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水力学第二章课后习题答案

水力学第二章课后习题答案
水力学第二章课后习题答案

2.12 密闭容器,测压管液面高于容器内液面h =,液体的密度为850kg/m 3

,求液面压强。

解:08509.807 1.8a a p p gh p ρ=+=+??

相对压强为:15.00kPa 。 绝对压强为:116.33kPa 。

答:液面相对压强为15.00kPa ,绝对压强为116.33kPa 。

2.13 密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2

,压力表中心比A 点高,A 点在水下,,求水面

压强。

解:0 1.1a p p p g ρ=+-

4900 1.110009.807a p =+-?? 5.888a p =-(kPa )

相对压强为: 5.888-kPa 。 绝对压强为:95.437kPa 。

答:水面相对压强为 5.888-kPa ,绝对压强为95.437kPa 。

解:(1)总压力:433353.052Z P A p g ρ=?=??=(kN ) (2)支反力:()111333R W W W W g ρ==+=+??+??总水箱箱

980728274.596W =+?=箱kN W +箱

不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体g ρ?。而支座反力与水体

重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水的实际体积g ρ?。 答:水箱底面上总压力是353.052kN ,4个支座的支座反力是274.596kN 。

2.14 盛满水的容器,顶口装有活塞A ,直径d =,容器底的直径D =,高h =,如活塞上加

力2520N (包括活塞自重),求容器底的压强和总压力。

解:(1)容器底的压强:

2

2520

9807 1.837.7064

D A p p gh d

ρπ

=+=+?=(kPa )

(相对压强) (2)容器底的总压力:

223137.7061029.61444

D D D P Ap D p π

π

==

?=

???=(kN )

答:容器底的压强为37.706kPa ,总压力为29.614kN 。

用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m ,试求水面的压强0p 。

解:()04 3.0 1.4p p g ρ=--

()()5 2.5 1.4 3.0 1.4Hg p g g ρρ=+---

()()()()2.3 1.2 2.5 1.2 2.5 1.4 3.0 1.4a Hg Hg p g g g g ρρρρ=+---+---

()()2.3 2.5 1.2 1.4 2.5 3.0 1.2 1.4a Hg p g g ρρ=++---+--

()()2.3 2.5 1.2 1.413.6 2.5 3.0 1.2 1.4a p g g ρρ=++--?-+--???? 265.00a p =+(kPa )

答:水面的压强0p 265.00=kPa 。

盛有水的密闭容器,水面压强为0p ,当容器自由下落时,求水中压强分部规律。

g

解:选择坐标系,z 轴铅垂朝上。

由欧拉运动方程:10z p

f z

ρ?-=? 其中0z f g g =-+= ∴

0p

z

?=?,0p = 即水中压强分布0p p = 答:水中压强分部规律为0p p =。

圆柱形容器的半径R =15cm ,高H =50cm ,盛水深h =30cm ,若容器以等角速度ω绕z 轴旋转,试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。

解:建立随圆柱容器一起转动的坐标系oxyz ,o 点在水面最低点。

则有:0x p

f x

ρ?-

=? 0y p f y ρ?-=? 0z p

f z

ρ?-

=? 即有:x y z f dx f dy f dz dp ρρρ++=

其中:z f g =-;22

cos x f r x ωθω==;22sin y f r y ωθω==

故有:()

22dp x dx y dy gdz ρωω=+-

()2

2

202

p p gz x

y ρωρ-=-+

+

2

202

p p gz r ρωρ=-+

当在自由面时,0p p =,∴自由面满足2

202z r g

ω=

∴()000p p g z z p gh ρρ=+-=+

上式说明,对任意点()(),,,x y z r z =的压强,依然等于自由面压强0p g ρ+?水深。

∴等压面为旋转、相互平行的抛物面。

答:ω最大为s 时不致使水从容器中溢出。

2.15 装满油的圆柱形容器,直径D =80cm ,油的密度ρ=8013

/m kg ,顶盖中心点装有真

空表,表的读值为4900Pa ,试求:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小和方向;(2)容器以角速度ω=20s r /旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力的大小和方向。

解:(1)∵ 4.9v a p p p '=-=kPa

∴相对压强 4.9a p p p '=-=-kPa

2

24.9 4.90.8 2.464

4

D P pA ππ

==-?

