武汉大学水力学教材答案第三章文档格式.docx
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Vfi=■VQ=■VC=«
E：
大气脱
40、川能fi方程或动fi求解水力学问题时.两过水断面取在渐变流斷而上，目的是利用
的特征，计算。
41、将一平板放a在自由射流中.并重直于射流的轴线•该平板截去射流流g的一部分qi，并将射流流a的剩余部
分92以偏转介415°
射出•如图所示。
已知流速v=30m/s,总流fiq=0・036/s.<
Ji=0,012m^/s.若不11•液体重量的影响，且在射流流动在同一水平面上，涼速只改变方向，不改变大小-试求射流对平板的作用力。
动fi校正系数P=K<
）
（）
42、某平底矩形喘面的河道中筑一溢坝•坝«
a=30m.坝上水头H=2m，坝下游收编断面处水深bc=0・8m,溢流坝水头擴失为力wW'
gg），"
c为收缩断面流速。
不计行近流速沧。
（取动能及动S校正系数均为1）求水流对敢宽坝段上的水平作用力（包括大小及方向）。
43、从水箱中引出一嘛管，喷管喷出的射流冲击着S于斜而上的重物G,如果要使重物保持静止，问水箱中水而相对于喷管出口的商度H是多少（已知值如图所示）。
（水箱中水面保持不变，不计喷嘴进口局部水头损失•重物在斜面
上按无摩擦讣，动能动fi校正系数均取1•喷管沿程水头损失系数为-）
44、用毕托管测S明渠渐变流某一断面上A.8两点的流速（如图）。
已知油的重度Qg=8000N/m勺求及“b，（取毕托管流速系数M=1）g■2・42w/£
W8■2・27w/£
』2
1I20-：
m
vi
E=〒
A
Ua—►二
45、一圆管的直径diJOcm.出口流速u=7m/s.水流以a=60°
的倾角向上射出（如图）。
不il•水头损失e求水流喷射最大高度H及该处水股直径d2.（动能校正系数为1）（H=L875m：
d严14・Wcm）
46、某贮液容器遮底部用四只螺钉固接一直径为d.长度为i的管道（如图）。
肚液容器的面积甚大.液面距离管道进口的岛•度为h保持恒宦-已知液休容重为og.沿程水头损失系数为不il•铅直管道进口的水头损失。
求每只螺IT侨
受的拉力（管重不计・・不计阻力，动能动S校正系数均为1）。
（T=2如/"
+斤--）＞
161+圧
d
47.自水箱引出一水平管段.长度L=15m.直径80.06末端接一喷嘴•喷口的直径d=0・02m,如图折示。
已知射流作用于铅直入S的放置的平板A上的水平力f=o求水箱水头乩（设管段沿程水头损失系数二喷嘴局部水头损
失系数管道进口局部水头损失系数补系数均对应于管中流速水头庐/2g・动能动fi校正系数均为1）（H=5.75m>
48、某输汕管道的宜径由di=15cm.过渡到d2=10cm.（如图）已知石油重率pg=8500N/m^渐变段两端水银压差读数Ah=15mm,渐变段末端圧力表读数p=N/不计渐变段水头损失。
収动能动虽校正系数均为1。
求：
（1）管
中的石油流5gw
（2）渐变管段所受的轴向力。
（Q=0,0182m^/s；
R=N）
49、一恻柱形管嘴接在一个水位保持恒定的大水箱上，如图所示。
在管嘴收缩断IftiC-C处产生真空，在真空断面上接一玻璃管•并插在濒色液体中。
已知收缩斷面处的斷面枳如与出口断而积之比2a水流自水箱至收缩断面的水头损失为WcJjg）•叱为收缩断面流速。
水流自水箱流至出口斷面的水头损失为（叱2/20）・V为出口斷面流速。
管嘴中心处的水头H=40cm.水箱中的流速水头忽略不讣。
求颜色液体在玻璃管中上升的商度机（取动能校正系数为1）<
h=0,297m）
50.图示为用虹吸管越堤引水。
已知管径d=0-2m.hi=2m.h2=4m.不计水头损失。
取动能校正系数为1。
问：
⑴虹吸管的流Sc/v为多
（2）设允许报大真空值为0-7m,e点的真空压强是否趙过最大允许值
（q,=0.197ni^/s：
^=-4mH2O）
pg
51、某输水管道接有管径渐变的水平弯管（如图）。
已知管径0=250mm.d=200mm.弯角0=60°
°
若弯管进口圧力表读数Pi=N/cn?
