2017年西南大学水力学作业及答案

2017年西南大学水力学作业及答案

28、圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为

λ＝64/Re ?

29、有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取

α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为

本题参考答案：

相等

30

F=ρQ

31

32

33

9800

34

量Q

0.3571

35、紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布

答：均匀

36、明渠均匀流的力学特征是

本题参考答案：

重力沿流程的分量=边壁摩阻力

37、简述雷诺数R e、弗劳德数Fr的物理意义。

本题参考答案：

是根据管路中沿程水头损失加流速水头与局部水头损失所占的比重分为长管、短管。

（1）长管：水头损失以h f为主，在总损失中所占比重很小，可忽略不计或可按

h f的百分数计算的管道。

（2）短管：在总损失中占有一定的比重，计算时不能忽略的管道。

38、何为连续介质模型？水力学研究中引入连续介质模型的可行性和必要性是什么？

本题参考答案：

本题参考答案：

（1）基准面不同

断面总能E：是以某一个水平面为基准面计算的单位重量液体所具有的机械能，水平面可任取，但同一题目必须是同一基准面；

断面比能e：是以断面最低点所在的水平面为基准面计算的单位重量液体所具有的机械能，水平面不能任意选取，且一般情况下同一题目不同的过水断面基准面不同。

恒小于零；

42、简述明渠均匀流的形成条件和特征。

本题参考答案：

（2）由层流的性质可知：

（3）

解：

（1）判别流态

∵

∴，属于紊流（2

即

解：

代入

沿轴向写动量方程：

每个螺栓受力

解：（

处2—

其中

管内体积流量：

（2）以管口2—2断面为基准，对自由液面1—1断面即管内最高点S点

为中心断面，列伯努利方程，忽略水头损失，则

其中

即

故S点的真空压强

（3）当h不变时，S点a增大时，当S点压强等于水的气化压强时，此时S点发生水的汽化，管内的流动即终止。查相关表可知，在常温下（15摄氏度）水的汽化压强为1697Pa（绝对压强），以管口2—2断面为基准，列S点位中心的断面及断面2—2的伯努利方程（忽略水头损

失）

其中

即

解：∵

∴

解：木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑

解：（

因为收缩断面水深为急流，下游水深（2）计算收缩断面处水深的共轭水深

因为，该水跃为远驱水跃。

（3

估算消力池深d，取水跃淹没系数

则池深约为

解：∵

∴

52A-A管径

流速

量。

解：（

得

所以水流从A—A断面流向B—B断面

（2）

（3）

分两次扩大时的总局部水头流失为：

在v1、v2已确定的条件下，求产生最小h m2的v值：

即当时，局部水头损失最小，此时水头损失为：

解：（

计），取动能修正系数，列伯努利方程简化为

由连续方程，

求得

流量

（2）求水流对坎底的冲击力。取过水断面1—1，断面2—2，水流表面及壁面所围成的空间为控制体，选直角坐标系xOy，令Ox轴方向与流动方向一致，列Ox方向的动量方程

作用在控制体内水流上的力有

R'

解：

（1）t=10℃时，符合舍维列夫公式条件，因v＞1.2m/s，故由式（5—39）有

（2）t=15℃时，由式（1—7）得

由表5

∴

?

∴x=0.795m

解：因为

所以在管壁处：

r=0.05m处：

水头损失：

解：设甘油密度为ρ1，石油密度为ρ2，做等压面1—1，则有

设断面

利用连续性方程，则

V2=2.2231m/s

从本题看出，用文丘里流量计测量管道流量时，Q的一般计算式为

如果用U型水银压差计测量水压，则Q的计算式为

作用点位置：

∵

∴

解：水平分力：

压力体体积：

铅锤分力：

合力：

方向

解：∵

∴

其中

取

∴

由

得

解：∵

∴

假定流动方向为A→B，则根据伯努利方程

其中，取

∴

故假设成立。

微元面积：

阻力：

解：

∵

∴

当时，

1、答：

2、答：

3、 4、答：

答：

3、答：

4、答：69题：

答：答：

答：

——仅供参考