=-?

?=-(kN )

负号说明顶盖所受作用力指向下。

(2)当20ω=r/s 时,压强分布满足()2

2

202

p p gz x

y ρωρ=-+

+

坐顶中心为坐标原点,∴()(),,0,0,0x y z =时,0 4.9p =-kPa

()22202A A P pdA p gz x y dA ρωρ??==-++???

????? 222

200

2D p r d rdr πρωθ??

=

+? ???

??

222

400228D

p r r ρωπ??=+ ???

22

40

4

64

p D D ππωρ

=

+

2

2

40.820801

4.90.84

64

1000

ππ??=-

?+

??

3.98=(kN )

总压力指向上方。

答:(1)容器静止时,作用于顶盖上总压力的大小为2.46kN ,方向向下;(2)容器以角速

度ω=20s r /旋转时,真空表的读值不变,作用于顶盖上总压力为3.98kN ,方向指向上方。

2.16 绘制题图中AB 面上的压强分布图。

解:

2

B

2.23矩形平板闸门AB,一侧挡水,已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深c h=2m,倾角

α=?

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T。

解:(1)解析法。

10009.80721

239.228C C P p A

h g bl ρ=?=?=????=(kN )

3

22212 2.946122sin sin 45sin 45sin C C D C C C bl I h y y h y A bl

αα

=+=+=+==??o

o (m ) 对A 点取矩,当开启闸门时,拉力T 满足:

()cos 0D A P y y T l θ--?=

()2

12sin sin 2sin cos cos C C C

D A h h l l P h P y y T l l αααθ

θ??????+-- ???

????-???

?==? 2

122sin 3.9228cos C l l

P h l αθ?? ?+ ?? ?

??==?31.007=(kN )

当31.007T ≥kN 时,可以开启闸门。

(2)图解法。

压强分布如图所示:

P

A

sin 4512.682A C l p h g ρ??

=-= ???o (kPa )

sin 4526.552B C l p h g ρ??

=+= ???

o (kPa )

对A 点取矩,有1122cos 450P AD P AD T AB ?+?-??=o

∴()12

223cos 45A B A l p l b p p l b l

T l ???+-????=

?o

()2

12.681126.5512.6813cos 45

??+-??

=o

31.009=(kN )

答:开启闸门所需拉力T 31.009=kN 。(kN )

2.24 矩形闸门高h =3m ,宽b =2m ,上游水深1h =6m ,下游水深2h =,试求:(1)作用在闸

门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。

解:(1)图解法。

压强分布如图所示:

∵()()12p h h h h g ρ=---????

()12h h g ρ=-

()6 4.510009.807=-?? 14.71=(kPa )

14.713288.263P p h b =??=??=(kN )

合力作用位置:在闸门的几何中心,即距地面(1.5m,)2

b

处。 (2)解析法。

()()111 1.56 1.5980732264.789P p A g h hb ρ==-?=-???=(kN )

3

2

2

1221124.5 4.54.5 4.512C D C C bh I h y y y A bh ??=+=+=+ ????

()1

20.250.75 4.6674.5

=

?+=(m ) ()222 1.539.80732176.526P p A g h hb ρ==-?=???=(kN )

()22

211111130.75 3.253

C C

D C C C C I I y y y y A y A ??=+

=+=+= ???(m ) 合力:1288.263P P P =-=(kN )

合力作用位置(对闸门与渠底接触点取矩):

()()111222D D D y P P h y P h y =---

()()111222D D D P h y P h y y P

---=

()()

264.7896 4.667176.526 4.5 3.2588.263

?--?-=

1.499=(m )

答:(1)作用在闸门上的静水总压力88.263kN ;(2)压力中心的位置在闸门的几何

中心,即距地面(1.5m,)2

b

处。

矩形平板闸门一侧挡水,门高h =1m ,宽b =,要求挡水深1h 超过2m 时,闸门即可自动开启,试求转轴应设的位置y 。

解:当挡水深达到1h 时,水压力作用位置应作用在转轴上,当水深大于1h 时,水压力作用

位置应作用于转轴上,使闸门开启。

1 1.510009.80710.811.76842h P h g hb ρ?

