工程流体力学A主观作业答案

工程流体力学A主观作业答案庞森林工程流体力学A第1次作业四、主观题（共8道小题）简述流体的形态特征和力学特征。33.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。一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数34.外二地oPa，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反和相对压强队。解：由力『十十。力得水箱液面的相对压强PLp或十（0.5-1,5）y=4900+（0.5-1,9800=-4900Pa绝对压强 二%+%=一4鸵0+9*000=93100Pa或93.1kPa

如图所示为测量容器中A如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已35.知=Wm诙-20m，试求A点的真空压强鼻及真空度解：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 pY=Pq~P/a-，俳一工)二9800x(2-1)=9800Pa及真空y9800如图所示绕铰链C转动的自动开启式矩形平36.板闸门。已知闸门倾角为i宽度为院.，闸门两侧水深分别为八4m和正2m，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离X。

庞森林式中3面-*sin庞森林式中3面-*sin日—3⑷-2,)sm6Q口=1.796m利用检查井作闭水试验检验管径…⑵血皿的市37.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= =9800x(259.04-256,34)=26460Pa堵头所受的静水总压力

庞森林如图所示盛水（重度为9容器由半径为R如图所示盛水（重度为9容器由半径为R的38.两个半球用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£鸟=。，得丁二岳解：取上半球为隔离体,由£鸟=。，得丁二岳式中只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故每个螺栓所受的拉力为 了二金产如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径39.d=2o0mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数产300mm，管流速度叫$m/s，相对压强px=196.0kPa，之银f友二13.6，试求相对压强外和A、B两断面间的机械能损失,。

庞森林解:由差压计原理P&= +户「%（等-1M=9gxQ4+19SQ—9,8叉（13.6—1）乂口3=162,9kPa由伯努利方程，得A、B两断面间的机械能损考虑到％……公=（工+区）=（京+①）=（%—1*=（13.6-1）x0.3=3.78m及及3K如图所示，为测流需要，在宽度足27m的平底40.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/经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量

庞森林庞森林解：上游水深V1£m,下游水深=1.5-0.3-0.12=1.3Sm据连续性方程R-%1.381.8约,二1.381.8约,二0.77的(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1-2列伯努利方程七二1二1）品+0+^-=(也+03+CH片=1.5寸-电g-电-03 （2）联立（1）、（2）两式，得2双网一号一口司

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1.5-0.77*2x9,gx(l.S-13S-03)1.5-0.772=1.6Im/s故渠道流量Q=bh^>2—2,7xl.3Sxl.61=6.0m%庞森林工程流体力学庞森林工程流体力学A第2次作业四、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42019.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420进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度々二35m，高度为二42m，洞内设计水深325m和设计流速V2om/s。试确定模型的几何尺寸和模型流量。解：（1（1）由给定线性比尺八2。计算模型各几何尺寸模型宽模型高&=%=Q21m模型宽模型高&=%=Q21m4 20模型水深25模型水深25—=0.125m20（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量流量为工产_&_2.0x3,5x2,5流量为工产_&_2.0x3,5x2,5流速2=至=04472政£拓叵庞森林由弗劳德准则除Tl得流速比尺已知钢筋混凝土输水管道的水力半径20.R=5QQmm，水以均匀流流过1km长度上的水头损失310m，管壁粗糙系数…阴，试求管中的流速»和流量Q。解：由谢才公式 ”=c阿=。附和曼宁公式即,得流速£二工炉气"仃严=x0.53^x(1.0/1000)1/a=1.42m”流量Q= =?双4xQ.5yxl.42=4.46ms/s流量水从封闭容器A经直径八万叫、长度修。m的管21. 2一乙」工口工口道流入容器B。已知容器A内水面上的相对压强056Kpm二加区二5m，沿程阻力系数；U0025；局部阻力系数，进口£"5、阀门鱼"八弯道QH3、出口才4出口才4二1.0,试求管路的通过流量庞森林解：庞森林解：取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1-2列伯努利方程管路流量。二%,二—x0.0252管路流量。二%,二—x0.0252x4.37=0.00215m3/s=2.15L/s4得9]+'+口=N口+0+0+（兄彳+酊+1+3备+乙）2一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图22.所示。已知污水流量口二所示。已知污水流量口二1皿"管道沿程阻力系数近。,03,管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为―=05,管长、如，上、下游渠道的流速均为为二0.£。为避免污物在管中沉积，要求管-10-

庞森林中流速不得小于L2m2试确定倒虹吸管的管径1及倒虹吸管两端的水位差在。解：据题意尸岛与2取标准管径d=300mm<326mm°管中流速生4生43.14xO.3J/4=1.42m/s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=(0.03x-j1+0.6+2x0,5)考虑到—。，得-11-

庞森林Q=1.0ni7s23.试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量 ，沟底坡度依地形条件采用?=0.004，庞森林Q=1.0ni7s23.试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量 ，沟底坡度依地形条件采用?=0.004，断面采用边坡系数网的梯形,并用小片石干砌护面（粗糙系数用=0.020解：将月二9%乒？-切二2（g.歌:和rm代入明渠均匀流基本公式Q二病」月尺吗”,得r£■=1点篇口感暇i=^^=0,S2Sx0.616=0,510m取渠道断面尺寸b=0.5lm,/?=O.62m工程流体力学A第3次作业一、主观题（共3道小题）1.简述堰流的定义及堰的分类。1.简述堰流的定义及堰的分类。［解［①堰疏定义.无压獴流逑过障壁产生的局部水力现象称为堰流，障壁称为堰0T②堰的分类：取/不。匕日乙薄壁堰£0.67<£5,-'7Z<2.5,实用堰了.2.5<^'7/<10,匐姆,…2.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径2.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径B。已-12-庞森林知河道设计流量（据水文计算得）知河道设计流量（据水文计算得）Q=3°m3/s,桥前允许壅水水深*=]5m，桥下铺砌允许流速*35m/s,桥下游水深院11。m，选定小桥进口形式后知营=。,85,中=Q,9。，，0.85，取动能修正系数值二1口。解：从_，出发进行设计:①判别流动状态