《水力学》大作业A

1、西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷学号： 姓名： 层次：专升本类别： 网教专业：土木工程201 5 年12月课程名称【编号】：水力学 【0744】A 卷解：已知：h=3m h1=6m h2=4.5m, b=2m 解析：(1)闸门左侧所受的总压力为 h3P = rhdA=r (%-) bh = 9810 父(6-二)父 2父 3= 264.87kN22左侧压力中心到闸门中心的距离为=hm- hd =Ix题号一一二四五总分评卷人得分（横线以下为答题区）hdA13bh12(h1 -) bh22 33,3、12x (6-)父 2M 32=0.167m一、上下两块平行圆盘，直径均为d,间隙厚度为6

2、，问 隙中液体的动力粘度为 一 若下盘固定不动，上盘以角速度 旋转，求所需力矩M的表达式。（20分）解：已知：d, S,-3。解析：（1）根据牛顿内摩擦定律，可得半径为处，微元面积为2兀rdr间隙力矩为dM =rdT，r 2二,=r - 、. :.闸门右侧所受的总压力为h3P2=;，h2A=¥ （h2）bh=9810父（4.5-）x2x 3=176.58kN22右侧压力中心到闸门中心的距离为r3dr积分上式，得所需力矩M的表达式为."4M = r2、J-:： d432、e2=hD2 - hr2Ix1 bh312hr2A (h2 9 bh2 3312父(4.5-) 2M 32

3、=0.25m闸门所受的总压力为P =P1 - P2 =264.87 -176.58 = 88.29kN总压力的方向指向右侧。（2）为求压力中心的位置，设总压力的作用点距底部。点的距离为a,对。点取矩,得hhPa= P（2 -P2（a-e2）则P1（也-3）-P2（q-e2）264.87 父（且-0.167） -176.58父（-0.25）一一22=22= 1.5mP88.296三、已知速度场为 u = 2(x+y)i+(x-y)j+ (x-z)k (m/s),求(2 , 3, 1)点的速度和加速度。(20分)1、解：已知Ux=2(x+y) , Uy=x-y, Uz=x-z (1) (2.3.1

4、 )点的速度为Ux =2(x+y) =10m/s , Uy =x-y=-1m/s, Uz=x-z=1m/su = Ju2 +u2 +U2 = V102 + (-1)2 +12 =10.10m /s(2) (2.3.1 )点的加速度为.:Ux；：UxUx . Uyex.:Ux ;:Uxx Uz x-:y:z四、直径为d= 700mm勺管道在支承水平面上分支为 d2=500mm勺两支管，A A截面压力 为70kN/m2,管道中水的体积流量为 Q= 0.6m3/s ,两支管流量相等。（1）不计压头损失，求 支墩受水平推力；（2）压头损失为支管流速压头的 5倍，求支墩受水平推力。不考虑螺栓 连接的作用

5、。（20分）解：已知：d1=700mm d2=500mm Q=0.6m3/s, pm1=70kN/m2解析：(1)依题意知，1 1Q。Q2 =_Q = _M0.6=0.3m3/s, a =30 。2 2_ 4Q _4 0.6二 2 ：二d13.14 0.7=1.56m/s,= 0 + 2(x + y) M2+(x-y)M2+0 =6x 2y = 6 2 2 3=18m/sayUx-：UyUy：Uy-yUz：Uy= 0+2(x + y) M1+(x-y/(-1) +0二2 3y=2 3 3=11m/s= 0+2(x + y) M1+0+(x-z)父(-1): x 2y - z=2 2 3 1=

6、9m/ sa =Ux +u： +u2 =%''182 +1 12 +92 = 22.93m/sU2_ 4Q _4 0.6"nd2 - 3.14父0.52=1.53m/ s（2） 列A-A至B-B及C-C间的伯努利方程Pm1 +"2齿=Pm2 +-1 PU21223222Pm2 = Pm1P (u2-u2) = 70M 103M (1.562 -1.532)= 70046N / m2(3)取A-A、B-B和C-C截面间的流体作为控制体，设支墩对水流的水平反推力为Rx,列动量方程，坐标系的方向为 u1的方向,pm1A-2Pm2A2cos二-Rx = 2PQ2u2

7、cos： -PQu1那么，支墩所受的水平推力为Rx = PmA -2Pm2A28s - ：Q (58§ -U)1220_、3=一.乂 (0.72 父 70 0.52 父 70.046M cos300 M 2)父 103 4 30-10 0.6 (1.53 cos30 - 1.56) = 3256.8N(4)假若压头损失为支管流速压头的 5倍，则A-A至B-B及C-C间的伯努利方程为Pm1 +,PUf = Pm2+- PU2 + 5X- PU2 222则pm2 =pm1 +1 P (u2-6u2) =70父103 +1/10隈(1.562 -6M1.532) =64194N /m2 2

8、2(5)取A-A、B-B和C-C截面间的流体作为控制体，设支墩对水流的水平反推力为Rx,列动量方程，坐标系的方向为u1的方向，pm1A1-2pm2A2cos 二-Rx = 2 PQ2u2cos： - ;?Qu1那么，支墩所受的水平推力为Rx = pm1A -2pm2Am2cos： - ：Q (u2cos： -u1)1-n M(0.72 M70-0.52 父64.1941os300 父2)父1034-103x0.6 x(1.53xcos300 -1.56)= 5246N五、虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度l1=3m, l2=5由 直径d = 75mm两池水 面高差H= 2m,最大超高h=1.

9、8m,沿程阻力系数入=0.02,局部阻力系数：进口 Ke= 0.5, 转弯Kb=0.3,出口 Ko=1,试求流量及管道最大超高截面 C的真空度。(20分)解：已知 L1=3n L2=5m, d=75mrm H=2m h=1.8m,入=0.02 , Ke=0.5 ,(1)列上下游水面间的伯努利方程，基准面取在下游水面上，得：一2H = (- l，K) ud 2g2gH l %d2 9.81 2Kb=03 50.02- : 0.5 0.3 10.075=3.16m/s1 O 1O,流量为 Qd2u - > 3.14 0.0752 3.16 = 0.014m3/s44(2)列上游水面至 C截面的伯努利方程，基准面取在上游水面上，得-1i1 -20= Pm + Pgh + (