1、水力学重修复习题1.如图，试由多管压力计中水银面高度的读数确定压力水箱中 A 点的相对压强。 （所有读数均自地面算起，其单位为米） （参考分数：8 分） 水解：由连通器原理可知（均采用相对压强）pA+ 水 （2.5 0.9）= p 1 p2 + 水银 （ 2.00.9）= p1p3 水 （2.00.7）= p 2p3 = 水银 （ 1.80.7）由上解得 pA= 27m 水柱2. 以 U 型管测量 A 处水压强，h 1=0.15m，h 2=0.3m，水银的133280N ，当时当地大气压强 ，求 A 处绝对压3/m980/aPNm强 。p解：由 水 水银 ，有 水 水银p1hap2ap1h22
2、 /5643.085.098mNh3. 如图，涵洞进口装有一圆形平板闸门，闸门平面与水平面成60，铰接于 B 点并可绕 B 点转动，门的直径 d=1m，门的中心位于上游水面下 4m，门重 G=980N。当门后无水时，求从 A 处将门吊起所需的力 T。 （其中 Jcx=r 4/4） （参考分数：14 分）解：闸门所受水的总压力 P=h cA=9.840.50.5 =30.79kN压力中心 D 到 B 的距离 mHdYAJLccc51.05.0.6sin4.22B 到 T 的垂直距离 dx.oB 到 G 的垂直距离 mdy25.06cos2根据理论力学平衡理论 kNxGyPLTTxMA234. 如
3、图，圆弧形闸门长 L=2m，弧 ABC 直径 D=2m，上下游水深分别为 H1=2m，H 2=1m，试求圆弧形闸门上所受的静水总压力。 （参考分数：12 分）解：闸门所受的水平分力为上下游水对它的力的代数和，方向向右即： kNAHPxcxcx4.2925.018闸门所受的垂直分力为 Pz，方向向上kNLDVz39.15248闸门所受水的总压力 kPzx.2总压力的方向 8arctnx6. 如图，水从敞口水池沿一截面有变化的管路排出，若质量流量qm15kg/s，d 1100mm，d 275mm，不计损失，试求所需的水头H 以及第二管段中央 M 点的相对压强。解：取管中心轴为基准面，列自由液面与出
4、口断面的能量方程 gvH20其中： smdq/395.42故 H0.588m又列自由液面与 M 处断面的能量方程 gvpm201其中 sdq/9.421故 pm3.94kPa7. 如图所示，水池通过直径有改变的有压管道泄水，已知管道直径d1125mm，d 2100mm，喷嘴出口直径 d380mm ，水银压差计中的读数 h180mm ，不计水头损失，求管道的泄水流量 Q 和喷嘴前端压力表读数 p。123h解：以出口管段中心轴为基准，列 1-1、2-2 断面的伯努利方程221ggpvpvZZ因 21121.6h联解总流连续性方程 12dvv1412.6g5./dhvms-310.68/QvAs列压
5、力表所在断面及 3-3 断面的伯努利方程 22300gvpvg因压力表所在断面的管径与 2-2 断面的管径相同，故 2128.67/dvvms133.5/则压力表读数 23g4.vpkPa8. 如图所示，已知离心泵的提水高度 z20m，抽水流量Q35L/s ，效率 1 0.82。若吸水管路和压水管路总水头损失hw1.5mH 2O，电动机的效率 20.95，试求：电动机的功率 P。水 泵解：以吸水池面为基准，列 1-1、2-2 断面的伯努利方程2212wpvpvzHzhgg由于 v10，v 20，并且 p1p 20，则 wzhH.51.m故电动机的功率 312g09.8215.47.QPkW9.
6、 如图所示，水平方向的水射流以 v06m/s 的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角 60，射流过流断面面积 A00.01m 2，不计水流与平板之间的摩擦力，试求：（1）射流对平板的作用力F；（ 2）流量 Q1 与 Q2 之比。0vF12xyo解：（1）求射流对平板的作用力 F列 y 轴方向的动量方程 0vsinQ其中 36.10/Ams代入动量方程，得平板对射流的作用力 0.32FkN则射流对平板的作用力 .1k（2）求流量 Q1 与 Q2 之比列 x 轴方向的动量方程 1200vvcosQ分别列 0-0、1-1 断面及 0-0、2-2 断面的伯努利方程，可得1206/ms因 21Q代入上
7、式，解得 2310. 两水箱之间用三根不同直径相同长度的水平管道 1，2，3 相连接。已知 d =10cm，d =20cm，d =30cm， =0.1 / ，三管沿程1231q3ms阻力系数相等，求 q ，q 。3解: 并联管路的水力损失相等, 而 , 在三管 相等且等长gvdLhf2的条件下, 有 或,3212dv53251q由此可得 smq/6.0)()(2/2/512 d/5.1)3()( 32/512/5311. 用等直径直管输送液体，如果流量，管长，液体粘性均不变，将管道直径减小一半，求在层流状态下压强损失比原来增大多少倍。解：对层流 gvdLgvhf 21Re642 42)/(1)
8、/(64)/(64)/( dCqgdLvdLv 由此可知, 将管道直径减小一半时, 压强损失比原来增大 16 倍。12.水从一水箱经过水流管流入另一水箱，管道为尖锐边缘入口，该水管包括两段：d 1=10 cm， l1=150 m， 1=0.030， d2=20 cm， l1=250 m， 2=0.025，进口局部水头损失系数 1=0.5，出口局部水头损失系数 2=1.0。上下游水面高差 H=5 m。水箱尺寸很大，设箱内水面不变。试求流量 Q。解 两管连接处，管道突然扩大，其局部阻力系数为 .562.0)1()(22dA21v2124dv以管轴为中心的基准面，选取渐变流断面 1-1,2-2，列
9、1-2 断面能量方程：gvdlgvdlgvH2222111 )66( 211 ll代入数据，则 v2=0.357 m/sQ=v2A2=0.0112 m3/s13.一水箱用隔板分成 A、 B 两室（如图所示） ，隔板上开一直径为d1=5 cm 的孔口，在 B 室底部装一圆柱形外管嘴，其直径 d2=4 cm。已知 H=5 m，h 3=1 m，A 、 B 两室的水位不变。试求：（1）h1,h2;（2）流出水箱的流量 Q。解：(1)求 h1,h2：A 、 B 两室水位不变则有孔口流量 Q1 和管嘴流量 Q2 相等，即 Q1=Q2 )(1hHgg212dh解得 m9.,08.21(2)求流量 Q： )(212 hHgA)/7.3s14.有一土渠 n=0.017，边坡系数 m=1.5，已知流量 Q=30m3/s。为满足航运要求，水深取 2m，流速取 0.8m/s。是设计底宽 b 及渠道底坡i。解 )(5.378.02vQA20hA故 (.10mhb)(96.25.275.1220mAR63. /(83.611sRnC