・P2=N，不讣弯管的水头损失•求：
水流对弯管的水平作用力的大小及方向。
（取动S校正系数均为1）（R=N:
&
=）
JrE
平血图
D
..，X\
52.
有一水平放宜的管道（如图）。
管径dr10cm.d2=5tm。
管中流Sgy=10L/s.断而1处测管商度加2m。
不计管道收缩段的水头损失。
取动能校正系数均为1。
求不流作用干收缩段管壁上的力。
（&
=N）
53、有一倾斜放置的管道•管径由d1=10cm,突然扩大至d2=20cm.试验时测御测压管1和2中的水位分别为0.5mm0.8m.如图所示。
求管道流Sg-（取动能校正系数为1.夬然扩大局部水头损失系数K={A241-1）2.如、A2分别为小管和大管的斷面面枳•K对应于大管的流速。
）（q、=0.0311n?
/s）
54、从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。
从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中（如图h已知管径dl=4cm,收缩段直径d2=3cm.水箱至收缩段的水头损失hwl=3//2g・收缩段至管道出口的水头损失'
2gW为管道流速）。
：
勺水流通过管道流出时.玻璃管中水柱商h=0・35m・求管道水头H.（取动校正系数为1）。
CLSlm）
55、图示为铅直放S的一文徳里管。
已知di=20cm・d2=10cm・2=0.5水银压差i|•读数h=2cm.若不计水头
（0,018niVs）
损失，求流量“。
（取动能校正系数为1）
56、试证明图示文徳里管测毎的流Sfft与管的倾斜角无关。
57＞在图示管道的斷面Af、B-e、CY的上、下两端壁处各装设一根测斥管，试问各斷面上、下两根测圧管水面是否等高如果等商，原W何在如不等商•哪一根商些.为什么
/
58、图示水箱一侧有一向上开口的短管•箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。
若管嘴出口至水箱水面的商度/）=5m,管嘴局部水头损失系数&
=•収动能校正系数a"
。
求管嘴的岀流速度V及此射流达到的商度Z。
C4.17m）
59、图示容器内的水从側壁孔口射入大气。
已知孔口直径d=10cm＞水流对水箱的水平作用力f=460N=収动动址校正系数等于1。
孔口射流的流速讥＜7,653m/s）
60、图示为水平放置的水电站圧力分岔钢管，用混凝上支座固定。
已知主管直径0=3m.两根分岔直径d=2m.转角0=120°
-管末断面1尿强pi=294KNm2,通过总流g^25rt?
/5.两分岔管流S相等。
不讣水头损失e取动能动S校正系数均为求水流对支座的水平作用力。
（）
（14.95mVs>
61、图示为一矩形断而平底渠道.宽度b=2,7m,在某处渠底抬fth=0,3m.抬商前的水深出0・8e抬商后水|币降低2=0-12m,设抬商处的水头损失是抬商后流速水头的1/3.求渠道流S.（収动能校正系数＜1=1）
62.射流从喷嘴中射出，撞击在一铅直放a的平板上，如图所示。
已知啖嘴直径*25mm.射流与平板垂线间的夹角0=60°
•射流流速叫=5m匕不il•摩擦阴力，取动量校正系数为1。
（1）平板秤止时・射流作用在平板上的垂直作用力：
（2）、勺平&
以u=2m/S的速度与水流相同方向运动时・射流作用在平板上的垂直力。
（:
体抽入（不计水头损失）
63、图示为矩形平底渠道中设平闸门.门商”3・2m・门宽6=2m.'
1流§
如：
1=80?
/5时・闸前水深H=4m，闸后收缩断面水深/）c=0・5rn。
不计摩擦力。
取动fi校正系数为「求作用在闸门上的动水总压力•并与闸门受祁水总圧力（P功■9835ON小于P.=IOO352N）
■■..■■■■■■,I■'
■■*1.
1=0
64、一带有彼如段的管道系统如图所示。
利用收缩处的低压将容器M中的液休吸入管道中。
设大容器装有同种液体。
管道收缩处ffirifillfii枳为人1・出口面积为人2。
管道出口中心的水头为容器m液面至管轴扁•度力为多大时.能将液A,,
<
h=|（^r-l]H）
A.
