电大 流体力学 绘图 计算

2．绘出下图平面AB 上相对压强翁布图。

4．如图所示，平板闸门置于水中，当上游水位均上升l 米(虚线位置)时，试问： 图(a)(b)中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变?(提示：画压强分布图分析)

答：(1)图(a)中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。(2)图(b)中闸门所受的静水总压力及作用点不变。

1．如图所示，容器中盛有水，右侧为一测压管；左侧为一U 形测压管，管中为水银。已知：

m h m h 2.0,5.02==，求右侧测压管中水面高度h 1=?(10分)

1．解：(1)画出两个等压面(通过A点画一个，通过U形测压管中水银液面画一个)(2)列方程：

将(1)式带人(2)整理得：

答：右侧测压管中水面高度h。一2．22m。

2．图示为一平板AB，宽l米，倾角a=45o，左侧水深为3米，右侧水深为2米，求静水总压力及其作用点的位置?(20分)

2．解：(1)求两侧静水压力及静水总压力：

(方向向右)

右侧静水压力作用点距8点的距离为

(方向向左)

左侧静水压力作用点距8点的距离为

(方向向右)

(2)求作用点位置：(设静水总压力作用点距8点的距离为e)

答：静水总压力P=34．65kN，作用点距B点的距离为e一1．79m。

3·如图所示一虹吸管，上下有水位差为H=2．5m，虹吸管顶部与上游水面高差为h1=2．0m，虹吸管顶部前，管长为5．0 m，虹吸管顶部后，管长为10．0 rn，管径d=0．2m，管道

沿程阻力系数A=0．02，进口(带有莲蓬头)局部阻力系数每个弯管局部阻力系数

(1)流量Q=?

(2)虹吸管最大真空值

3．解：(1)以上游水面为基准面，列能量方程：

(2)以上游水面为基准面，列上游过流断面和顶部2—2段间的能量方程：

(水柱)

答：(I)流量

(2)虹吸管最大真空值发生在顶部，最大真空值为3．428m(水柱)

3·写出管流和明渠水流雷诺数的表达式，并说明其层流、紊流的判别标准?

答：管流

Re：>2000(紊流)Re<2000(层流)。

明渠水流

Re>500(紊流)Re<500(层流)。

4·如图所示，平板闸门置于水中，当上游水位均上升1米(虚线位置)时，试问：图(a)(b)中闸门所受的静水总压力及作用点是否改变?(提示：画压强分布图分析)

(a)

(b)

(1)图(a)中闸门所受的静水总压力及作用点改变。静水总压力变大，作用点升高。(2)图(b)中闸门所受的静水总压力及作用点不变。

四、计算题(共58分)

1．在封闭水箱中，h=1.5m z=0．5m(如图)，压力表读数为4．9kN／m2，求水面相对压强及其真空度。(18分)

1．解：

(1)将压力表读数换算为水柱高：p=4．9／9．8=0．5m

(2)列方程

PQ+pgh—pgz+p

=一4．9kN=--0．5m水柱

(3)pK一0．5m水柱

答：水箱中水面相对压强：P。一--4．9kN／m2，其真空度为pK20．5m水柱。

2．水闸宽度b=2m，两侧都有水，左侧水深h1=3m，右侧水深h2=2m，试求作用在闸门

上的静水总压力及作用点的位置?(18分)

2．(1)画出静压强分布图。

(2)计算两侧静水压力及静水总压力：

(3)求静水总压力的作用点。(设作用点距渠底的距离为e)

答：静水总压力夕=39．2kN，方向向右。

静水总压力的作用点在闸门的对称轴上，距渠底的距离e=1．26m。(9分) 3．如图所示，左侧为密闭水箱，水通过一管道流人右侧水箱，已知左水箱内自由表面相对压强p=29．4kPa，两水箱液面高差H=2．0m，管长l=5m，管径d=0．20m，管路沿程水头损失系数λ=0．02，在恒定流情况下，求通过流量。(22分)