?=-?=????= ??

?(kPa )

221111.5 1.5562 1.512122D h h y h h h ?

?=-+=+= ??????-? ?

?

?(m )

∴转轴位置距渠底的距离为:2 1.5560.444-=(m )

可行性判定:当1h 增大时12C h y h ??

=-

?

?

?

增大,则C C I y A 减小,即压力作用位置距闸门形越近,即作用力距渠底的距离将大于0.444米。 答:转轴应设的位置y 0.444=m 。

金属矩形平板闸门,门高h =3m ,宽b =1m ,由两根工字钢横梁支撑,挡水面与闸门顶边齐平,如要求两横梁所受的力相等,两横梁的位置1y 、2y 应为多少?

静水总压力:2

310009.807144.13222

h P g hb ρ=??=

???=(kN ) 总压力作用位置:距渠底1

13

h =(m )

对总压力作用点取矩,∵12R R = ∴

122233h y y h -=-,1243

y y h += 设水压力合力为2P

,对应的水深为1h ;22124h h gb gb ρρ=

∴1 2.1213h ==(m ) ∴112

1.4143y h =

=(m ) 214

4 1.414 2.5863

y h y =-=-=(m )

答:两横梁的位置1y 1.414=m 、2y 2.586=m 。

2.25 一弧形闸门,宽2m ,圆心角α=?30,半径R =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:()()

2

2

3sin 30sin 29.80722

x R P g b αρ?=

?=??o

22.066=(kN )

(→) (2)垂向压力:2

11sin cos 122z P V g g R R R ρρπαα?

?==?

-? ??

?

22339.807sin 30cos302122π??

?=?-? ???

o o

7.996=(kN )

(↑)

合力:23.470P =

==(kN )

arctan

19.92z

x

P P θ==o

答:作用在闸门上的静水总压力23.470P =kN ,19.92θ=o 。

2.26 密闭盛水容器,水深1h =60cm ,2h =100cm ,水银测压计读值h ?=25cm ,试求半径R =

的半球形盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。

解:(1)确定水面压强0p 。

01Hg Hg p h g g h h ρρρρ??

=???=??- ???

()10009.8070.2513.60.6=???- 27.460=(kPa )

(2)计算水平分量x P 。

()202x C P p A p h g R ρπ=?=+? ()227.460 1.09.8070.5π=+?? 29.269=(kN )

(3)计算铅垂分力z P 。

33

4140.59.807 2.567326

z R P V g g ππρρ??==??=?=(kN )

答:半球形盖AB 所受总压力的水平分力为29.269kN ,铅垂分力为2.567kN 。

2.27 球形密闭容器内部充满水,已知测压管水面标高1?=,球外自由水面标高2?=,球直

径D =2m ,球壁重量不计,试求:(1)作用于半球连接螺栓上的总压力;(2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力。

Δ

2

Δ

1

解:(1)取上半球为研究对象,受力如图所示。

∵()2

124

z D P V g g πρρ==

??-??

()2

28.5 3.510009.8074

π?=

?-??

154.048=(kN )

∴154.048z T P ==(kN )

(2)取下半球为研究对象,受力如图。

y

∵()()2

2

1228.5 3.510009.807154.0484

4

z D P g ππρ?'=

??-??=

?-??=(kN )

0z z F P T ''=-= 0x y F F ==

答:(1)作用于半球连接螺栓上的总压力为154.048kN ;(2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力0x y F F ==

水力学第二章课后习题测验答案

2.12 密闭容器,测压管液面高于容器内液面h =1.8m ,液体的密度为850kg/m 3,求液面压 强。 解:08509.807 1.8a a p p gh p ρ=+=+?? 相对压强为:15.00kPa 。 绝对压强为:116.33kPa 。 答:液面相对压强为15.00kPa ,绝对压强为116.33kPa 。 2.13 密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A 点高0.4m ,A 点在水下1.5m ,, 求水面压强。 解:0 1.1a p p p g ρ=+- 4900 1.110009.807a p =+-??

