工程流体力学A主观作业答案.docx

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工程流体力学A主观作业答案

工程流体力学A第1次作业

四、主观题（共8道小题）

33.简述流体的形态特征和力学特征。

形态特征：

流体随容器而方圆，没有固定的形状。

力学特征：

流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。

34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数'Pa，金属测压计中心和容器内液

面分别比A点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强'和相对压强':

解:

得水箱液面的相对压强

刊二冷+（°415）尸4900+（0.5-1.5）x9800=-4900Pa

绝对压强『〕二八"二二一‘川亠「1=""-「■:

或93.1kPa

35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。

已知:

_.丄，试求A点的真

空压强T及真空度壮。

解:

真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。

由题意

得A点真空压强匚二：

-/=■二一_=■■|；

36.如图所示绕铰链C转动的自动开启式矩形平板闸门。

已知闸门倾角为丁•.］」「,宽度为

:

.二L,闸门两侧水深分别为二二匸和叮，为避免闸门自动开启，试求转轴C至

闸门下端B的距离x。

解：

为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系

耳匕_3他詁工為匸_3血2

式中

37.利用检查井作闭水试验检验管径’IL.TL的市政排水管道施工质量。

已知排水管

堵头形心高程为256.34m,检查井中水面高程为259.04m,试求堵头所受的静水总压力大小。

解：

排水管堵头形心处的相对压强

pt=阀=9800x（25904-256.34）=2646必

堵头所受的静水总压力

P~A=26460x^xl.23=29926N«29.93kN

38.如图所示盛水（重度为|）容器由半径为R的两个半球用N个螺栓连接而成，已知

测压管水位高出球顶H，试求每个螺栓所受的拉力F。

解：

取上半球为隔离体，由式中丄为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得

£训二减月+刃3

prR\H+R/3）

故每个螺栓所受的拉力为

39.如图所示水流流经等径直角弯管。

已知管径「：

--11mm，管轴上A、B两点高差400mm，

U形水银差压计读数

：

=300mm，管流速度

■

「卍「丨，试求相对压强E和A、B两断面间的机械能损失5。

解:

得

由伯努利方程

=9.8x04+196.0-9.8x（13.6-1）x0.3^162.9kPa

考虑到、一.打：

—..一-：

打-:

得A、B两断面间的机械能损失

l=（z-+空）=⑵+吃）=（金-1>=（13.6-1）x03^3.78m

40.如图所示，为测流需要，在宽度一：

:

m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高

0.3m。

若测得抬高前的水深为1.8m，抬高后水面降低0.12m，水头损失r经率定按抬高

后流速水头的一半计算，试求渠道流量:

。

解：

上游水深；.…丄，下游水深■-^'J_-L__1l

据连续性方程--

（1）

取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从

—2列伯努利方程（匚二'）

加+0+2L二他+03）+0+匕■+准

如4g

得;l■''''I'■11

（2）

联立

（1）、

（2）两式，得

故渠道流量

Q二地旳=27x1.38x1.61=6.0m3/s

工程流体力学A第2次作业

1…进行水工模型实验。

四、主观题（共5道小题）

19.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺

已知原型涵洞的宽度厂高度：

「5,洞内设计水深\-\和设计流

V:

速i

解：

-2n

m/s。

试确定模型的几何尺寸和模型流量。

（1）由给定线性比尺』：

_：

.「计算模型各几何尺寸

==—=0175m

模型宽1

模型高

模型水深

20=0，125m

（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量

v3X卩丄虫20x35x25,.

2=4=j=9783"Wni3/s

流量

v20

v=-^=-==0.4472m/s

流速「-

入二1

由弗劳德准则i・-，得流速比尺■='「二"

20.已知钢筋混凝土输水管道的水力半径匸工.二工，水以均匀流流过1km长度上的水

头损失［」，管壁粗糙系数••....!

■■，试求管中的流速’，和流量解:

由谢才公式和曼宁公式」1得流速

流量

21.水从封闭容器A经直径：

-『工、长度/=10m的管道流入容器B。

已知容器A内水面上的相对压强-1-…1…；丄-，沿程阻力系数一.一_」；局部阻力

系数，进口-<阀门「一、弯道一一-"，试求管路的通过流量

解:

取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1T2列伯努利方程

x0.0253x437=0J00215m3/s=215L/s

管路流量'--

管长上50m，上、下游渠道的流速均为％=°8曲$。

为避免污物在管中沉积，要求管中

流速不得小于1.2m/s，试确定倒虹吸管的管径d及倒虹吸管两端的水位差H。

V二―y—>1,2

解：

据题意

得亠；三It口

取标准管径=300mm<326mm。

管中流速

v=二——0-12二1.42m/s

劲43.14x03/4

取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1~2列伯努利方程

1.422（L42-0.矿

2x9.82x98

考虑到<1"，得

H+0+券屮+讐+4+K易+警

1=0.004，断面采用边坡系数挑二1一0的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数n...._n）o解：

将丁：

j—二和「一

/期=Q828xQ616"510m

工程流体力学A第3次作业

、主观题（共3道小题）

1.简述堰流的定义及堰的分类。

【解】①堰流定文‘无压缓流it过障璧产生的局部水力现象称为堰济.障壁称拘堰*p

②堰的分能；｛7/JT<0.67,薄壁堰・0.6^77<2.5,实用堰i

2.5H<10,MH堰。

卩

2.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径-。

已知河道设计流量（据水文计算得

m3/s,桥前允许壅水水深匚1m，桥下铺砌允许流速二“：

m/s，桥下游水深Azl.,10

m，选定小桥进口形式后知z11■■'--J，取动能修正系数二一丨丨

解：

从出发进行设计：

①判别流动状态

因］L」_,故小桥过流为自由式。

“一^二1314m

②计算孔径

取标准孔径

'11_"'''，已转为淹没式过流。

v=-二2.01m/s

二二（可以）

3.简述渗流系数的确定方法。

答：

①经验公式法；②实验室法；③现场抽水试验法。