【水力学】-水力学试题(计算题)

PAGEPAGE7水力学试题（计算题）如图所示有一0.8×0.2m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度μ＝1m/s，平板与固定边界的距离，油的动力粘滞系数为1.15N.S/m2，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。题0.6（1）4m351升，试求该K。（2）又为使水的体积相对压缩1／1000，需要增大多少压强？01.23 ABAG的读数为－14700N／m2，γ＝8.33KN/m2BAB0平衡？题1.23d1＝100mm，d2＝50mmA、B两断面的压强水头。题2.21V0角（流动在一个水平面上P＝ρ.Qsi212各为多少？题2.22水平放置的水电站压力钢管分岔段，用混凝土支座固定，已知主管直径D，转角p＝294KN/m2，Q＝35m3/s，两分岔管的流量相等，动水压强相等，损失不计，试求水对支座的总推力为若干？题2.23射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的正方形平板上，平30c（绞磨擦力不计，当射流冲300d＝25mm，的局部水头损失系数

＝0.3，求平板的质量为多少？嘴题2.24l=100mb=10m，上、下游闸门上的充放水孔A＝1m2，孔口的流量系数＝0.65H＝2m，上、下Z＝4m，试求充水时下游放水孔全闭，上游充水孔全开。题2.25d1=5cmd2＝10cm，管Q＝20l/s，试求：U形水银比压计中的压差读数h。题3.1212 3一直径沿程不变的输水管道，连接两水池，如图所示，已知管道直径d＝0.3m，全管长l＝90m，沿程阻力系数＝0.03，进口局部水头损失系 ＝0.5，折弯局部水头损失系数 =0.3，出口水头损失系数 ＝1.0，出口在下游水面以12 330mh＝0.5m，1.5m，试确定：QZ；定性绘出总水头线及测压管水头线。题3.13直径d＝100mm的输水管道上设有旋塞阀门。打开阀门，管中流量Q＝7.85l/s时，阀门局部阻力区两端的压差计数h＝10cm，求旋塞阀门在该开度下的局部阻力系数值。题3.14ACd＝200mm0＝4m，H2=1m,l1=30m,l2=50m，设沿程阻力系数＝0.026BH1。题4.12Ap0=2N/cm2且d1=50mm,d2=75mm,Q；h=0.5mBpB=?题4.13lABn相同，局部水头损失不计，试分析：两管中的流量比。题4.14AB两水池，假设以长管看待，试绘制该输出管道的测压管水头线和总水头线，并指出：在哪些地方存在负压？最大真空值在何处？相对压强为零的断面在何处？题4.15Q=10m3/sm=1.5,粗糙n=0.02v=1.0m/s，试求：按水力最佳断面条件设计断面尺寸；i为多少？b1=80m,b2=150m,h1=2.2m,h2=4m,n=0.03，当总流量Q=400m3/s 时，1－1断面处的水面高程为1=120.00m，试近似地按均匀流计算：2－2断面的水面高程2；Q1Q2。题5.16如图所示矩形渠道设置一潜坎，试证明缓流通过潜坎时，水面要下降，而急流通过潜坎时，水面要上升（不计损失。题6.14试定性分析下列流量Q和糙率n一定的长直棱柱体渠道中可能产生的水面曲线形式。题6.15Qn均为一定，试定性绘出下列各渠道中的水面曲线。题6.16812.5 已知粘性液体的流速分量为：u=3u=－3 (粘滞系数为)（1）液体运动是连续的。（2）应力p, p,, 。（3）若不计外力，且在==0处，压强为p ，写出压强分布表达式。014.4 xu=ɑ(22（00u==，（0，0、B（1，1）两点联线的单宽流量q

为多少？AB在不可压缩流场中流函数＝a2-a2a=1/m.s。判断该流场是否是势流？如果是势流求出势函数，并证明流线与等势线相互垂直。91、流体的连续介质模型2、描述流体宏观属性的物理量在空间上是3、牛顿内摩擦定律：两平板间的流动是平行流动的；固定平板附近的流体处于静止状态；运动平板附近的流体随平板运动；y方向上是呈线性分布的；4、黏性：流体在运动状态下抵抗剪切变形速率能力的性质，称为粘滞性，简称黏性，5、作用在流体上的力，表面力：压力、表面张力、摩阻力质量力：重力、惯性力、离心力6(1)71、垂直性平衡流体2、等值性平衡流体中任一点的8、流体平衡的微分方程等。等。8、等压面=0（2）特性：a-等压面就是等势面;b-等压面与质量力正交；c-等压面不能相交；（3）等压面为水平面的条件：同种液体；静止或平衡；连续介质（4）常见的等压面液体与气体的交界面

