工程流體力學(xué)A(第2學(xué)期離線作業(yè))

2023-2023年第2學(xué)期課程離線作業(yè)課程名稱：工程流體力學(xué)A第1次作業(yè)班級(jí)〔全稱〕：土木工程〔工民建〕2023-16班〔專本〕姓名：陳士生學(xué)號(hào)：13821935西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院福建寧德學(xué)習(xí)中心第一次作業(yè)33.簡述流體的形態(tài)特征和力學(xué)特征。形態(tài)特征：流體隨容器而方圓，沒有固定的形狀。力學(xué)特征：流體主要承受壓力，靜止流體不能承受拉力和剪力。34.一封閉水箱如下圖，金屬測壓計(jì)讀數(shù)Pa，金屬測壓計(jì)中心和容器內(nèi)液面分別比A點(diǎn)高0.5m和1.5m，試求液面的絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)。解：由得水箱液面的相對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)或93.1kPa35.如下圖為測量容器中A點(diǎn)壓強(qiáng)的真空計(jì)。，試求A點(diǎn)的真空壓強(qiáng)及真空度。解：真空計(jì)的測壓管中壓縮空氣內(nèi)壓強(qiáng)變化可忽略不計(jì)。由題意得A點(diǎn)真空壓強(qiáng)及真空度36.如下圖繞鉸鏈C轉(zhuǎn)動(dòng)的自動(dòng)開啟式矩形平板閘門。閘門傾角為，寬度為，閘門兩側(cè)水深分別為和，為防止閘門自動(dòng)開啟，試求轉(zhuǎn)軸C至閘門下端B的距離x。解：為防止閘門自動(dòng)翻開，由理論力學(xué)知必有關(guān)系式中故37.利用檢查井作閉水試驗(yàn)檢驗(yàn)管徑的市政排水管道施工質(zhì)量。排水管堵頭形心高程為256.34m，檢查井中水面高程為259.04m，試求堵頭所受的靜水總壓力大小。解：排水管堵頭形心處的相對(duì)壓強(qiáng)堵頭所受的靜水總壓力38.如下圖盛水〔重度為〕容器由半徑為R的兩個(gè)半球用N個(gè)螺栓連接而成，測壓管水位高出球頂H，試求每個(gè)螺栓所受的拉力F。解：取上半球?yàn)楦綦x體，由，得式中為靜止液體作用在上半球面上的總壓力的鉛垂分力，由上半球面的壓力體計(jì)算得故每個(gè)螺栓所受的拉力為39.如下圖水流流經(jīng)等徑直角彎管。管徑mm，管軸上A、B兩點(diǎn)高差400mm，U形水銀差壓計(jì)讀數(shù)=300mm，管流速度m/s，相對(duì)壓強(qiáng)，，試求相對(duì)壓強(qiáng)和

A、B兩斷面間的機(jī)械能損失。解：由差壓計(jì)原理得由伯努利方程考慮到,得A、B兩斷面間的機(jī)械能損失40.如下圖，為測流需要，在寬度m的平底矩形斷面渠道的測流段，將渠底抬高0.3m。假設(shè)測得抬高前的水深為1.8m，抬高后水面降低0.12m，水頭損失經(jīng)率定按抬高后流速水頭的一半計(jì)算，試求渠道流量。解：上游水深，下游水深據(jù)連續(xù)性方程得〔1〕取圖示基準(zhǔn)面〔0-0〕、過流斷面〔1-1、2-2〕和計(jì)算點(diǎn)〔過流斷面與液面的交點(diǎn)〕，從1→2列伯努利方程〔〕得〔2〕聯(lián)立〔1〕、〔2〕兩式，得故渠道流量第二次離線作業(yè)19.為研究某鐵路蓋板箱涵無壓過流的水力特征，擬取線性比尺進(jìn)行水工模型實(shí)驗(yàn)。原型涵洞的寬度m，高度m，洞內(nèi)設(shè)計(jì)水深m和設(shè)計(jì)流速m/s。試確定模型的幾何尺寸和模型流量。解：〔1〕由給定線性比尺計(jì)算模型各幾何尺寸模型寬模型高模型水深〔2〕按弗勞德準(zhǔn)那么確定模型流速及流量由弗勞德準(zhǔn)那么，得流速比尺，故流速流量20.鋼筋混凝土輸水管道的水力半徑，水以均勻流流過1km長度上的水頭損失，管壁粗糙系數(shù)，試求管中的流速和流量。解：由謝才公式和曼寧公式,得流速流量21.水從封閉容器A經(jīng)直徑、長度的管道流入容器B。容器A內(nèi)水面上的相對(duì)壓強(qiáng)，沿程阻力系數(shù)；局部阻力系數(shù)，進(jìn)口、閥門、彎道、出口，試求管路的通過流量。解：取圖示基準(zhǔn)面〔0-0〕、過流斷面〔1-1、2-2〕及計(jì)算點(diǎn)，從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過河流，如下圖。污水流量，管道沿程阻力系數(shù)，管道進(jìn)口、彎頭和出口的局部阻力系數(shù)分別為，管長，上、下游渠道的流速均為。為防止污物在管中沉積，要求管中流速不得小于，試確定倒虹吸管的管徑及倒虹吸管兩端的水位差。解：據(jù)題意得取標(biāo)準(zhǔn)管徑。管中流速取圖示基準(zhǔn)面〔0-0〕、過流斷面〔1-1、2-2〕及計(jì)算點(diǎn)〔與液面交點(diǎn)〕，從1→2列伯努利方程考慮到，得23.試按水力最優(yōu)條件設(shè)計(jì)一路基排水溝的斷面尺寸。設(shè)計(jì)流量，溝底坡度依地形條件采用，斷面采用邊坡系數(shù)的梯形，并用小片石干砌護(hù)面〔粗糙系數(shù)〕。解：將和代入明渠均勻流根本公式，得取渠道斷面尺寸第三次離線作業(yè)簡述堰流的定義及堰的分類。答：水利工程中為了泄水或引水，常修建水閘或溢流壩等建筑物，以控制河流或渠道的水位及流量。水流受閘門控制而從建筑物頂部與閘門下緣間孔口流出時(shí)，這種水流狀態(tài)叫做閘孔出流。當(dāng)頂部閘門完全開啟，閘門下緣脫離水面，閘門對(duì)水流不起控制作用時(shí)，水流從建筑物頂部自由下泄，這種水流狀態(tài)稱為堰流。工程上通常按照堰坎厚度δ與堰上水頭H的比值大小及水流的特征將堰流分作：1．薄壁堰流：即。2．實(shí)用堰：即。3．寬頂堰流：即。試設(shè)計(jì)一跨越矩形過流斷面的小橋孔徑。河道設(shè)計(jì)流量〔據(jù)水文計(jì)算得)m3/s,橋前允許壅水水深m，橋下鋪砌允許流速m/s，橋下游水深m，選定小橋進(jìn)口形式后知，取動(dòng)能修正系數(shù)