5.888a p =-(kPa ) 相对压强为: 5.888-kPa 。 绝对压强为:95.437kPa 。 答:水面相对压强为 5.888-kPa ,绝对压强为95.437kPa 。 解:(1)总压力:433353.052Z P A p g ρ=?=??=(kN ) (2)支反力:()111333R W W W W g ρ==+=+??+??总水箱箱 980728274.596W =+?=箱kN W +箱 不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体g ρ?。而支座反力与水体 重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水的实际体积g ρ?。 答:水箱底面上总压力是353.052kN ,4个支座的支座反力是274.596kN 。 2.14 盛满水的容器,顶口装有活塞A ,直径d =0.4m ,容器底的直径D =1.0m ,高h =1.8m , 如活塞上加力2520N (包括活塞自重),求容器底的压强和总压力。

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中: z被测点在基准面的相对位置高度; p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; p0水箱中液面的表面压强; γ液体容重; h被测点的液体深度。 对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管,应用等压面可得油的比重S0有下列关系: (1.2) 此可用仪器(不用另外尺)直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线? 测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 ,相应容器的真空区域包括以下三部分:

)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真。 )同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0,由式,从而求得γ0。 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛由下式计算 中,为表面张力系数;为液体的容量;d为测压管的内径;h为毛细升高。常温(t=20℃,=7.28dyn/mm,=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小,可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm时,毛细影响可略而不计。另外,当水质,减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机玻璃作测压管时,浸润角较大,其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 过C点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?

《水力学》课后习题答案

第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3 ,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑

y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ,长度20mm ,涂料的粘度μ=0.02Pa .s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==πΘ N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7.两平行平板相距0.5mm ,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动, 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律,得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y

水力学作业答案

水力学作业答案 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

1.1图示为一密闭容器,两侧各装一测压管,右管上端封闭,其中水面高出容器水面3m ,管内液面压强0p 为 78kPa ;左管与大气相通。求: (1)容器内液面压强c p ; (2)左侧管内水面距容器液面高度h 。 解: 0789.83107.4kPa c p p gh ρ=+=+?=右 (2) 107.498 0.959m 9.8 c a p p h g ρ--= == 1.2 盛有同种介质(密度 3A 1132.6kg/m B ρρ==)的两容器,其中心点A 与B 位于同一高程,今用U 形差压计测定A 与B 点之压差(差压计内成油,密度 30867.3kg/m ρ=),A 点还装有一水银测压计。其他有关数据如图题1.2所示。问: (1)A 与B 两点之压差为多少? (2)A 与B 两点中有无真空存在,其值为多少? 解:(1) ()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+ 3A 1132.6kg/m B ρρ== ()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-??= (2)136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-??-??=- 因此A 点存在真空 15,20,4s cm h cm h cm ===

519.995366.18Pa B A p p =+=- 因此B 点也存在真空。 1.3 图示一圆柱形油桶,内装轻油及重油。轻油密度1ρ为3663.26kg/m ,重油密度2ρ为3887.75kg/m ,当两种油重量相等时,求: (1)两种油的深度1h 及2h 为多少? (2)两测压管内油面将上升至什么高度? 解:(1)两种油的重量相等,则 1122gh A gh A ρρ=①,其中A 为容器的截面积。 又有125h h +=② 解①②得1 2.86m h =,1 2.14m h =。 (2)轻油测压管在页面处。 11211222 gh gh p h h h g g ρρρρρρ+'= ==+,其中h '为轻油测压管中液面高度;h 为测压管位置距分界面的距离。 ()1112110.747 2.860.72m h h h h ρρ?? '+-=-=-?= ??? 1.4 在盛满水的容器盖上,加上6154N 的载荷G (包括盖重),若盖与容器侧壁完全密合,试求A 、B 、C 、D 各点的相对静水压强(尺寸见图)。 解:461547839.49Pa 3.1411 A B G p p A ?== ==?? 37839.491109.81227.46kPa C D A p p p gh ρ==+=+???= 1.5 今采用三组串联的U 形水银测压计测量高压水管中压强,测压计顶端盛水。当M 点压强等于大气压强时,各支水银面均位于0-0水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在0-0平面以上的读数为h 。试求M 点得压强。

