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。
2．理想液体：忽略粘滞性的液体。
（三）作用在液体上的两类作用力第二章 水静力学水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。
通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。
（一）静水压强：主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。
1．静水压强的两个特性：（1）静水压强的方向垂直且指向受压面（2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关，2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。
(它是静水压强计算和测量的依据）3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式）p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头，p/γ—压强水头（z+p/γ）—测压管水头请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。
4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。
要求掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。
1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m2下面我们讨论静水总压力的计算。
计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。
1 绪论-武汉大学水力学课件
水力学1免责声明：本课件部分内容来源于互联网，仅用于教学。
21 绪论l1.1 水力学的任务与发展概况l1.2 液体的主要物理性质l1.3 作用在液体上的力l1.4 水力学的研究方法31 绪论l1.1 水力学的任务与发展概况l1.2 液体的主要物理性质l1.3 作用在液体上的力l1.4 水力学的研究方法45水力学定义研究液体平衡机械运动规律应用一门力学科学和技术基础课对象内容课程性质所属科学性质液体处于静止（相对静止）状态下，作用于液体上的各种作用力之间的关系液体在运动状态时，作用于液体上的力与运动要素之间的关系，及运动的特征和能量转换z本课程内容：第1～4章理论基础第5～10章基本应用1 绪论2 水静力学3 水动力学基础4 流动形态与水头损失5 孔口、管嘴出流和有压管流6 明渠恒定均匀流7 明渠恒定非均匀流8 堰流和闸下出流9 渗流10 模型试验基础6z水利工程中常见的水力学问题：1 水力荷载——水体对水工建筑物的作用力为了计算闸门的强度、刚度、校核大坝的稳定性，必须考虑上下游水对大坝和闸门的作用力72 泄水建筑物的过流能力定校核大坝所能够通过流量，以确保大坝安全泄洪；或已知泄量，确定大坝的溢流宽度。
893水能的利用与消耗由于大坝壅高水位，泄洪时，下游的水流动能较大，会冲击河床，危及大坝的安全。
因此，必须采取工程措施，消耗过大的动能，减轻对河床的冲刷。
104 水流的流动形态——河渠水面曲线计算分析天然河道的洪水水面线，确定防洪堤防高程，确定人工渠道的过流能力，如南水北调工程。
115 泄水建筑物的渗流问题大坝建成后，水流会通过土壤、岩石中的缝隙渗流，对坝基产生作用力，同时产生渗透变形，会危及大坝的安全。
6 河流泥沙例如：黄河上高含沙问题126水污染137 水利机械水泵：叶片、转轮体型水轮机：叶片、转轮体型蜗壳：14水力学发展简史1 古代中国水力学发展几千年来，水力学是人们在与水患作斗争发展生产的长期过程中形成和发展起来的。
水力学教程第三版课后答案(黄儒钦)
水力学教程第三版课后答案(黄儒钦)易考网 //0>. 考研真题|课后答案 ? 全部免费第一章绪论31-1.20℃的水 2.5m ,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ρV ρ V1 12 23又 20℃时,水的密度ρ 998.23kg /m1380℃时,水的密度ρ 971.83kg /m2ρV31 1 ∴ V 2.5679m2ρ23则增加的体积为ΔV V ?V 0.0679m2 11-2.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] Θμνρ 1 + 0.15 ν 10.1 ρ原原1.035 νρ 1.035 μ原原原μμ 1.035 μμ原原原Θ 0.035μμ原原此时动力粘度μ增加了 3.5%21-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为u 0.002 ρghy0.5y / μ ,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h为水深。
