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文档简介

1.铅垂放置闸门,h1=1m,H=2m,B=1.2m,求:总压力及作用点位置解:A=BH=2.4m2hc=h1+H/2=2mIc=(BH3)/12=0.8m4F=ghcA=47.04kNyD=yc+Ic/(ycA)=2.17m2.弧形闸门,宽B=5m,=450,r=2m,转轴与水平面平齐,求:水对闸门轴的压力解:h=rsin=2sin(450)=1.414m压力体abc的面积Aabc=r2(45/360)-h/2(rcos450)=0.57m2Px=ghhB/2=0.5gh2B=0.59.810001.41425=48.99(kN)Pz=g=gBAabc=10009.850.57=27.93(kN)作用点水下深度hD=rsin=1.0m3.图示为水自压力容器定常出流,压力表读数为10atm,H=3.5m,管嘴直径D1=0.06m,D2=0.12m,试求管嘴上螺钉群共受多少拉力?计算时管嘴内液体本身重量不计,忽略一切损失。解:对容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程:选管嘴表面和管嘴进出口断面所围成的体积为控制体,列动量方程:对管嘴的进出口断面列伯努利方程,得∴4.如图示,水流经弯管流入大气,已知d1=100mm,d2=75mm,v2=23m/s,不计水头损失,求弯管上所受的力。解:由连续方程:得:对弯管的进、出口截面列伯努利方程:其中,P2b=0,z1=z2,代入得:选弯管所围成的体积为控制体,对控制体列动量方程:求得:Fpnbx=-710.6(N)∴Fx=-Fpnbx=710.6(N)Fpnby=1168.5(N)Fy=-Fpnby=-1168.5(N)5..如图所示,矩形断面的平底渠道,其宽度为2.7m,渠底在某断面处抬高0.5m,抬高前的水深为2m,抬高后水面降低0.15m,如忽略边壁和底部阻力,试求:(1)渠道的流量;(2)水流对底坎的推力。6.离心风机可采用集流器测量流量,如图所示。已知风机吸入侧管道直径200mm,插入水槽中的玻璃管上升高度150mm,空气的密度1.29kg/m3,求空气流量。解:根据气体伯努利方程得将p1=0,v1=0,代入得流量7.圆管突然扩大,流速由v1减至v2.若改为两次扩大,中间流速取何值时,使管的局部阻力最小?8..两水箱之间的水管内恒定水流如图所示。水位H1=5m,H2=3m,管径d1=150mm,d2=250mm,两端管长l1=30m,l2=50m,沿程阻力系数为λ1=0.03,λ2=0.025.求(1)两水箱之间突然扩大管(d1到d2)的局部阻力系数(2)管中流量

H19.两根长度为250m的管道,其直径分别为10cm和20cm,通过管道的总流量为0.08m3/s,试求管串联或并联时的水头损失。忽略局部阻力,沿程阻力系数为0.04并联:串联:10.已知:两水池水位恒定,已知管径d=10cm,长l=20m,沿程阻力系数λ=0.042,局部阻力系数为ζ弯=0.8,ζ阀=0.26,通过流量为Q=65l/s,求水池水面高度差H11.12.在如图所示的弯管中,水流量qv=15m3/h,管径d=50mm,沿程阻力系数λ=0.0285,AB段长度LAB=0.8m,比压计中水银面高度差Δh=20mm。求弯管的局部阻力系数答:ζ

