水力学习题上.docx

1、1-1 已知某水流流速分布为 10/172.0 yu ， u 的单位为 m/s ， y 为距壁面的距离，单位为 m。（ 1）求 y=0.1、 0.5、 1.0m 处的流速梯度；（ 2）若水的运动粘滞系数 scm /1010.0 2 ，计算相应的切应力。 解 :(1)依题知 109072.010910172.010172.0yydyduyu当 y=0.1 时，sydydu 19.01.0 572.0)1.0(072.0 当 y=0.5 时，19.05.0 134.0)5.0(007 2.0 sdyduy当 y=1.0 时，19.01.0072.0)0.1(072 sy（ 2）依题知 241000

2、1 01.0100 0mSNudyduu当 y=0.1 时，Pa41078.5572.0001 01.0 当 y=0.5 时，Pa41035.1134.0. 当 y=1.0 时，Pa41027.7072.0001 01.0 1-2 已知温度 20 时 水 的 密 度 3/2.998 mkg ，动力粘滞系数23 /10002.1 msN ，求其运动粘滞系数 ？ 解： sm 263 10004.12.998 10002.1 1-3 容器内盛有液体，求下述不同情况时该液体所受单位质量力？（ 1）容器静止时；（ 2）容器以等加速度 g 垂直向上运动；（ 3）容器以等加速度 g 垂直向下运动。 解：（

3、1）依题知 mggmmgfff zyx ,0（ 2） 依题知 gmg mg gm mgmgfff zyx 2,0 (3)依题知 mg g mg 0,0 m mgmgfff zyx1-4 根据牛顿内摩擦定律，推导动力粘滞系数 和运动粘滞系数 的量纲。 1-5 两个平行边壁间距为 25mm，中间为粘滞系数为 =0.7Pa s 的油，有一mm250mm250 的平板，在距一个边壁 6mm 的距离处以 s/mm150 的速度拖行。设平板与边壁完全平行，并假设平板两边的流速分布均为线性，求拖行平板的力。 1-6 一底面积为 40 45cm2 的矩形平板，质量为 5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，

4、斜面倾角 =22.62，如图所示。已知平板运动速度 u=1m/s，油层厚 mm1 ，由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。试求润滑油的动力粘滞系数 。 题 1-6 图 2-1 一封闭水箱自由面上气体压强 p0=25kN/m2， h1=5m， h2 2m。求 A、 B 两点的静水压强。 题 2-1 图 2-2 已知某点绝对压强为 80kN/m2，当地大气压强 pa=98kN/m2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 2-3 如图所示为一复式水银测压计，已知 m3.21 ， m2.12 ， m5.23 ，m4.14 ， m5.15 。试求水箱液面上的绝对压强 0p ？ 题

5、2-3 图 2-4 某压差计如图所示，已知 HA=HB=1m， H=0.5m。求： BA pp 。 题 2-4 图 2-5 利用 三组串联的 U 型水银测压计测量高压水管中的压强，测压计顶端盛水。当 M 点压强等于大气压强时，各支水银面均位于 0-0 水平面上。当最末一组测压计右支水银面在0-0 平面以上的读数为 h 时，求 M 点的压强？ 题 2-5 图 2-6 盛同一种液体的两容器，用两根 U 形差压计连接。上部差压计 A 内盛密度为 A的液体，液面高差为 Ah ；下部差压计内盛密度为 B 的液体，液面高差为 Bh 。求容器内液体的密度 （用 A ， B ， Ah ， Bh 表示）。 题

6、2-6 图 （图中 A、 B 分别换为 Ah 、 Bh ） 2-7 画出下列图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图 (f） 题 2-7 图 （ f）中左端水面下加 ，并取掉 r ） 2-8 画出下列图中各标有文字曲面上的压力体图，并标出垂直压力的方向。 题 2-8 图 （请排两行，各 4 个） 2-9 水闸两侧都受水的作用，左侧水深 3m、右侧水深 2m。试求作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置（用图解法和解析法分别求解）。 2-10 试求承受两层液体的斜壁上的液体总压力（以 1m 宽计）。已知： mh 6.01 ，mh 0.12 ， 31 /80 mkg ， 32 /100 m

7、kg ， 60 。 2-11 一弧形闸门 AB，宽 b=4m，圆心角 45 ，半径 r=2m，闸门转轴恰与水面齐平。求作用于闸门的静水压力及作用点。 题 2-9 图 题 2-10 图 题 2-11 图 2-12 两水池隔墙上装一半球形堵头，如图。已知：球形堵头半径 =1m，测压管读数h=200mm。求：（ 1）水位差 H；（ 2）半球形堵头的总压力的大小和方向。 题 2-12 图 2-13 求作用在如图所示宽 4m 的矩形涵管闸门上的静水总压力 P 及压力中心 ch 。 题 2-13 图 2-14 圆弧门如图所示。门长 2m。（ 1）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。（ 2）求垂直总压力

