1、1第二章 静力学1. 求图示装置中 A、B 两点间的压强差。已知h1500mm，h 2200mm，h 3150mm，h 4250mm，h 5400mm，酒精 ，水银 ，水 。3m/N784 32m/N10 3m/N9810解；11 为等压面，有 213hpA而 23hp由 33 为等压面，有 424533)(B由式联立，有 kPa4193.5a.419 5.0981.078.01)2.0(820)(31232 hhhpBA 2. 图为高度 H=4m，宽度 b=1m 的柱形密闭高压水箱，在水箱底部连接一汞压差计，测得汞柱高 h2 =1m，水柱高 m，矩形闸门 AB 与水平方向成 6021h角，转
2、轴在 A 点，为使闸门关闭，试求在转轴上所需施加的锁紧力矩 M (忽略闸门自重)。 2. 解： 闸门的长度 题 30图汞2h1BHA水箱2m 62.40sin6iHlAB由等压面原理12ghpB水 银kPa11.6 68.132.918.63水 银 BmH2O即自由液面与水箱底的距离 hB11.6m 利用图解法求静水压力kPa 48.7)6.1(8.9AghpPlcp- 水 HDCB1h2汞 汞2h1BhB=1.6mApBCDp- 水 gHplDBPxyoCyCD水箱kPa 68.13.89Bghp作用在闸门上静水压力的大小kN 67.4312.4.72blPAB作用点 D（与 B 的距离）m
3、 5.8.76.132.)(3AApl【或用解析法闸门形心处的水深 m .924.HhBc静水压力 kN 65.31689gpP作用点：m 08.2.460sin.160sinABclhy.81.433ABcblIm43m 24.16.4081. AyIcD作用点 D 与 B 的距离m 15.2.60sin.60sinDhl以 A 为支点，则在转轴上所需施加的锁紧力矩kN.m 59.173).2.4(5.3M3. 如图所示一封闭水箱，下端有 1/4 圆弧的钢板 AB，垂直于纸面的宽度为1m，半径为 2m，h1 = 3m，h2 = 4m，求水平分力 Px、铅垂分力 Pz 的大小和方向。(小数点后
4、保留两位有效数字)解：取箱底为等压面，有（1 分）120ghpkPa8.9)43(8.9)(1=-1 mH2O （1 分）即相当于自由液面在距离箱底 h3m 处 （1 分）铅垂投影面积 m2 （1 分）1bRAxkN （方向水平向左） （22.398.9xcxcAghpP分）绘出压力体，其体积为 （2 分）m386.1)24.312(VkN （方向垂直向上） （2 分）089gPzB题 30图RAh210P=mzxoB题 图RA20P44如图所示，竖直隔板上有一矩形孔口，孔高 a =1m，孔宽 b=3m。有一直径D2m 的圆柱将其堵塞。隔板两侧充水，已知 h2m ，z=0.6m 。绘制圆柱面上
5、的水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图，并求作用在圆柱面上的水平和铅垂分力的大小及方向。(小数点后保留两位有效数字)。 （8 分）解：水平分力kN （）64.173.089bagZPxkN （）.92.48.922DVz5. 绘制图中曲面 ABCD 的压力体图，并标出静水总压力铅垂分力的方向。6)试绘出图中球面的压力体，并标出总压力铅垂分力的方向。5第三章 动力学答案：B第四章 流体动力学基础1. 如图所示，将一平板放置在自由射流之中，并且垂直于射流的轴线，该平板截去射流流量的一部分 Q3，射流的其余部分偏转一角度 ，已知：流速v=30m/s，流量 Q=36L/s，流量 Q3=12L/s，
6、试求：（ 1）不计摩擦力射流对平板的作用力；（2）射流的偏转角 值。解：（1）选取 00、11 和 22 为计算断面，由连续性方程有 1Q所以 L/s42 R3 311 22Q3Q6d 题 2 图（2）列 00 和 11 断面的伯努利方程，有 10211200 whgvpZgvpZ即 212得出 1v同理，列 00 和 22 断面的伯努利方程，有 2v（3）设平板对水流的作用力为 R，方向水平向左列 y 方向动量方程，0)sin(12Q得出， 5.4si2103列 x 方向动量方程，QRcos2N46.5.6231083cos014031603 则射流对平板的作用力 N，方向水平向右6.5R2
7、. 如图所示，水流通过一水平面上的渐变弯管，已知：断面 1-1 处相对压强P1=49000N/m2，流速 1=2m/s，管径 d1=300mm，管径 d2=150mm，转角=30 0，略去弯管的水头损失，试求水流作用于弯管上的力的大小(小数点后保留两位有效数字)。2. 解： m3/s （1 分）14.03.41AQ由连续性方程 7d d题 2 图 0RyRxRy0 x1122（1 分）21A41)(212dm/s （1 分）842列出 11 断面和 22 断面的伯努利方程（能量方程） ，略去水头损失。（1 分）gpzgpz2211 8.908.9.40mH2O 3.12gp压强 kPa98.9
8、2压力 kN （1356.01.42ApP分）压力 kN .921取 11 和 22 之间的水体为控制体，坐标系如图，设 为弯管对水流的作用R力，水平分力 ，铅垂分力 。列 x 方向的动量方程，xRy（1 分）)30cos(30cos 1221 QRPFxx 284.156.4.3 8kN（） （1 分）475.2xR列 y 方向的动量方程，（1 分）)03sin(30sin22 QRPFy i814.i56.0ykN（） （1 分）73.yR合力 kN58.22yx水流对弯管的作用力 kN （1 分）. R第八章 明渠流动1.解：（1）单宽流量 m3/（s.m）410bQq临界水深 m75.8.93232ghc流量 RiAv水力半径 谢才系数 6/1nc经过试算，得出 m， m71.0h5.02h，渠段 1 的水流流态是急流； ，渠段 2 的水流流态是缓流；c01 ch02所以水流从渠段 1 至渠段 2，从急流过渡到缓流，产生水跃。（2） 取跃前水深 m，则跃后水深7.0h m819.)0.715(821.)(82 33c 因为 所以产生远驱式水跃。0“h即为：均匀流 M3水面曲线 水跃 均匀流水面曲线类型如图所示。1
