水力學(xué)第四版課后答案

1、精選文檔第一章 緒論1-220的水2.5m3，當(dāng)溫度升至80時(shí)，其體積增加多少？解 溫度變化前后質(zhì)量守恒，即 又20時(shí)，水的密度 80時(shí)，水的密度 則增加的體積為1-4一封閉容器盛有水或油，在地球上靜止時(shí)，其單位質(zhì)量力為若干？當(dāng)封閉容器從空中自由下落時(shí)，其單位質(zhì)量力又為若干？解 在地球上靜止時(shí)：自由下落時(shí)：其次章 流體靜力學(xué)2-1一密閉盛水容器如圖所示，U形測(cè)壓計(jì)液面高于容器內(nèi)液面h=1.5m，求容器液面的相對(duì)壓強(qiáng)。解 2-3密閉水箱，壓力表測(cè)得壓強(qiáng)為4900Pa。壓力表中心比A點(diǎn)高0.5m，A點(diǎn)在液面下1.5m。求液面的確定壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)。解 2.8繪制題圖中面上的壓強(qiáng)分布圖。解：2-14矩

2、形平板閘門AB一側(cè)擋水。已知長l=2m，寬b=1m，形心點(diǎn)水深hc=2m，傾角=45，閘門上緣A處設(shè)有轉(zhuǎn)軸，忽視閘門自重及門軸摩擦力。試求開啟閘門所需拉力。解 作用在閘門上的總壓力：作用點(diǎn)位置：2-15平面閘門AB傾斜放置，已知45°，門寬b1m，水深H13m，H22m，求閘門所受水靜壓力的大小及作用點(diǎn)。解 閘門左側(cè)水壓力：作用點(diǎn)：閘門右側(cè)水壓力：作用點(diǎn)： 總壓力大?。簩?duì)B點(diǎn)取矩：2-13如圖所示盛水U形管，靜止時(shí)，兩支管水面距離管口均為h，當(dāng)U形管繞OZ軸以等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，求保持液體不溢出管口的最大角速度max。解 由液體質(zhì)量守恒知，I 管液體上上升度與 II 管液體下降高度應(yīng)相等

3、，且兩者液面同在一等壓面上，滿足等壓面方程： 液體不溢出，要求，以分別代入等壓面方程得： 2-16如圖，上部油深h11.0m，下部水深h22.0m，油的重度=8.0kN/m3，求：平板ab單位寬度上的流體靜壓力及其作用點(diǎn)。解 合力作用點(diǎn)：2.18一弧形閘門，寬2m，圓心角=，半徑=3m，閘門轉(zhuǎn)軸與水平齊平，試求作用在閘門上的靜水總壓力的大小和方向。解：（1）水平壓力：（kN） （）（2）垂向壓力：（kN） （）合力：（kN）答：作用在閘門上的靜水總壓力kN，。2-20一扇形閘門如圖所示，寬度b=1.0m，圓心角=45°，閘門擋水深h=3m，試求水對(duì)閘門的作用力及方向解 水平分力： 壓

4、力體體積： 鉛垂分力：合力：方向：第三章 水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3-1在如圖所示的管流中，過流斷面上各點(diǎn)流速按拋物線方程：對(duì)稱分布，式中管道半徑r0=3cm，管軸上最大流速umax=0.15m/s，試求總流量Q與斷面平均流速v。解 總流量： 斷面平均流速：3-3利用皮托管原理測(cè)量輸水管中的流量如圖所示。已知輸水管直徑d=200mm，測(cè)得水銀差壓計(jì)讀書hp=60mm，若此時(shí)斷面平均流速v=0.84umax，這里umax為皮托管前管軸上未受擾動(dòng)水流的流速，問輸水管中的流量Q為多大？（3.85m/s）解 3-4圖示管路由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成。已知dA=200mm，dB=400mm，A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)