=

0.643)解:对A、B列伯努利方程:13.把一双U形管测压计连接在一个容器上,已知A点的计示压强为-10845kPa,测量读数如图所示,试求测压管中液体B的相对密度14.一根横截面为lcm2的管子连在一容器上面,如图所示。容器的高度为lcm,横截面积为100cm2,今把水注入,使水到容器底部的深度为100cm。问:(1)水对容器底部的作用力为多少?(2)系统内水的重量是多少?(3)解释(1)与(2)中求得数值为何不同(1)N(2)N15.如图所示的容器,内装相对密度为0.83的油和水,宽为2m,计算侧面ABC的总压力及压力中心的位置?解:设油的密度为NNN对A点取矩m(距A点)16一矩形闸门铅直放置,如图所示,闸门顶水深h1=1m,闸门高h=2m,宽b=1.5m,试用解析法和图解法求静水总压力P的大小及作用点。解1.解析法①求静水总压力由图a知,矩形闸门几何形心面积代入公式得②求压力中心因为面积惯矩代入公式:得而且压力中心D在矩形的对称轴上。2.图解法先绘相对压强分布图,见图b。压强分布图的面积闸门宽b=1.5m,代入公式得因压强为梯形分布,压力中心D离底的距离e为如图b所示,或而且压力中心D在矩形的对称轴上。17.如图所示,流股以45°角自一窄缝射出冲击在一平板上,若出流的流量为qD,不计阻力及重力,求平面上流体流量与的比值。(0.17)18.有一沿铅垂放置的弯管如图3所示,弯头转角为90°,起始断面1-1与终止断面2-2间的轴线长度L为3.14m,两断面中心高差Δz为2m,已知断面1-1中心处动水压强为117.6,两断面之间水头损失为0.1m,管径d为0.2m。试求当管中通过流量Q为0.06时,水流对弯头的作用力。解:(1)求管中流速(2)求断面2-2中心处水的压强以断面2-2为基准面,对断面1-1与2-2写能量方程于是于是代入上式将代入上式将得得(3)弯头内水重(4)计算作用于断面1-1与2-2上水的总压力(5)对弯头内水流沿x、y方向分别写动量方程式令管壁对水体的反作用力在水平和铅垂方向的分力为及,沿x方向动量方程为得沿y方向动量方程为得管壁对水流的总作用力作用力R与水平轴x的夹角水流对管壁的作用力与R大小相等,方向相反。19.3.水平放置的变径弯管中,水流流量为Q=100l/s,直径d1=300mm,d2=200mm,进口断面压强p1=17.6N/cm2,转角θ=60°。求水流对弯管的作用力。20.水流经喷嘴流入大气,已知管道直径为150mm,喷嘴出口直径为75mm,U形管水银差压计的读数如图所示。试求在管道上的压力表的读数。解:,,,设水银差压计左端入口压强为,则Pa由得m/s代入数据解得Pa21..文丘利流量计测量流量qv,已知流量计的尺寸为D=0.2m,d=75mm,l=0.5m,并与水平面成30度角放置压差计读数为h=0.6m,水银密度为13.6*103,水密度为103。不计损失,求流量qv.解:对缓变过流断面1-1,2-2以0-0为基准用伯努力方程,不计损失有:22..水在如图无摩擦的管道系统中流动,若水的汽化压强为7367Pa(abs.),大气压强为99974Pa,水的密度=992kg/m3,试求保证水在管中不发生汽化的最大高度和最小直径。解:设水箱液面为0-0,管道入口截面为1-1,管道最高处截面为2-2,管道出口截面为3-3解得m/sm3/s,Pa,,Pa,m/s代入数据得m,Pa,,Pa,代入数据得mm23.来自水箱的水经过引射管及喷嘴后从出水管流出,由于喷嘴的加速作用,很快将真空室的空气抽出。在真空室的真空度作用下,可以将一定深度的水吸上,并与引射水一起流出。已知:H=1m,h=5m,D=50mm,d=30mm忽略磨擦损失,试求真空度p2和出水管流量24..如图为一溢流坝上的弧形闸门。已知:R=10m,闸门宽b=8m,θ=30°。求作用在该弧形闸门上的静水总压力的大小和方向。解:(1)水平分力铅垂投影面如图面积投影面形心点淹没深度所以:方向向右(2)铅直分力压力体如图中abcde压力体体积因=扇形面积ode-三角形面积ocd==4.52所以故方向向上(3)总压力(4)作用力的方向,合力指向曲面,其作用线与水平方向的夹角25..皮托静压管与汞差压计相连,借以测定水管中的最大轴向速度vmax,已知h=400mm,d=200m,vmax=1.2v,试求管中的流量26..用皮托静压管测气体管道轴心速度Vmax,皮托管与倾斜洒精差压计相联,如图所示。已知d=200mm,sinα=0.2,l=75mm,气体密度为1.66kg/m3,洒精密度为800kg/m3,管中平均速度为V=Vmax/1.2,求管中空气质量流量。(10分)解:对管中流动,列出测速管前一点和同一流线上和测点的伯努力方程(2分)27..水射流直径d=5cm,速度=20m/s,平板法线与射流方向夹角为30度,在下列条件下:1)平板固定不动,2)平板按图示方向以8m/s移动。求作用在平板法线方向上的作用力(10分)。解:1.选取固结于平板上的流体为控制体,坐标x方向和板平行,y方向和板垂直,(2分)应用动量定理:(3分)当板固定不动时:(5分)当板运动时,流量和速度

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