试求h 0.5m时渠底(y0)处的切应力。
du[解] Θ 0.002 ρghy / μdydu∴τμ 0.002 ρghydy当 0.5m,y0 时τ0.002 ×1000 ×9.8070.509.807Pa21-4.一底面积为 45×50cm ,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 u1m/s,油层厚 1cm,斜坡角 22.62 (见图示),求油的粘度。
δuθ[解] 木块重量沿斜坡分力 F与切力 T 平衡时,等速下滑易考网 //. 考研真题|课后答案 ? 全部免费dumg sin θ T μAdymg sin θ 5 ×9.8 ×sin 22.62μu 1A 0.4 × 0.45 ×δ 0.001μ 0.1047Pa ?s1-5.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τμ ,定性绘出切应力dy沿 y方向的分布图。
武大水力学答案
第一章 导 论1、( √ )2、( × )3、( × )4、( 1 )5、( 2 )6、等于；相同；相反。
7、L/T 2 ；L 2/T ；M/LT 或FT/L 2。
8、变形； 弹性。
9、直线； 渠底。
10、连续介质。
11、相反；相同。
12、解：等速直线运动；F ∑=mgsin θ－τA=0 ; sin θ=135512522=+； A =0.40×0.45 ; τ =μd d u y =μu δ ； μ=m g A u sin θδ=0.1047 Pa ·s ；ν=μρ=1.102×10-4m 2/s 13、解：切应力分别为：（薄板上下表面）τ上＝μ（du dy ）上 ＝μu x τ下＝μ（du dy ）下=μu x ∆- 薄板所受切应力 τ＝τ上＋τ下＝μ(x u +)x -∆∆ 则薄板所受切力 T ＝τA ＝μ(x u +)x-∆∆A第二章 水静力学1、 ( ⨯ )2、( ⨯ )3、( ⨯ )4、( ⨯ )5、( ⨯ )6、( √ )7、( ⨯ )8、( ⨯ )9、( ⨯ ) 10、( √ )11、( 3 ) 12、( 3 ) 13、( 4 ) 14、( 3 ) 15、 ( 4 )16、( 2 ) 17、( 4 ) 18、( 2 ) 19、( 1 ) 20、( 2 )21、单位重量液体的总势能 22、单位重量液体的位置势能；单位重量液体的压强势能 。
23、0 ; 当地大气压强。
24、0.1 。
26、解:27、解：28、解:29、解：30、解: h p g==ρ200.H O 232、解: h p p g=-a 0ρ= 0.663 m33、解：此时自由液面（等压面）是与水平面夹角为θ 的斜面， 将X ＝－a ,Y=0 ,Z=-g 代入欧拉方程dp=ρρ()(())X x Y y Z z a x g z d d d d d ++=-+-积分有 p =-++ρ()ax gz C在自由面上 p =0 ax gz C +=则 tan θ =a g h l = a h lg ==4.9 m/s 234、解: 先求出静水总压力P gh 1212=ρ P ghL gL 22=+ρρsin 30︒L将 P 1，P 2对A 点求矩有222223121L g ghL h gh ρρρ+=⨯sin 30︒23L 化简得 h h ()212-=8解此方程 h=3.759 m35、解:（1）(2) P gh g h h R g h h Rb x =+--+-122112121[()()]ρρρ =15.68 kNP gh Rb g h h Rb R b g z =+-+ρρπρ11212234() =33.58 kNP P P =+=x z 2237.06 kNθ==arctanz x P P 64.97︒36、解: 液体是质量力为 Z X Y =-+==(),g a 0代入公式 d d p g a z =-+ρ()积分 p g a z c =-++ρ()z h =1 时 , p p =a ,, 代入方程则 c p g a h z p g a gh =++-=++a a ρρ()()()11 其中: h h z =-1，为任一点处的水深;g 为重力加速度。
反应堆热工水力学-武汉大学动力与机械学院
3．8
2
燃料元件的温度分布
3
3．13
3
包壳与芯块间的间隙传热及其随燃耗的变化、第四章堆内流体的流动过程及水力分析单相流体的流动压降
3
3．15
3
两相流体的流动压降、自然循环
3
3．20
4
冷却剂的喷放、流动不稳定性
3
3．22
4
第五章堆芯稳态热工分析热工设计准则堆芯冷却剂流量分配、热管因子和热点因子
