水力学第四版课后答案

./第一章绪论1-2．20℃的水2.5m3,当温度升至80[解]温度变化前后质量守恒,即又20℃时,水的密度80℃时,水的密度则增加的体积为1-4．一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时,其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干？[解]在地球上静止时：自由下落时：第二章流体静力学2-1．一密闭盛水容器如图所示,U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强.[解]2-3．密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa.压力表中心比A点高0.5m,A点在液面下1.5m.求液面的绝对压强和相对压强.[解]2.8绘制题图中面上的压强分布图.解：2-14．矩形平板闸门AB一侧挡水.已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深hc=2m,倾角=45,闸门上缘A处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦力.试求开启闸门所需拉力.[解]作用在闸门上的总压力：作用点位置：2-15．平面闸门AB倾斜放置,已知α＝45°,门宽b＝1m,水深H1＝3m,H2＝2m,求闸门所受水静压力的大小及作用点.[解]闸门左侧水压力：作用点：闸门右侧水压力：作用点：总压力大小：对B点取矩：2-13．如图所示盛水U形管,静止时,两支管水面距离管口均为h,当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时,求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax.[解]由液体质量守恒知,管液体上升高度与管液体下降高度应相等,且两者液面同在一等压面上,满足等压面方程：液体不溢出,要求,以分别代入等压面方程得：2-16．如图,,上部油深h1＝1.0m,下部水深h2＝2.0m,油的重度=8.0kN/m3,求：平板[解]合力作用点：2.18一弧形闸门,宽2m,圆心角=,半径=3m,闸门转轴与水平齐平,试求作用在闸门上的静水总压力的大小和方向.解：〔1水平压力：〔kN〔→〔2垂向压力：〔kN〔↑合力：〔kN答：作用在闸门上的静水总压力kN,.2-20．一扇形闸门如图所示,宽度b=1.0m,圆心角=45°,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及方向[解]水平分力：压力体体积：铅垂分力：合力：方向：第三章水动力学基础3-1．在如图所示的管流中,过流断面上各点流速按抛物线方程：对称分布,式中管道半径r0=3cm,管轴上最大流速umax=0.15m/s,试求总流量Q与断面平均流速v.[解]总流量：断面平均流速：3-3．利用皮托管原理测量输水管中的流量如图所示.已知输水管直径d=200mm,测得水银差压计读书hp=60mm,若此时断面平均流速v=0.84umax,这里umax为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速,问输水管中的流量Q为多大？〔3.85m/s[解]3-4．图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成.已知dA=200mm,dB=400mm,A点相对压强pA=68.6kPa,B点相对压强pB=39.2kPa,B点的断面平均流速vB=1m/s,A、B两点高差△z=1.2m.试判断流动方向,并计算两断面间的水头损失hw.[解]假定流动方向为A→B,则根据伯努利方程其中,取故假定正确.3-5．为了测量石油管道的流量,安装文丘里流量计,管道直径d1=200mm,流量计喉管直径d2=100mm,石油密度ρ=850kg/m3,流量计流量系数μ=0.95.现测得水银压差计读数hp=150mm.问此时管中流量Q多大？[解]根据文丘里流量计公式得3-10水箱中的水从一扩散短管流到大气中,直径d1=100mm,该处绝对压强p1=0.5atm,直径d2=150mm,水头损失忽略不计,求水头H.〔H=1.27m解：3-12．已知图示水平管路中的流量qV=2.5L/s,直径d1=50mm,d2=25mm,,压力表读数为9807Pa,若水头损失忽略不计,试求连接于该管收缩断面上的水管可将水从容器内吸上的高度h.[解]3-13．离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气.直径d=200mm处,接一根细玻璃管,管的下端插入水槽中.已知管中的水上升H=150mm,求每秒钟吸入的空气量Q.空气的密度ρ为1.29kg/m3.[解]3-16．如图〔俯视图所示,水自喷嘴射向一与其交角成60º的光滑平板.若喷嘴出口直径d=25mm,喷射流量Q=33.4L/s,,试求射流沿平板的分流流量Q1、Q2以及射流对平板的作用力F.假定水头损失可忽略不计.[解]v0=v1=v2x方向的动量方程：y方向的动量方程：3-17．水平方向射流,流量Q=36L/s,流速v=30m/s,受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡,截去流量Q1=12L/s,并引起射流其余部分偏转,不计射流在平板上的阻力,试求射流的偏转角及对平板的作用力.〔30°；456.6kN[解]取射流分成三股的地方为控制体,取x轴向右为正向,取y轴向上为正向,列水平即x方向的动量方程,可得：y方向的动量方程：不计重力影响的伯努利方程：控制体的过流截面的压强都等于当地大气压pa,因此,v0=v1=v23-18．图示嵌入支座内的一段输水管,其直径从d1=1500mm变化到d2=1000mm.若管道通过流量qV=1.8m3[解]由连续性方程：伯努利方程：动量方程：3-3-19．在水平放置的输水管道中,有一个转角的变直径弯头如图所示,已知上游管道直径,下游管道直径,流量m3/s,压强,求水流对这段弯头的作用力,不计损失.[解]〔1用连续性方程计算和m/s；m/s〔2用能量方程式计算m；mkN/m2〔3将流段1-2做为隔离体取出,建立图示坐标系,弯管对流体的作用力的分力为,列出两个坐标方向的动量方程式,得将本题中的数据代入：=32.27kN=7.95kN33.23kN水