水力学第27章答案吕宏兴裴国霞等.docx

1、水力学第27章答案吕宏兴裴国霞等2-1 解：（1） pA+水 H=Hh；所以p h- H=38.02kPa（=13.6水A=H水H ）（ 2）测压管长度：pA=水 h 所以h= pA /水 =38.02 103/9.8103=3.88m2-3 解：PA -h=pB -(h 1+h2+h)+ Hh1所以， pA -pB =Hh1-(h 1+h2)=13.6 9.8 0.53-9.8 (0.53+1.2)=53.68kPa2-6解：pA =H(h1+h 2)-(h1 +h2)=13.6 9.8 0.53-9.8 (0.53+1.2)=53.68kp a2-7 解：（ 1）左支：绝对： pc=p0+

2、h0=86.5+9.8 2=106.1kPa（ 2）右支：pc=p a+水 h； h=（ pc-pa） /水 =（ 106.1-9.8） /9.8=0.827m2-8 解： pA =0.6pa=0.6 98=58.8kp a（1）左支： pA= h1 h1=pA /=58.8/9.8=6m（2）右支： pA+ h=Hh2 h2=（ pA+ h） /H=0.456m2-10解：设管嘴内的绝对压强为 p,则p+h= paPv=pa- p= h=9.8 0.6=5.886kp a2-12解： (1) 设容器底部面积为 S，相对压强为 P，对容器底部进行受力分析：由牛顿第二定律： F=m a； - （

3、P+G)=-m a 所以得出p s+s h= s h ap= ha -h=h/g a-h= h(a/g-1)p=9.8 2(4.9/9.8-1)=-9.8kN/ (2)相对压强为 0 p=h(1-a/g)=0 由式可知 a/g-1=0 a=g=9.8m/s 2 时， p=02-142-16解：下游无水时， h1=1.2m ， h2=1.85m ， b=3m（1）求静水总压力 P方法 10 ： P=b=1/2 h1+(h1+h2) AB b=1/2 9.8 (2 1.2+1.85)2.14 3=133.7kN0方法 2 ： P=hcA= (h1+h 2/2)AB b=133.7kN（2）计算 P

4、 的作用点 D 的位置：e=l/3 （2h1+h2） /（ h1+h2） =0.915m （其中 h =h1+h2）（3）计算 T:因为 Ma=0 则：P AC+G AO cos600 其中： AC=AB-e=2.14-0.915=AO=AB/2133.7 (2.14-0.915)+9.8 2.14/2 1/2=T 2.14 1/2所以 T=158kN下游有水时， AB=2.14,b=3m ， pA =h1=9.8 1.2=11.76kPa， pA= pB(1) 静水总压力 P 左 = hc1A 1=9.8 (h1+h2/2） AB b=P1=133.7kN（其中 hc1=h1+h2/2 A1

5、=AB b） e1=0.915mP 右 = hc2A 2=9.8 h2 /2 AB b=P2=58.2kN （其中 hc2=h2/2）e2=l/3=2.14/3=0.71m（2） 因为 Ma=0P 1 (AB-e 1） +G AO cos60 0=T ABcos60 0+P2(AB-e 2)T=80.2 kN2.18已知： H=3m,b=5m,R=4.3m, =450 求 P 及作用点H=Rsin45 0=4.3 2 =3m2(1)水平分力： Px=heA x=9.8 1.5 3 5=220.5(KN)(2)铅垂分力： Pz=v= ? b=9.8 1.143 5=56.01(KN)其中： ?

6、=S 梯 OABC S 扇 OAC =8.4 7.257=1.143 S 梯 OABC =0.5 4.3+（ 4.3-3） 3=8.4 S扇 OAC0202= 45 0 R = 45 0 3.14 4.3 =7.2573603602222（3） P= PxPz =220.556.01 =227.5 （ KN）（4） P 与水平面的夹角 ： =arctanPz =arctan56.01 =14.25 0 =14015Px220.52-192-20 解 :已知 b=10m ，k=8m（1）夹角计算：Sin1=（ 173-170） /8=3/8=0.375 （ cos1=550.5 /8） 1=22

7、.020Sin2=（ 170-165） /8=5/8=0.625 （ cos2=0.781 ） 2=38.680（2）水平方向水压力 Px:( 闸门宽 b=10m)公式： Px=hcA x=9.8 48 10=3136kN（另法： Px=1/29.8 88 10=31363136kN ）（3）垂直方向水压力 Pz=V关键计算压力体体积 V= 三角形 ofc（ 11.12 ）+扇形 ocd（ 33.88 ）-梯形 ofed（34.36）b所以 V= （ 11.12+33.86-34.36 ） 10=10.636 10=106.36m 3Pz=V=9.8 106.36=1042.33kN（4）总压

8、力 P:P=(Px2+Pz2)=3304.7kN0作用方向 =arctan1042.3/3304.7=17.51P 与水平面夹角 17.51 0，且过 o 点。2.24解：已知 ABCD宽度 b=5m（1）作用于 BC弧上的水平分力： （两种方法）压力图法：Px =? b=H 2R b=9.8 1 21 5=98(KN)分析法：Px 左 =hc 左 A x=9.8 ( H+R) (2R b)=9.8 22 5=196(KN)Px 右 =hc 右 A x=9.8 R 2R b=9.8 1 2 5=98(KN)P=Px 左 Px 右 =98 （ KN ）方向水平向右（2）作用于 AB 弧上的铅垂分

