工程流体力学A(第2学期离线作业)

PAGE20142课程名称： 工程流体力学A第1次作业班级（全称：土木工程（工民建）2013-16班（专本）姓名：陈士生学号：13821935西南交通大学网络教育学院福建宁德学习中心第一次作业简述流体的形态特征和力学特征。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 Pa，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 和相对压强。解：由 得水箱液面的相对压强绝对压强 或93.1kPa如图所示为测量容器中A点压强的真空计已知 试求A点的真空压强 及真空度。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点真空压强及真空度C转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为 ，宽度为 ，闸门两侧水深分别为 和 ，为避免门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。解：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系式中故利用检查井作闭水试验检验管径 的市政排水管道施工质量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堵头所受的静水总压力如图所示盛水（重度为）R的两个半球用N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 ，得式中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如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径 mm，管轴上AB两点高差400mm，U形水银差压计读数 =300mm，管流速度 m/s，相对压强， ，试求相对压强 和AB两断面间的机械能损失。解：由差压计原理得由伯努利方程考虑到 ,得A、B两断面间的机械能损失如图所示，为测流需要，在宽度 m的平底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。解：上游水深据连续性方程

，下游水深得 （1）取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的点），从1→2列伯努利方程（ ）得联立（1）、（2）两式，得

（2）故渠道流量第二次离线作业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 进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度

m，高度

m，洞内设计水深m和设计流速 m/s。试确定模型的几何尺寸和模型流量。解：（1）由给定线性比尺 计算模型各几何尺寸模型宽模型高模型水深（2）按弗劳德准则确定模型流速及流量由弗劳德准则，得流速比尺 ，流速流量已知钢筋混凝土输水管道的水力半径 ，水以均匀流流过1km长度上的水头损失。

，管壁粗糙系数

，试求管中的流速和流量解：由谢才公式 和曼宁公式 ,得流速流量A器A

长度 的管道流入容器B已知容沿程阻力系数 ；局部阻力系数，进口管路的通过流量。

、阀门

、弯道 、出口

，试求解：取图示基准面、过流断面2-2）及计算点，从1→2方程得管路流量一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量，管道沿程阻力系数 ，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为 管长 上下游渠道的流速均为 。为避免污物在管中沉积要求管中流速不得小于 试确定倒虹吸管的管及倒虹吸管两端的水位差。解：据题意得 取标准管径 。管中流速取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从1→2列伯努利方程考虑到 ，得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，断面采用边坡系数干砌护面（粗糙系数）。解：将代入明渠均匀流基本公式，得和取渠道断面尺寸第三次离线作业1简述堰流的定义及堰的分类。渠道的水位及流量。水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸水流状态称为堰流。工程上通常按照堰坎厚度δH1．薄壁堰流0.67 。H2．实用堰：

.67H

2.5 。H3．.5H

10 。2、试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔得) 桥前允许壅水水深

。已知河道设计流量（据水文计算m，桥下铺砌允许流速 m/s，桥下游水深取动能修正系数

m，选定小桥进口形式后知 ，。