9（压强形式）P=P0+RHRHh为高的流体重量，即由液柱重量所产生的压强；流体静力学基本方程（能量形式）R重度9、静止流体中，各点的测压管水头相等，测压管水1011pa为基准计p表示。1213、物理学的真空绝对没有大气存在的状态；流体力学的真空相对压强为负值的状态故真空也称为负压 注意：只有真空存在时，才有真空值，真空值恒为正；真空与相对压强p之间的关系pv=|p|1415、作用在任意平面上的静水压力P的大小等于受压面面积与其形心点所受压强的乘积，16、拉格朗日法：研究每一质点的运动参数（坐标、速度、加速度、压强）随时间的变、通过空间固定点的运动参数随时间的变化规律。综合流场1819、时变加速度（当地加速度20、恒定流：流场中流体的运动参数不随时间而变的流动。21、 非恒定流流场中流体的运动参数随时间而变。22、迹线：流场中某一流体质点在一段时间内运动的轨迹线。23、10、流管：在流场中作一条本身不是流线又不11（即管内液体的总体。断面无限小的元流称之为微小元流。12、总流：无数微小元流的总和称为总流13。1）元流过流断面面积无限小，可认为各点的运动要素相同，总流则不然；2526v。27、渐变流：虽然流线不是相互平行的直线，但接近于平行直线时称为渐变流；渐变流特性基本与均匀流相同。2829、若流线上各质点的位变加速度为0，这种流动称为均匀流，反之则为非均匀流。均匀流的特性：1)流线为相互平行的直线，过水断面为平面，且形状、大小沿流程不变；2）同一流线上不同点的流速应相等，从而各过水断面上的流速分布相同，断面平均流速相等。30、理想流体恒定元流能量方程1）理想流体、2）元流、3）恒定流、4）质量力只有重力、5）不可压缩流1、应用条件： ①液体流动为恒定流； ②液体为不可压缩液体； ③质量力仅为重力；④过水断面必须是在均匀流或渐变流区段上，两过水端面之间可以是急变流。2、截面的选取：①选在已知量多的截面处；②其中一个面含有所求量；③截面（过水断面；④基准面必须是水平面，可以与计算截面相重合第五章1、水头损失的成因：（内因、

2、沿程水头损失hf: 在固体边界平直的水道中单位重量的流体从一断面流至另一断面所损失的机械能称之为两断面间的水头损失这种水头损失是沿程都有的并随着流程长度的增加而增加，所以叫做沿程水头损失hf3、局部水头损失hj:在固体边界的情况（形状、大小）急剧变化，流速的大小或方向显著改变并往往伴随着产生一定的漩涡区这种发生在局部地段的水头损失称为局部水 头损失hj4、同一流体在同一管道中流动，当流速不同时，有两种不同的运动形态：层流和紊流层流：呈线状的，有条不紊地流动，流体质点互不混杂；紊流：当流速较大时，各流层流体质点形成涡体，在流动过程中相互混掺5、雷诺数6、当采用水力半径作为特征长度来判断流态时，临界雷诺数应为57530、管道的类型：简单管路和复杂管路；长管与短管；第六章孔口直径d作用水头H：孔口中心以上的水头可认为孔口断面上各点的水头都相等31、小孔口的淹没出流与自由出流公式相同，不同之处是水头H0是上下游水位差。32、各种形状的水力最优断面：（1）梯形渠道水力最优断面的水力半径等于水深的一半，与边坡系数m无关；（2）矩形渠道水力最优断面的底宽慰水深h的两倍。33、明渠水流的三种流态及判别1、缓流、临界流、急流；缓坡渠道：i<ik，则h0>hk，ik；h0=hk，v0=vk，渠中水流为临界流；陡坡i>ikh0<hk，v0>vk，渠中水流为这种判别只适用于均匀流的情况明渠均匀流的形成条件：3、明渠均匀流的基本公式：、明渠的水力最优断面：水流应为恒定流；（（3）渠道必须是长而直的棱柱形顺坡渠边；4）粗糙率n沿程不变；（5）渠道中无建筑物的局部干扰，如闸、坝等。5、弗劳德数：6、以断面最低点所在的水平面为基准面计算的单位重量流体所具有的机械能。答案1当渠道的底坡、粗糙系数流场中流体的运动要素不随时间而变的流动。绝对压强总是正值，而相对压强在水力学上，把任一点的相对压强高度与该点在基准面以上的位置之和称为测压管水头。实际液体由于具有粘性，在流