9、力 Pz:Pz=v可见 Pz 左 ， Pz 右 大小相等，方向相反，故Pz=0故作用在 BC 段上的静水总压力P=Pz=98KN, 方向过 O 点水平向右。水力学第四章4.7已知： l=10m,d=50mm,h=0.80mQ= 0.247=0.00274(m 3/s)求90Q0.0027V=A = 2=1.4m/s4. 0.05圆管（计算均匀流沿程水头损失的一个基本公式）；2达西威廉巴赫公式hf =l vhf =h=0.8m(ABO 无局部水头损失）d 2g2ghf d=0.04故=2lv4.11已知：棱柱体渠道，均匀流，紊流粗糙区。 A=24m 2,X=12m,v=2.84m/s,J=0.0

10、02.求 n一般渠道中的流动为均匀流311123J 2 ,故 n= R v J =0.025V=CRJ= nR4.1222（3） 谢才公式： v=CRJJ=Q=Q222R= d1AC Rk其中 A= d21C=644nR1R2 23n 取 0.0133 n4k=AC R =d =1751.15(m /s)2故 hQl=3.91(m)f =2k(n=0.012,k=1897.08,h f=3.33m 偏小）水力学第五章(2)有压管道中的恒定流5.2 已知：预制混凝土引水管查表（ P118） n=0.010.013D=1m,l=40m,=0.4D 上 =70m,D 下 =60.5m ,D 管底 =

11、62.0m求 Q解：自由出流流量公式Q= c A2g H on 取 0.013作用水头 H o=70-62.5=7.5m ( 管道形心点与上有水面的距离)A=4D2=418g假设在阻力平方区= 2c =l1cd1116C= R61)1=61.05(2/s)n0.013(m4故=8g=0.021c =12=0.668c1ldQ=0.6684 2g. 7.5=6.36（m3 /s)Q6.36V=A = =8.10m/s1.2m/s原假设成立45.4 已知 Zs=4.5m,l=20m,d=150mm,l 1 =12m,d1 =150mm, =0.03 自网 =2.0 ， 水泵阀 =9.0 ， 900

12、 =0.3 ，若 hv 6m,求：（ 1） Q泵（2） Z（5）解：水泵安装高度为：Zs hv- （ +l1 +2=(hv-Z s)2g/( + l1） v2+)故vmaxd12gd1=(6-4.5)19.6/(1+0.0312+9.0+0.3)=2.150.15故 vmax =1.52（m/s)Qmax=v max.A=1.52 d12=0.0269(m 3/s)4（4） 对于自流管： Q= c A2gz222g作用水头 Z=Q 2/Ac2其中 A= d =0.0184c =1=1=0.378l200.0321d0.152故 Z=20.02692=0.83 （m)0.3780.01819.6

13、5.6 已知： d=0.4m,H=4m,Z=1.8m,l1 =8m, l 2 =4m, l 3 =12m求（ 1） Q（ 2） pmin 的断面位置及 hvmax解：（ 1）淹没出流： Q= A2 gzcc =1(n 的取值及 的取值都要明确 )ld11=0.01361/s)取 n 为 0.013， c= n R6 ( 0.4) =52.41( m21148g= 2 =0.029c故 c =1=0.41484120.02920.31.02.50.4d2 2A=4=4 0.4 =0.1256( )故 Q=0.414 0.12562g 4 =0.460(m3 /s)(3)最小压强发生在第二转折处（

14、距出口最远且管道最高）n=0.012对上游 1-1,2-2，列能量方程，0-0 为上游水面pa +0=(Z d )+ P2 +v2 +(20+2l ) v222gd2gV 2=Q0.473=3.766(m/s)A 0.1256hv= PaP2 =Z d +( 12l)+ v22d2g=(1.8-0.2)+(1+0.024 l 1l 2 + +2d弯) 3.766网19.6=4.871(m)5.9 解：如 P145 例 5法 1：取 Ch=130采用哈森 -威廉森 S= 1.139101137421.724.8711.852 =4.871dChd10S1=1.3810 (d1 =1200mm)1

15、0S2=3.3510 (d2 =1000mm)10S3=9.9310 (d3 =800mm)假设 J 节点压力水头为 h=25(m)(5mh30m)设 A,B,C 的水位分别为 DA =30m,D B =15m,D C=01 .8521.852l1101.852利用 hf = Sl Qhf1=30 25=5m=S 1 Q1=1.38 10 750 Q1Q1=3.92(m 3/s)5.12 并联：hf 1 = hf 2 = hf 32l122l 3Q1Q2 l 2Q3l 1l 2l 3即2=2=2=k1k2k3所以 Q2 = k2Q1 / k1Q3 =k3Q1/ k121d12k= ACRd18

16、g (故 k1 =44)k2 =d 228g (d 2)4412k3 =d23 45相同故 k2 = ( d2 )2 = k1 d118g (d324)532 k3= ( d3)2= 243k1d1所以 Q2=32 Q1=0.17(m 3/s)Q3=243 Q1=0.47(m 3/s)2另法：利用达西公式hf =l vd 2g2V= d4222222且 h=hf3得到Q1=Q2=Q3即Q1=Q2=Q3f1 =hf2555555所以 Q2d1 d2 d3123=321=0.17(m 3/s)3=2431=0.47(m 3/s)QQQ水力学第六章（5） 明渠恒定均匀流6.2 已知 h=1.2m,b

17、=2.4m,m=1.5,n=0.025,i=0.0016求 v 和 Q解： A= （ b+mh)h=(2.4+1.5 1.2) 1.2=5.04m222=b+2h 1 m =2.4+2 1.2 1 1.5 =6.73mAR= =0.75mi20.01623 0.753V=C Ri =n R3 =0.025=1.32(m/s)Q=vA=1.32 5.04=6.65(m 3/s)6.4 已知： n=0.028,b=8m,i=1,求 Q（断面为矩形 m=0)8002=2(12 m)=2= bmh=4mmmhmm2m = bm 2 hm =16m Rm = Am =2mA m=bmhm=8 4=32 mm1111 26 =40.09C= n 26 =0.028