单位水力学习题上Word文件下载.docx
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1-5两个平行边壁间距为25mm,中间为粘滞系数为μ=0.7Pa·
s的油,有一的平板,在距一个边壁6mm的距离处以的速度拖行。
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,斜面倾角θ=22.62º
,如图所示。
已知平板运动速度u=1m/s,油层厚,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,,,,。
试求水箱液面上的绝对压强=?
题2-3图
2-4某压差计如图所示,已知HA=HB=1m,ΔH=0.5m。
求:
。
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面在0-0平面以上的读数为时,求点的压强?
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。
上部差压计内盛密度为的液体,液面高差为;
下部差压计内盛密度为的液体,液面高差为。
求容器内液体的密度(用,,,表示)。
题2-6图(图中A、B分别换为、)
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)
2-8画出下列图中各标有文字曲面上的压力体图,并标出笔直压力的方向。
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:
,,,,。
2-11一弧形闸门AB,宽b=4m,圆心角θ=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。
球形堵头半径R=1m,测压管读数h=200mm。
(1)水位差ΔH;
(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。
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)求笔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?
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
2-18一弧形闸门,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。
3.1恒定二维流动的速度场为
,其中
秒-1。
(1)论证流线方程为
;
(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)
(2)
3.3圆管中流速为轴对称分布(如图),
,
是距管轴中心为
处的流速。
若已知
,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
的管道流出,出口流速
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,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
为常数,试求
及
3.8对于
的平面流动,
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已知流速分布为
试判别流动是否有势。
3.10已知
,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
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
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
(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Δz=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
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Δh为20cm,已知水管直径
为10cm,喉部直径
为10cm,当不计水头损失时,求通过流量Q。
题4-6图
4-7为将水库中水引至堤外灌溉,安装了一根直径d为15cm的虹吸管(如图),当不计水头损失时,问通过虹吸管的流量Q为多少?
在虹吸管顶部s点处的压强为多少?
题4-7图
4-8水流通过如图所示管路流入大气,已知:
U形测压管中水银柱高差
水柱,管径
,管嘴出口直径
,不计管中水头损失,试求:
管中流量Q。
题4-8图
4-9如图所示分叉管路,已知断面1-1处的过水断面积
,高程
,流速
,压强
2-2断面处
,3-3断面处
,1-1断面至2-2和3-3断面的水头损失分别为3m和5m,试求:
2-2断面和3-3断面处的流速v2和v3;
2-2断面处的压强p2。
题4-9图
4-10如图所示为嵌入支座内的一段输水管。
管径d1=1.5m,d2=1m,支座前断面的相对压强p1=400kN/m2,管中通过流量Q=1.8m3/s。
若不计水头损失,试求支座所受的轴向力?
题4-10图
4-11水流由直径dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径dB为15cm的B管,管轴中心线在同一水平面内,A管与B管之间的夹角θ为60°
已知通过的流量Q为0.1m3/s,A端中心处相对压强pA为120kN/m2,若不计水头损失,求水流对弯管的作用力?
题4-11图
4-12直径为d1=700mm的管道在支承水平面上分支为d2=500mm的两支管,A-A断面压强为70kN/m2,管道流量Q=0.6m3/s,两支管流量相等:
(1)不计水头损失,求支墩所受水平推力。
(2)水头损失为支管流速水头的5倍,求支墩所受水平推力。
不考虑螺栓连接的作用。
题4-12图
4-13一四通叉管(如图),其轴线均位于同一水平面,两端输入流量
,相应断面动水压强
=20kPa,
=15kPa,两侧叉管直接喷入大气,已知各管直径
=0.3m,
=0.2m,
=0.15m,
试求交叉处水流对管壁的作用力(忽略摩擦力不计)。
题4-13图
4-14一平板闸门宽b为2m,当通过流量Q为8m3/s时闸前水深h为4m,闸孔后收缩断面水深hC为0.5m,求作用于平板闸门上的动水总压力(不计摩擦力)。
题4-14图
4-15如图溢流坝,上游断面水深h1=1.5m,下游断面水深h2=0.6m,略去水头损失;
求水流对2m坝宽(垂直纸面)的水平作用力。
注:
上、下游河床为平底,河床摩擦力不计,为方便计算取ρ=1000kg/m3,g=10m/s2。
题4-15图
4-16如图所示为闸下底板上的消力墩,已知:
跃前水深
,跃后水深
,墩宽
,试求:
水流对消力墩的作用力。
题4-16图
4-17两平行板间的层流运动(图题4-17),上下两平行平板间充满了粘度为
的不可压缩流体,两平板间距离为
下板固定,上平板以速度
相对于下平板运动,并带动流体流动;
取
轴方向与平板运动方向一致,
轴垂直于平板,坐标原点位于两板中间。
此时,水流速度只有
方向的分量
,而且
,在其余两轴上的速度分量为零。
试用纳维-斯托克斯方程式求两平行板间的层流运动的流速表达式。
图4-17两平行板间的层流
5-1.圆管直径
,管中水流流速
,水温
,
(1)试判别其液流型态;
(2)若流速与水温不变,管径改变为
,管中水流型态又如何?
(3)若流速与水温不变,管流由层流转变为紊流时,管直径为多大?
5-2.圆管直径
,试判别其液流型态,并求液流型态变化时的流速。
5-3.断面为矩形的排水沟,沟底宽
,水深
,试判别其液流型态?
5-4.某油管输送流量
的中等燃料油,其运动粘滞系数
保持为层流状态的最大管径
?
5-5.有一管道,已知:
半径
层流时水力坡度
,紊流时水力坡度
(1)管壁处的切应力
(2)离管轴
处