0.5个工程大气压。若在容器底4m30°，d50mmH5m2.6mQ解：取密闭容器水面为1-1断面，取管子出流断面为2-2断面，对两个断面列能量方程：Z1+P1/γ+v12/2g=Z2+P2/γ+v22/2g+hw(5+4×1/2) +(0.5×98/9.8)+0=0+0+v22/2g+2.6v2=13.57m/sQ=v2×1/4πd22 =13.57×3.14×0.25×0.052=26.63L/s33所示的输水管路中，过水断面上的uumax[1-(r/r0)2]径0为mx为s。求Qv。解：dA=d(πr2)=2πrdr空间，在水力学中称为“能量损失”，或者说是单位重量液体克服水流阻力所消耗的液体

QudAru

r0 1(0

)22rdr0机械能，也称“水头损失”(定义)。0

max rA 0 =水力坡度表示单位重量液体在单位长度流程上水头损失。160°

0r0 maxr

rdr02 maxr0 r2r0

r3的光滑平板上（不计摩擦阻力。若喷嘴出口d30mmQ36L/s。试求Q1Q2以及F。假定水头损失可忽略不计。解 ： 由 连 续 性 方 程 ：v=4Q/πd2=4×0.036/(3.14×0.032)=50.955m/s（2分）设出流管方向为yx轴与之垂直，列动量方程：x方向列动量方程：-F’=ρQ(0-βvsin60°)则F’=ρQβvsin60°=1000×0.036×1×50.955×0.866=1588.57NF与F’大小相等，方向相反。y方向动量方程：ρQ1β1v1-ρQ2β2v2-ρQβvcos60°=0由能量方程得 v=v1=v2得出Q1-Q2=1/2Q，再由连续性方程：Q1+Q2=Q 得Q1=3/4Q=27L/s，Q2=1/4Q=9L/s2、如图2所示，一盛水密闭容器，液面上气

=π/2×umax×r02=2.12×10-4m3/s=umax/2=0.075m/s测定一蝶阀的局部阻力系数装置如图4所示。在蝶阀的上、下游装设三个测压管，其间距L1=1m，L2=2md50mm，实测▽1=150cm，▽2=125cm，▽3=40cm，流速v=3m/sξ值。对1断面和2断面列能量方程Z1+P1/γ+v2/2g=Z2+P2/γ+v2/2g+λ·l1/d·v2/2g0+1.5+9/19.6=0+1.25+9/19.6+λ·l/0.05·9/19.6 λ=0.027对2断面和3断面列能量方程Z2+P2/γ+v2/2g=Z3+P3/γ+v2/2g+(λ·l2/d+ξ)·v2/2g解 ： 过 水 断 面 面 积0+1.25+9/19.6=0+0.4+9/19.6+(0.027·2/0.05+ξ)·9/19.6 ξ=0.77

Abh0.150.0650.00975m2湿 周4、压力管道中，由于管中流速突然变化，引起管中压强急剧增高（或降低6、5、图示一跨河倒虹吸管，管道直径

b2h0R水力半径

0.1520.0650.28mA0.009750.0348m 0.28d1.0m，管道总长l50m，折角、进口

nAR2i132

0.009750.034820.021323

0.0085ζ

=0.2，1

Q 0.0173ζ =0.5ζ2

=1.0λ=0.024，3上下游水位差H5m，求通过的流量Q?绘制管道的总水头线和测压管水头线解：按短管计算

8、一矩形断面渠道，如图所示。已知闸前水H14me，渠道LLd

1 底宽b6孔垂直收缩系数0.62，c0.024

500.520.21.01.0 0.1闸门局部水头损失系数 ，两段渠道的2gHQ2gHc

0.568

1.024

4.41m3/s229.850 0.05底坡分别为：1 ，2

，渠道糙率5L=50mL=50m，两个40折角、进口和出口的局部水头损失系数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζλ