水力学习题上.doc

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资源描述

1、资料1-1 已知某水流流速分布为 ,u 的单位为 m/s ,y 为距壁面的距离,单10/72.y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,计算相应的切应力。sc/0.2解:(1)依题知 109072.191072.0 yydyuy当 y=0.1 时, sy 9.0 5)(72. 当 y=0.5 时, 19.05.0 34.)5.(. sdyu当 y=1.0 时, 19.01.0 72.).1(72. sy(2)依题知2410.01mSNudy 当 y=0.1 时, Pa478.52. 当 y=0.5 时, 1031400当 y=1.0 时,

2、4. 1-2 已知温度 20时水的密度 ,动力粘滞系数3/2.98mkg,求其运动粘滞系数 ?23/102.msN解:s263104.2.9810. 资料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:(1)依题知mggfff zyx ,0(2 ) 依题知 mgmg gmgfffzyx 2,0(3)依题知mgg mg 0,0mgfffzyx1-4 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

3、s 的油,有一资料的平板,在距一个边壁 6mm 的距离处以 的速度拖行。设平m250 s/m150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 4045cm2 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,斜面倾角 =22.62 ,如图所示。已知平板运动速度 u=1m/s,油层厚 ,m1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,h 1=5m,h 22m 。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,

4、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 , , ,m3.1.12m5.23, 。试求水箱液面上的绝对压强 ?m4.15.10p题 2-3 图2-4 某压差计如图所示,已知 HA=HB=1m,H=0.5m。求: 。BAp资料题 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M面在 0-0 平面以上的读数为 时,求 点的压强?hM题 2-5 图 2-6 盛同一种液体的两容器,用两根

5、 U 形差压计连接。上部差压计 内盛密度为A的液体,液面高差为 ;下部差压计内盛密度为 的液体,液面高差为 。求AAhBBh容器内液体的密度 (用 , , , 表示) 。BABh题 2-6 图 (图中 A、B 分别换为 、 )AhB2-7 画出下列图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图资料(f)题 2-7 图(f)中左端水面下加 ,并取掉 )r2-8 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)

6、。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: ,mh6.01, , , 。mh0.1231/8kg32/10mkg602-11 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 图资料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 及压力中心 。Pch题 2-1

7、3 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?资料题 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 倾角o60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,

8、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2-18 一弧形闸门,门前水深 为 3m, 为 ,半径 为 4.24m,试计算 1m 宽的门面H45R上所受的静水总压力并确定其方向。题 2-18 图2-19 直径 =3.0m 的圆柱堰,长 6m。求作用于圆柱堰的总压力及其方向。 D资料题 2-18 图3.1 恒定二维流动的速度场为 ,其中 秒 -1。 (1)论证流线方ayux,程为 ;( 2)绘出 C0 、1 及 4m2 的流线;(3)求出质点加速度的表达式。xy3.2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在?(1 ) xyzuzyuyxuz)(4

9、,22(2 ) xtxtztzyx,3.3 圆管中流速为轴对称分布(如图) , , 是距管轴中心为 处)(202maxruur的流速。若已知 , ,求通过圆管的流量 Q 及断面平均流速。mr03.su/15.0ax习题 3-3 图3.4 水流从水箱经管径分别为 的管道流出,出口流cmdcmd5.2,1032速 ,如图所示。求流量及其它管道的断面平均流速。smV/13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/s3.6 如图铅直放置的有压管道,已知 d1=200mm,d 2=100mm,断面 1-1 处的流速v1=1m/s。

10、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?资料习题 3.6 图3.7 已知某流场的流速势为 , 为常数,试求 及 。)(22yxaaxuy3.8 对于 , 的平面流动, 为常数。试分析判断该流动: xyu2(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 已知流速分布为 , 。试判别流动是否有势。xyu3.10 已知 , ,试求该流动的速度势函数和流函数。ux4y4-1 在一管路上测得

11、过流断面 1-1 的测压管高度 为 1.5m,过流面积 A1 为 0.05m2;gp1过流断面 2-2 的面积 A2 为 0.02m2;两断面间水头损失 为 ;管中流量 Q 为h2v5.0120l/s;z 1 为 2.5m,z 2 为 2.6m。试求断面 2-2 的测压管高度 。 (提示:注意流动方向) 。gp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,其过水面积分别是 A1=0.05m2,A 2=0.03m3,A 3=0.04m2,若水池容积很大,行近流速可以忽略(v 00) ,当不计管路的水头损失时,试求:(1

12、)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。资料题 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 z1m,点 A 处直径 dA=0.25m,压强pA=7.84N/cm2,点 B 处直径 dB=0.5m,压强 pB4.9N/cm 2,断面平均流速 VB1.2m/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4-6 在水平安装的文丘里流量计上,直接用水银压差计测出水管与喉部压差 h 为

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