3
3．27
武汉大学动力与机械学院
2012 —2013学年度第2学期教学日历
课程：反应堆热工水力学学院：动力与机械专业：核工程与核技术班级：10级
周数：9讲课：36学时练习：0学时实验：0学时共计：36学时考核形式：出卷考试
日/月至
日/月
周
次
讲课内容及时数
练习内容及时数
实验（上机）内容及时数
（教学大纲分章和题目名称）
5
热管因子和热点因子、典型的临界热流密度关系式
3
3．29
5
单通道模型的堆芯稳态热工分析、子通道模型的堆芯稳态热工分析
3
4．3
6
第六章堆芯瞬态热工分析、燃料元件瞬态过程温度场分析守恒方程
3
4．5
6
反应堆的安全问题负荷丧失瞬态、失流事故压水堆负责人
2013年2月25日
学时
习题课、课堂讨论、测验等
课堂时数
课外时数
课堂实习（实验、上机）内容
课堂时数
课外时数
课外作业或参考书说明
2．27
1
第一章绪论核反应堆发展概况堆型简介
3
3．1
1
堆型简介核反应堆热工分析的任务
水力学第3章
2 2 u1 p2 u2 Z2 hw 2g 2g
z为单位重量液体的势能（位能）。 u2/2g为单位重量液体的动能。 p/为单位重量液体的压能（压强势能）。
• z+p/=该质点所具有的势能。 • z+p/+ u2/2g=总机械能 • hw'为单位重量的流体从断面1-1流到2-2 过程中由于克服流动的阻力作功而消耗 的机械能。这部分机械能转化为热能而 损失，因此称为水头损失。
0
Δh
h1
h2
动 压 管
A-A
静 压 管
A
1
2
例3 试证明图中所示的具有底坎的矩形断面 渠道中的水流是否有可能发生．
（a） 假设这种水流可以发生 证：
以0-0为基准面，列1-1， 2-2断面能量方程：
p1 1V12 p2 2V22 Z1 Z2 hw12 2g 2g
Q3 Q1 Q2
Q3 Q1 Q2 Q1
Q1 Q2 Q3
Q3 Q2
对于有分叉的恒定总流，连续性方程可以表示为： ∑Q流入=∑Q流出 连续性方程是一个运动学方程，它没有涉及作用 力的关系，通常应用连续方程来计算某一已知过水断 面的面积求断面平均流速或者已知流速求流量，它是 水力学中三个最基本的方程之一。
二、迹线和流线 迹线是液体质点运动的轨迹，它是某一个质 点不同时刻在空间位置的连线。 流线是某一瞬间在流场中画 出的一条曲线，这个时刻位于 曲线上各点的质点的流速方向 与该曲线相切。 对于恒定流，流线的形状不随时间而变化， 这时流线与迹线互相重合；对于非恒定流，流 线形状随时间而改变，这时流线与迹线一般不 重合。
Q dQ udA
水力学课后答案详解
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2-9 10(1.5 1.0)53.9a p p g p kpa ρ=+--=11151.9abs a p p p kpa =+= 20(1.50.5)58.8a p p g p kpa ρ=+--=22156.8abs a p p p kpa =+=1212 6.5p pZ Z m g gρρ+=+= 2-11 略 2-120(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0Hg Hg p g g g g ρρρρ+---+---=0265p kpa =2-14 受压面为矩形平面 76.38c P gh kN ρω==34112c b a J m ⋅==289c D c c J y y y ω=+= 所以，作用点至A 点的距离 10'29D y y '=-= 根据合力矩守恒2cos 60'84.9o T P y T kN⋅=⋅=2-18 c P gh ρω=(sin 60)2146.5o ag H abkNρ=-⋅= sin 60(cos 60)o o T G G P f =⋅++⋅45.9T 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 e h h +=+ 21sin h H h H a θ==-1.13e m =2-21 仅考虑左侧水：11144.1x c x P gh kN ρω== （→） 1134.6z P gV kN ρ== （↑）仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ρω== （←）2217.32z P gV kN ρ== （↓）综合两侧水1233.08x x x P P P kN =-= (→)1217.32z z z P P P kN =-= （↑） 总压力37.34P kN ==tan ZxP P θ=2-23 分析上半球0x P =232[()]3ZP gVT n n g R H R R n ρρππ===+-第三章作业答案3-32max 000.0342max max 00[(1())]1/20.212/r