65、射流以v=19.8m/s的速度从直径d=lQcm的喷嘴中射出•射向有固定对称角0=135^的叶片上。
喷嘴出口和叶片出口流速均匀分布。
若不汁摩擦阻力及损失，求叶片所受的冲击力。
（F=S25fKN）
66、图示为水轮机的圆锥形尾水管・已知断而人的直径di=0・6m・流速va=6m/s,斷面8的宜径〃2=0・9m・断面的压强按压分布0断tfiiA到fi的水头损失/）w='
2g.试计算:
（1）2=6mfft.断面A的真空度；
（2）允许A处真空度为5m时•断而人允许最商位gz。
（设动能校正系数a=l）（
（1）耐20
（2）z=3.894m）
67.水枪的头部为渐細管.长度L=20cm.出口直径d=2cm,进口直径D=8cm,m/so一消防队员手持水枪进口处.将水枪竖直向上.将水枪竖直向上喷射。
动量校正系数为1。
求于•持水枪所需的力及方向。
<
/e=KN；
方向向下）
如图所示。
水枪出口的水流流速v=15若不计能fi损失.取动能校正系数及
将外部水池中的水吸进工作室・然后再由射流带进出口管。
已知H=2m.h=lm,di=10cm,^2=7cm.不il•水头损失，试求：
（1）射流泵提供的流量qv；
工作室中3-3断Ifli处的真空度加3。
（务=49.2//5:
叽3■5・33mH2O）
（2）
Fd
69、在直径d=150mm的输水管中，装g-附有水银差计的毕托管.水银面高差A/）=20mm,设管中断面平均速试求：
管中流Sqw<
31I/S）
其中心线上报离点3超出水库水Ifil2m.其水头损失为：
点1到点3
10,2g・（其中1至2点为3V^/2g）.由点3到点4为2//2g・若真空高度限制在7rn以内。
问:
{1）吸水管的最大流a有无“!
制如有应为多少出水口至水库水面的商差h有无限制如有，应为多少
（2）在通过嚴大流a时2点在斥强aP
（qw・0.0234^3/5=23.4I/s；
嚅拿卢5・90=-4.526mHaO）
为多少
若水的汽化压强为7367Pa.大气圧力为99974Pa,水的重度
72.恻管过水断面直径上的流速分布规律为u=uo{1-r/ro}^式中u为半径r处的流速.⑷为中心点的流速.❻为圆管半径。
设ro=lOcm,测得uq=3m/s.求流S及斷面平均流速巾。
=0,0774m7s；
=246m/s）
73、某液休在两平板之间流动庶断面流速分布如图示。
求断面平均流速V与报大流速Umax的关系。
（―寸％
74、某渠道在引水途中要穿过一条铁路•于路基下面修建圆形斷面涵洞一座.如图所示。
已知涵洞设计流fi
Qv=im^Zs,涵洞上下游水位差2=03m.涵洞水头损失h胪/2gW为洞内流速）•涵洞上下游渠道流速很小•速度水头可忽略。
求涵洞直径伉<
0,80m）
75、动虽实验装S为一喷嘴向正交干射流方向的平板喷水，已知喷嘴出口直径为10mm.测得平板受力为100N,求射流流fi。
2,8I/S）
A"
I
76.水自密封容器沿管路流出.容器液面上的真空度务IkPa.不il•水头损失•求:
（1）流址：
（2）4点流速：
（3）管中圧强最低点的位a及其负压值。
（1>
154I/S；
（2）19.67m/s；
（3））
dI=lOOiTiriid^=I5vnirn大弋出流
—<
»
”•■C*
•—
77、拉恪朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动^而柯西•伯努力积分不仅要求流动为无旋'
且嬰求是恒定流动。
78、理想液体属于冇势流,实际液休都是有涡流.
79、若液体质点作圆周运动,流线为同心圆■则此类流动一定为有涡流（有涡旋）•
80、不可斥编液休的平面流动中存在流函数•则必定存在^^函数0
只有位于同一流线上的点，总水头（Z+E+二）相等:
pg2g
沿流线总水头沿程减小：
2
（4）
沿流线总水头（Z+R+上1）沿程増加：
87.
若已知流函数v=a（x--y-）.a为常数，则u*■・_
88、恒定平ifli势流中.组成流网的流线与等势线的关系是
89、液休质点的运动形式有
.应满足的判别条件是。
92.设液体的流速场为U,=6x_u,=6y,u,=-7Lt为时间，求：
⑴地加速度：
（2）迁移加速度:
（3）质点加速度。
U,=Ax+By
93、已知平而无旋流动的速度分fi由下式给出"
_"
:
试求：
（1）A.B.CDZ间的关系,2）速度坍函数:
Uy=Cx+DyAB
⑶流函数。
（
（1）B=C}A=-D；
（2）<
p■Bq+—（x'
-y2）+c$；
（3）=Aq+—（y'
-xj+c?