8、及其作用线位置。 题 2-14 图 2-15 有一直立的矩形自动翻板闸门，门高 H 为 3m，如果要求水面超过门顶 h 为 1m 时，翻板闸门即可自动打开，若忽略门轴摩擦的影响，问该门转动轴 0-0 应放在什么位置？ 题 2-15 图 2-16 如图所示，涵洞进口设圆形平板闸门，其直径 d=1m，闸门与水平面成 o60 倾角并铰接于 B 点，闸门中心点位于水下 4m，门重 G=980N。当门后无水时，求启门力 T（不计摩擦力）。 题 2-16 图 2-17 为校核图中所示混凝土重力坝的稳定性，对于下游无水和有水两种情况，分别计算作用于单位长度坝体上水平水压力和铅直水压力。 题 2-17 图 2

9、-18 一弧形闸门，门前水深 H 为 3m， 为 45 ，半径 R 为 4.24m，试计算 1m 宽的门面上所受的静水总压力并确定其方向。 题 2-18 图 2-19 直径 D =3.0m 的圆柱堰，长 6m。求作用于圆柱堰的总压力及其方向。 题 2-18 图 3.1 恒定二维流动的速度场为 ayuaxu yx , ，其中 1a 秒 -1。（ 1）论证流线方程为 Cxy ；（ 2）绘出 C 0、 1 及 4m2 的流线；（ 3）求出质点加速度的表达式。 3.2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在？ （ 1） xyzyxuzyuyxu zyx )(4,2,2 22 （ 2） xytux ztu

10、y ztu zyx , 3.3 圆管中流速为轴对称分布（如图）， )( 22020max rrruu ， u 是距管轴中心为 r 处的流速。若已知 mr 03.00 ， smu /15.0max ，求通过圆管的流量 Q 及断面平均流速。 习题 3-3 图 3.4 水流从水箱经管径分别为 cmdcmdcmd 5.2,5,10 321 的管道流出，出口流速 smV /13 ，如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。 习题 3.4 图 3.5 直径为 150mm 的给水管道，输水管为 980.7KN/h，试求断面平均流速。 1.59m/s 3.6 如图铅直放置的有压管道，已知 d1=200mm，

11、d2=100mm，断面 1-1处的流速 v1=1m/s。求（ 1）输水流量 Q；（ 2）断面 2-2 处的平均流速 v2；（ 3）若此管水平放置，输水流量 Q 及断面 2-2 处的速度 v2 是否发生变化？（ 4）图 a 中若水自下而上流动， Q 及 v2 是否会发生变化？ 习题 3.6 图 3.7 已知某流场的流速势为 )(2 22 yxa ， a 为常数，试求 xu 及 yu 。 3.8 对于 xyux 2 ， 222 yxau y 的平面流动， a 为常数。试分析判断该流动： (1) 是恒定流还是非恒定流？ (2) 是均匀流还是非均匀流？ (3) 是有旋流还是无旋流？ 3.9 已知流速分

12、布为 xux ， yuy 。试判别流动是否有势。 3.10 已知 xux 4 ， yuy 4 ，试求该流动的速度势函数和流函数。 4-1 在一管路上测得过流断面 1-1 的测压管高度gp1为 1.5m，过流面积 A1 为 0.05m2；过流断面 2-2 的面积 A2 为 0.02m2；两断面间水头损失 h 为g2v5.021 ；管中流量 Q 为 20l/s；z1 为 2.5m， z2 为 2.6m。试求断面 2-2 的测压管高度gp2。（提示：注意流动方向）。 题 4-1 图 4-2 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面

13、积分别是 A1=0.05m2， A2=0.03m3， A3=0.04m2，若水池容积很大，行近流速可以忽略（ v0 0），当不计管路的水头损失时，试求：（ 1）出口流速 v3 及流量 Q；（ 2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。 题 4-2 图 4-3 在水塔引出的水管末端连接一个消防喷水枪，将水枪置于和水塔液面高差 H 为 10m的地方，如图所示。若水管及喷水枪系统的水头损失为 3m，试问喷水枪所喷出的水最高能达到的高度 h 为多少？（不计在空气中的能量损失）。 题 4-3 图 4-4 如图一管路， A、 B 两点的高差 z 1m，点 A 处直径 dA=0.25m， 压强 pA=7.84N/cm2，点 B 处直径 dB=0.5m，压强 pB 4.9N/cm2，断面平均流速 VB 1.2m/s。判断管中水流方向。 题 4-4 图 4-5 如图所示平底渠道，断面为矩形、宽 b=1m，渠底上升的坎高 P=0.5m，坎前渐变流断面处水深 H=1.8m，坎后水面跌落 Z=0.3m，坎顶水流为渐变流，忽略水头损失，求渠中流量 Q。 题 4-5 图