rQ ud u d r u u r r L sωωωωπ==-=-⋅⋅=⎰⎰0.075/Qv m s ω==3-6 根据连续性方程123Q Q Q =+34/v m s =3-7根据连续性方程123Q Q Q =+234ωω= 22231482.3370.58m mωω==3-11 建立能量方程22111222121222122122()2.252hg p p v p v z z g g g gz z p p v v h m g g ααρρρρρρ++=++=---===油油油油油51.1/Q L s μ==3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p v p v z z g g g gz z p ααρρ++=++==联立连续性方程 1122v v ωω= 2 4.9/v m s = 在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232v H m g== 3-18 建立能量方程22111222121212221.8 1.680p v p v z z g g g gz m z mp p ααρρ++=++====连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v ⋅=--⋅=⋅13111.23/5.98/v m s Q v m sω===3-20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/v v v m s ===建立动量方程，沿X 轴方向：11221212cos 600cos 60o oQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Qρρρ--=-=+=连续性方程12(1cos 60)2(1cos 60)2o o QQ QQ =+=-313225.05/8.35/Q m s Q m s==建立动量方程，沿Y 轴方向：0(sin60)1969o y R Q v N ρ=--=3-23 在A-A ，B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A b v m s v m s==221112221212222175.7p v p v z z g g g gz z p kNααρρ++=++==在A-A ，B-B 断面间建立动量方程 沿X 轴方向：1cos 60(cos 60)sin 60sin 60o o A A B B x B o oB B y B p v p v R Q v v p v R Qv ρρ--=-+=-54555984y x R N R N==3-24 （1）建立能量方程2212120022v v h h g g++=++连续性方程1122h v h v =3228.9215)998(v v +⨯⨯=+ 0294107232=+-v v s m v /512.82= m h 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 '。
水力学第三章课后习题答案
2.23 已知速度场x u =2t +2x +2y ，y u =t -y +z ，z u =t +x -z 。
试求点（2，2，1）在t =3时的加速度。
解：x x x x x x y z u u u ua u u u t x y z∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ ()()2222220t x y t y z =+++⋅+-+⋅+26422t x y z =++++()2321t x y z =++++ y y y y y xyzu u u u a u u u t x y z∂∂∂∂=+++∂∂∂∂()()101t y z t x z =+--+++-⋅12x y z =++-z z z z z x y z u u u ua u u u t x y z∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ ()()12220t x y t x z =++++-+-12t x y z =++++()()3,2,2,12332221134x a =⨯⨯+⨯+++=（m/s 2） ()3,2,2,112223y a =++-=（m/s 2） ()3,2,2,11324111z a =++++=（m/s 2）35.86a ===（m/s 2）答：点（2，2，1）在t =3时的加速度35.86a =m/s 2。
3.8已知速度场x u =2xy ，y u =–331y ，z u =xy 。
试求：（1）点（1，2，3）的加速度；（2）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。