5、pA=68.6kPa，B點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)pB=39.2kPa，B點(diǎn)的斷面平均流速vB=1m/s，A、B兩點(diǎn)高差z=1.2m。試推斷流淌方向，并計(jì)算兩斷面間的水頭損失hw。解 假定流淌方向?yàn)锳B，則依據(jù)伯努利方程其中，取 故假定正確。3-5為了測(cè)量石油管道的流量，安裝文丘里流量計(jì)，管道直徑d1=200mm，流量計(jì)喉管直徑d2=100mm，石油密度=850kg/m3，流量計(jì)流量系數(shù)=0.95?，F(xiàn)測(cè)得水銀壓差計(jì)讀數(shù)hp=150mm。問此時(shí)管中流量Q多大？解 依據(jù)文丘里流量計(jì)公式得3-10 水箱中的水從一集中短管流到大氣中，直徑d1=100mm，該處確定壓強(qiáng)p1=0.5atm，直徑d2=150mm，水頭損失

6、忽視不計(jì)，求水頭H。（H=1.27m）解：3-12已知圖示水平管路中的流量qV=2.5L/s，直徑d1=50mm，d2=25mm，壓力表讀數(shù)為9807Pa，若水頭損失忽視不計(jì)，試求連接于該管收縮斷面上的水管可將水從容器內(nèi)吸上的高度h。解 3-13離心式通風(fēng)機(jī)用集流器A從大氣中吸入空氣。直徑d=200mm處，接一根細(xì)玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管中的水上升H=150mm，求每秒鐘吸入的空氣量Q。空氣的密度為1.29kg/m3。解 3-16如圖（俯視圖）所示，水自噴嘴射向一與其交角成60º的光滑平板。若噴嘴出口直徑d=25mm，噴射流量Q=33.4L/s，試求射流沿平板的分流流量Q1

7、、Q2以及射流對(duì)平板的作用力F。假定水頭損失可忽視不計(jì)。 解 v0=v1=v2x方向的動(dòng)量方程：y方向的動(dòng)量方程：3-17水平方向射流，流量Q=36L/s，流速v=30m/s，受垂直于射流軸線方向的平板的阻擋，截去流量Q1=12 L/s，并引起射流其余部分偏轉(zhuǎn)，不計(jì)射流在平板上的阻力，試求射流的偏轉(zhuǎn)角及對(duì)平板的作用力。（30°；456.6kN）解 取射流分成三股的地方為把握體，取x軸向右為正向，取y軸向上為正向，列水平即x方向的動(dòng)量方程，可得：y方向的動(dòng)量方程：不計(jì)重力影響的伯努利方程：把握體的過流截面的壓強(qiáng)都等于當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a，因此，v0=v1=v23-18圖示嵌入支座內(nèi)的一段輸水

8、管，其直徑從d1=1500mm變化到d2=1000mm。若管道通過流量qV=1.8m3/s時(shí)，支座前截面形心處的相對(duì)壓強(qiáng)為392kPa，試求漸變段支座所受的軸向力F。不計(jì)水頭損失。解 由連續(xù)性方程：伯努利方程：動(dòng)量方程：3-3-19在水平放置的輸水管道中，有一個(gè)轉(zhuǎn)角的變直徑彎頭如圖所示，已知上游管道直徑，下游管道直徑，流量m3/s，壓強(qiáng)，求水流對(duì)這段彎頭的作用力，不計(jì)損失。解 （1）用連續(xù)性方程計(jì)算和m/s； m/s（2）用能量方程式計(jì)算m；m kN/m2（3）將流段1-2做為隔離體取出，建立圖示坐標(biāo)系，彎管對(duì)流體的作用力的分力為，列出兩個(gè)坐標(biāo)方向的動(dòng)量方程式，得 將本題中的數(shù)據(jù)代入：=32.27kN=7.95 kN33.23kN 水流對(duì)彎管的作用力大小與相等，方向與