工程流体力学A(第2学期离线作业)

2023-2023年第2学期课程离线作业课程名称：工程流体力学A第1次作业班级〔全称〕：土木工程〔工民建〕2023-16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33.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。34.一封闭水箱如下图，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93.1kPa35.如下图为测量容器中A点压强的真空计。，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36.如下图绕铰链C转动的自动开启式矩形平板闸门。闸门倾角为，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为防止闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。解：为防止闸门自动翻开，由理论力学知必有关系式中故37.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。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38.如下图盛水〔重度为〕容器由半径为R的两个半球用N个螺栓连接而成，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39.如下图水流流经等径直角弯管。管径mm，管轴上A、B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

A、B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40.如下图，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。假设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，下游水深据连续性方程得〔1〕取图示基准面〔0-0〕、过流断面〔1-1、2-2〕和计算点〔过流断面与液面的交点〕，从1→2列伯努利方程〔〕得〔2〕联立〔1〕、〔2〕两式，得故渠道流量第二次离线作业19.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。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〕按弗劳德准那么确定模型流速及流量由弗劳德准那么，得流速比尺，故流速流量20.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21.水从封闭容器A经直径、长度的管道流入容器B。容器A内水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。解：取图示基准面〔0-0〕、过流断面〔1-1、2-2〕及计算点，从1→2列伯努利方程得管路流量22.一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如下图。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。为防止污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径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23.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，断面采用边坡系数的梯形，并用小片石干砌护面〔粗糙系数〕。解：将和代入明渠均匀流根本公式，得取渠道断面尺寸第三次离线作业简述堰流的定义及堰的分类。答：水利工程中为了泄水或引水，常修建水闸或溢流坝等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。水流受闸门控制而从建筑物顶部与闸门下缘间孔口流出时，这种水流状态叫做闸孔出流。当顶部闸门完全开启，闸门下缘脱离水面，闸门对水流不起控制作用时，水流从建筑物顶部自由下泄，这种水流状态称为堰流。工程上通常按照堰坎厚度δ与堰上水头H的比值大小及水流的特征将堰流分作：1．薄壁堰流：即。2．实用堰：即。3．宽顶堰流：即。试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径。河道设计流量〔据水文计算得)m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流速m/s，桥下游水深m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数