94、已知不可压缩液休平Ifli流动的流函数v=（x=+y^）/2.要求：
価出该流动的流线图形，并标明流向：
（流线屮■（x-+r）/2・Const・）
判别是有旋流动还是无旋流动^（有旋）
已知流场中两定点坐标分别为4（1,0）与8（2,3）,通过此两点间的敢宽流fi（?
e两点是否满足方程U■/2g+p/pg=c（否〉
95.证明两固定平行平板间发生层流运动时•其流速分布为Ux■u.（l-y2/H'
）,式中rq为的最大值・2H为平板间距。
y
96、有一流线型物体顺流放置于水下点A距离水ifii2m处■來流流速沿水深分布为U,=2（y/H）%,试求点A的动水压强。
57
97.已知某一不可压编液休平面流动的速度分布为：
U,=x—y-+x.Uy=-（2xy+y）.要求:
98、不可圧缩一维流动的流速分fi为:
（1）该流动是恒定流还是非恒定流:
和角变形运动：
u算■x-4y・Uy--y-dx•要求j
（2）该流动是否连续：
（3）写出流线方程式：
｛4｝判别有无线变形
（5）判别有涡流还是无涡流：
（6）判别是否为势流，若流动有坍，写出流速勢函数表达式。
100.给出流速场w・（6+2vy+r）f-a：
v-+ia）7+25k•求空间点（3.0.2）在t=l的加速度。
&
-lOy）
101.流动场中速度沿流程均匀地减小，并随时间均匀地变化cA点和B点相距2eC点在中间，如图示•已知t=0时》J■2m/s,UB■lm/s;
t・5s时.=8ni/s,Ug=4m/s.试求t=2s时C点的加速度。
（-2.73m/s^）
O7*
102、图示收缩管段长l・60cm,管径D=30cnid=15cni通过流fiQ・0・3n?
/s。
如果逐渐关闭闸门•使流量线性减小•在305内流a减为零。
求在关闭闸门的笫10S时，A点的加速度和B点的加速度（假设斷面上流速均匀分布）。
（5=-0J4l5w/5\rt^=55.93m/s~）
103、
106.某河道在某处分为两支一一外江及内江.外江设溢流坝一座以抬高上游河道•如图所示。
已测毎上游河道流fiQ=I25Ch?
/s.通过溢流坝的流fiQL325m'
/s・内江过水断面的面aiA=375iu\求内江流g及斷面A的平均流速。
Cb=925mVs,V2=2.47m/s）
107,水流从水箱经过管径d,=5cnrd,=2.5cm的管道在c处流入大气•已知出口流速为Im/s•求AB管段的断rfn•平均流速。
（v=0.25m/s）
110、如图某一压力水管安有帯水银比斥计的毕托管•比斥计中水银而的高差Ah-km.求A点的流速Ua・（2,22m/s）
r*8036N/m'
111.在一宽*戈式明渠中产生均匀流•现用和比圧计相连的两根比托管S测流速•已知=8036N/m\h,■0・6m・•半毕托管位于A.B两点时比压计中的液面差Ah.■0・5mAB.C各点位g如图所示•求C点的流速％°
（3325m/s）fl.
II
¥
2i
R\
112.如图所示，利用牛顿第二定律证明重力场中沿流线坐标5方向的欧拉运动微分方程为-g冬-丄竺=竺
Pdsdr
U3.圆管水流如图.已知S心■0・2樹・血=GAm.=6・86N/c"
/•几■l・96N/c"
/•叫■lw/$・JZ■Mq试问：
（1）AB间水流的飛位能a损失为多少米水头
（2）水流流动方向是由A到B.还是由8到A（A到B：
4.765m）
114.有一渐变管.与水平而的倾角为450.其装S如图侨示。
1-1斷面的管径d）■200mm,2-2断而的管径d,=100mnv两斷面间距l=2m・若重度丫为8820N/M的油通过该管段.在1-1ffirifil处的流速v,=2m/s-水银测压il•中的液位差h=20cm.试求：
（1）1-1断Ifli到2-2断面的水头损失h.^■?
（2）判断液流流向：
（3）1-1断面与2—2斷面的斥强差。
«
1）-0.24m；
（2）从2向h<
3）4・23m油柱高）
115.钳直管如图•直径D=IOcm,出口直径d・5cm.水流涼入大气.其他尺寸如图所示。
若不il•水头损失•求A.B.C二点的压强。
（pF,pB=KPdpA））
2m
4m
B
yOjmSc厂i
V
116.溢流坝过水的敢宽流Sq・29・8m'
/S・m,已知1-1断而到C-C断面过坝水流的水头损失h.■0・08亍_・
117.图示为一抽水装置。
利用喷射水流在喉道斷面上适成的负圧.可将容器M中积水抽岀。
已知H、b、h.如不计水头损失・喉道断而面积A'
与喷嘴出口断面而积A.之间应满足什么条件才能使抽水裝a开始工作
i+b'
/H）
118.文透里流fiil•装S如图•D=5cm.d=2.5cm,流量系数p・0・95・在水银比乐计上读得从■20cm。
试求:
（1）管中所通过的流Sb
（2）若文透里管倾斜放g的角度发生变化时（其他条件均不变），问通过的流fi有无变化
0-
（Q=3・785升/秒・不变）
119.水从6■60cm水管进入一水力机械•其入口压强P,=147JkN/nr,出口后流入一个d,=90cm的水管.V2
此处P，=3432kN/m\Q=4501/s.设其间能S损失h*,=0.14十，求水流供给机械的功率。
＜N=）
2g
120.在测定流fi用的密闭水箱中开一直径d=2cm的孔口，为了测定水箱巾的压强・安ar-个U形水银测压管，如图所示，设h,=4（km_h,=200cm＞孔口流fi系数p=0.6.求恒定流的流fiQC设水箱的断面rfn积比孔口斷面面枳大得多）•（Q=DAj2gH=4・9xl（rSn'
/$）
121s一水泵产生水头Hp=50m・水泵吸水管从水池A处吸水•吸水管直径d,=150mm.所产生的水头损失为
今
V•
5十，比为吸水管平均流速■水泵安装商程z,・2m•出水管直径100mm•末端接一管嘴•直径山=76mm,2g-
管嘴中心距吸水池水面ft30m.出水管所产生的水头损失为12亠・\\为岀水管断而平均流速.il•算：
（1）管嘴C2g2
点的射流流速V：
（2）水泵入口处B点的乐强。
Vc=876m/s,pB=-34KN/m2）
122.嵌入支座内的一段输水管.其宜径由*为l・5m变化到6为im（见图示），：
支座前的压强p・4个大气压（相对压强〉.流fiQ为n?
/s时，试确定渐变段支座所受的轴向力fU不计水头损失。
Rx=384KN）
篦為駅暮昧轉
123.一铅直管道.末端装一弯形喷嘴•转角a=45"
•喷嘴的进口直径dA・0・20m,出口直径db・0・10w・出口
断面平均流速Vh=10in/s,两斷面中心A、B的岛差Az=0.2m.通过喷嘴的水头损失九■0.5卡一•喷嘴中水重
124.主管水流经过一非对称分岔管・由两短支管射出.管路布宜如图C出流速度V],5为lOm/s.主管和两支管在同一水平面内，忽略阻力.<
1）求水体作川在管体上的X和y方向力的大小：
（2）管径为10cm支管应与X轴交成何角度才使作用力的方向沿着主管轴线（&
=£
丫=）
125.一矩形渠道宽4m・柬巾设有薄壁堰，堰顶水深im,垠為2m.下游尾水深0,8m,已知通过的流虽Q・0・8m）/s•堰后水舌内外均为大气・试求堰壁上所受动水总压力（上、下游河底为平底・河底摩擦阻力可忽略）。
（R=153KN）
126.不可压编无粘性的液休从平板闸门下缘下itiU液休的密度为P，其它fi如图所示.为使闸门AB不致被液流冲定・试确定闸门AB每爪位宽度需施加的支撑力R与p.g（重力加速度〉、的关系式。
127.水箱上装一圆柱形内管嘴.管嘴断面面积为A.经管嘴出流的水股收缩斷Ac・则收缩系数e■二。
（1）证明6=0,5（提示：
水箱血•枳很大.水位不变・沿箱壁庶强分布可按静水用强分布考虑•此外.不il•水头损失h
（2）水股对水箱的反作用力为多少.方向如何
128.一水力机械•Q=251/s.从轴中心流入•从4个转臂流出.毎个转臂喷嘴的射流直径＜1=1cm.射流方向与垂直线成30。
角■转
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