解：（1）44421033x x x x x x y z u u u u a u u u xy xy xy t x y z ∂∂∂∂=+++=-+=∂∂∂∂551100033y y y y y xyzu u u u a u u u y y txyz∂∂∂∂=+++=+++=∂∂∂∂ 33312033z z z z z x y z u u u u a u u u xy xy xy t x y z ∂∂∂∂=+++=+-=∂∂∂∂ ()41161,2,31233x a =⨯⨯=（m/s 2）()51321,2,3233y a =⨯=（m/s 2）()32161,2,31233x a =⨯⨯=（m/s 2）13.06a ==（m/s 2）（2）二维运动，空间点的运动仅与x 、y 坐标有关； （3）为恒定流动，运动要素与t 无关； （4）非均匀流动。
水力学第三章(习题课)
3.11 水流经过水箱侧壁的孔口流入大气中， 已知孔口的直径d=10mm，水头H=2m，孔口的 泄流量Q=0.3L/s，射流某一断面的中心坐标 x=3m,y=1.2m，试求： （1）流量系数μ；
H d dc y x y
题 3－ 11图
（2）流速系数φ；
（3）收缩系数ε；
x
（4）阻力系数ξ。
3
0
Q 3 v 3 A3 0 . 0442 ( m / s )
3
Q 1 Q 2 Q 3 0 . 1227 ( m / s )
3
v1 6 . 94 ( m / s )
0 p 1 / v1 / 2 g 0 0 v 2 / 2 g
2 2
p 1 ( v 2 v1 ) / 2 g
H
α
l 1,d 1 A B C
题 3－ 17图
l 2,d 2 l 3,d 3 Q D
（1）管中流量Q；
H
α
l 1,d 1 A B C
题 3－ 17图
l 2,d 2 l 3,d 3 Q D
( H 3 l sin 15 ) 0 0 0 0
0
v3
2
2g
v3
2 g ( H 3 l sin 15 ) 7 . 377 ( m / s )
v1
15cm 10cm
30
v2
大气
7 .5 c m
v3
大气
题 3－ 20图
v1
15cm
10cm
30
v2
大气
7 .5 c m
v3
大气
P1 R x Q 3 v题cos 230 Q 2 v 2 Q 1 v1 3 3－ 0图
《水力学》第三章渐 变流
✧均匀流特性
1．流线为相互平行直线
2．过水断面为平面，沿程形状和尺寸无变化
3．各过水断面流速分布相同
4．过水断面上压强分布规律同静水压强分布规律
注意：对四周有大气包围的情况例外，如管或渠通往大气的出口，一般认为此处压强等于大气压强。
非均匀流分渐变流和急变流两类流动：
✧非均匀渐变流
1．流线近似平行直线，过水断面近似平面
2．过水断面上压强按静压强规律分布
渐变流没有准确的界定标准，流动是否按渐变流处理，以能否满足工程要求的精度而定。
✧非均匀急变流
特征：流线之间夹角很大或流线弯曲程度很大。
压强分布不
符合静压强分布规律（要考虑离心惯性力）。
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渐变流过水断面上动水压强随水深的变化呈线性关系。 水流总是从单位机械能大的断面流向单位机械能小的断面。 恒定流中总水头线总是沿流程下降的，测压管水头线沿流程则可以上升、下降或水平。 液流流线和迹线总是重合的。
14、用毕托管测得的点流速是时均流速。
15、测压管水头线可高于总水头线。
16、管轴高程沿流向增大的等直径管道中的有压管流，其管轴压强沿流向增大。
17、理想液体动中，任意点处各个方向的动水压强相等。
18、恒定总流的能量方程
(1)单位体积液体所具有的能量；
(3)单位重量液体所具有的能量；
19、图示抽水机吸水管断面
1、
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8
9、
10、
11、
12、
13、
(
(
(
(
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(
(
(
(
(
(
(
(
(
Z1+P1/g+V12/2g = Z2 +P2/g+V22/2g +hw1- 2，式中各项代表(
(2)单位质量液体所具有的能量；
(4)以上答案都不对。
A—A动水压强随抽水机安装高度h的增大而
(3)不变
(
⑷不定
20、在明渠恒定均匀流过水断面上1、2两点安装两根测压管，如图所示，则两测压管高度
35、 应用恒定总流能量方程时，所选的二个断面必须是断面，但二断面之间可以存在流。
36、 有一等直径长直管道中产生均匀管流，其管长100m，若水头损失为0.8m，则水力坡度为
37、 图示为一大容器接一铅直管道，容器内的水通过管道流入大气。已知h1=1m，h2=3m。若不计水头损失，
则管道岀口流速为。
量校正系数B=1。（384.5N）
43、从水箱中引岀一喷管，喷管喷岀的射流冲击着置于斜面上的重物G。如果要使重物保持静止，
对于喷管出口的高度H是少？（已知值如图所示）。（水箱中水面保持不变，不计喷嘴进口局部水头损失，重物在斜面
上按无摩擦计，动能动量校正系数均取1,喷管沿程水头损失系数为。）
Q
A、B两点的流速（如图）。已知油的重度p g=8000N/m。求uA及uB。
16
d
D
J
1
L
['I
―—
1MT
d
Y——
1
L
1
47、自水箱引出一水平管段，长度L=15m，直径D=0.06 m，末端接一喷嘴，喷口的直径d=0.02m，如图所示。已知
射流作用于铅直入置的放置的平板A上的水平力F=31.4N。求水箱水头H。（设管段沿程水头损失系数=0.04喷嘴
局部水头损失系数E=0.2，管道进口局部水头损失系数E=0.1，各系数均对应于管中流速水头v2/2g,动能动量校正
第三章
水动力学基础
渐变流与急变流均属非均匀流。
急变流不可能是恒定流。
总水头线沿流向可以上升，也可以下降。
水力坡度就是单位长度流程上的水头损失。
扩散管道中的水流一定是非恒定流。 恒定流一定是均匀流，非恒定流一定是非均匀流。
均匀流流场内的压强分布规律与静水压强分布规律相同。
测管水头线沿程可以上升、可以下降也可不变。
系数均为1）（H 5.75m）
A
49、一圆柱形管嘴接在一个水位保持恒定的大水箱上，如图所示。在管嘴收缩断面C—C处产生真空，在真空断面上
接一玻璃管，并插在颜色液体中。已知收缩断面处的断面积Ac与出口断面积之比Ac/A=0.64。水流自水箱至收缩断
面的水头损失为0.06(vc2/2g),vc为收缩断面流速。水流自水箱流至出口断面的水头损失为0.48(vc2/2g),v为出
口断面流速。管嘴中心处的水头H=40cm。水箱中的流速水头忽略不计。求颜色液体在玻璃管中上升的高度ho(取动
(1)恒定均匀流
(2)非恒定均匀流
(3)恒定非均匀流
(4)非恒定非均匀流
23、 管轴线水平，管径逐渐增大的管道有压流，通过的流量不变，其总水头线沿流向应()
(1)逐渐升高(2)逐渐降低(3)与管轴线平行(4)无法确定
24、 均匀流的总水头线与测压管水头线的关系是()
(1)互相平行的直线;
(2)互相平行的曲线;
(Ua
E；
I>1I
45、一圆管的直径d1=10cm，出口流速v=7m/s,水流以a=60°的倾角向上射出（如图）。不计水头损失。求水流
喷射最大高度H及该处水股直径d?。（动能校正系数为1）（H1.875m;d2=14.14cm）
46、某贮液容器遮底部用四只螺钉固接一直径为d,长度为L的管道（如图）。贮液容器的面积甚大，液面距离管道进 口的高度为h保持恒定。已知液体容重为pg,沿程水头损失系数为 不计铅直管道进口的水头损失。求每只螺钉所 受的拉力（管重不计，不计阻力，动能动量校正系数均为1）。（TA g d2（L hh L））
(1)h1>h2(2)h1vh2
⑶hi=h2
(4)无法确定
hl
21、对管径沿程变化的管道
(1)测压管水头线可以上升也可以下降
(3)测压管水头线沿程永远不会上升
)
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)
)
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( )
(2)测压管水头线总是与总水头线相平行
(4)测压管水头线不可能低于管轴线
22、图示水流通过渐缩管流岀，若容器水位保持不变，则管内水流属()
38、图示为1、2两根尺寸相同的水平放置的管道。管1中为理想液体，管2中为实际液体。当两管流量
qv1=qv2时，则两根测压管的液面高差h1与h2的比较是。
:理棚ft体匚该PS嶽障
39、图示为一等直径水平管道，水头为H。若整个水头损失为hw,a=1,则管道A、B、C三个断面的流速分别为
40、用能量方程或动量求解水力学问题时，两过水断面取在渐变流断面上，目的是利用
的特征，计算。
41、 将一平板放置在自由射流中，并重直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分并将射流流量的剩余部
分q?以偏转角0 =15°射出，如图所示。已知流速v=30 m/s，总流量q=0.036 m3/s，qi=0.012m3/s。若不
计液体重量的影响，且在射流流动在同一水平面上，流速只改变方向，不改变大小。试求射流对平板的作用力。动
(3)互不平行的直线；(4)互不平行的曲线。
25、液体运动总是从
（1）高处向低处流动；（2）单位总机械能大处向单位机械能小处流动；
（2）压力大处向压力小处流动；（3）流速大处向流速小处流动。
26、 如图断面突然缩小管道通过粘性恒定流，管路装有U形管水银差计，判定压差计中水银液面为（）
（1）A高于B;（2）A低于B;（3）A、B齐平；（4）不能确定高低。