流体力学实验-参考答案

流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室 静水压强实验

1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 测压管水头指p z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2.当0?B p 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 0?B p ,相应容器的真空区域包括以下三个部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ,由式00h h w w γγ= ,从而求得0γ。 4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体容量;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。常温的水,m N 073.0=σ,30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小,可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= (h 、d 均以mm 计) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,σ减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机下班玻璃作测压管时,浸润角θ较大,其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 5.过C 点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件(4),相对管5

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1 2 6 11答案在作业本 2.12 (注:书中求绝对压强)用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m,试求 水面的压强0p 。 解: ()04 3.0 1.4p p g ρ=-- ()()5 2.5 1.4 3.0 1.4Hg p g g ρρ=+--- ()()()()2.3 1.2 2.5 1.2 2.5 1.4 3.0 1.4a Hg Hg p g g g g ρρρρ=+---+--- ()()2.3 2.5 1.2 1.4 2.5 3.0 1.2 1.4a Hg p g g ρρ=++---+-- ()()2.3 2.5 1.2 1.413.6 2.5 3.0 1.2 1.4a p g g ρρ=++--?-+--???? 265.00a p =+(k Pa ) 答:水面的压强0p 265.00=kPa 。 2-12形平板闸门AB ,一侧挡水,已知长l =2m,宽b =1m,形心点水深c h =2m,倾角α=?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T 。

l b α B A T h c 解:(1)解析法。 10009.80721239.228C C P p A h g bl ρ=?=?=????=(kN ) 3 22221222 2.946 122sin sin 4512sin 45sin C C D C C C bl I h y y h y A bl αα=+=+=+=+=??

2-13矩形闸门高h =3m,宽b =2m ,上游水深1h =6m,下游水深2h =4.5m ,试求:(1)作用在闸门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。 解:(1)图解法。 压强分布如图所示: ∵ ()()12p h h h h g ρ=---???? ()12h h g ρ=-

水力学第二章课后习题答案

2.12 密闭容器,测压管液面高于容器内液面h=1.8m ,液体的密度为850kg/m 3,求液面 压强。 解:P o = P a ,gh = P a 850 9.807 1.8 相对压强为:15.00kPa。 绝对压强为:116.33kPa。 答:液面相对压强为15.00kPa,绝对压强为116.33kPa。 2.13 密闭容器,压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A点高0.4m , A点在水下 1.5m,,求水面压强。 P0 1.5m 1 0.4m A

解: P0 = P a P -1.1 'g 二P a 4900 -1.1 1000 9.807 二p a「5.888 (kPa) 相对压强为:_5.888kPa。 绝对压强为:95.437kPa。 答: 水面相对压强为-5.888kPa,绝对压强为95.437kPa。 3m 解:(1)总压力:Pz=A p=4「g 3 3 = 353.052 (kN) (2)支反力:R 二W总二W K W箱二W箱;?g 1 1 1 3 3 3 =W箱 9807 28 =274.596 kN W箱 不同之原因:总压力位底面水压力与面积的乘积,为压力体Qg。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡,而水体重量为水的实际体积Eg。 答:水箱底面上总压力是353.052kN,4个支座的支座反力是274.596kN。 2.14 盛满水的容器,顶口装有活塞A,直径d =0.4m,容器底的直径D=1.0m,高h

=1.8m ,如活塞上加力2520N (包括活塞自重),求容器底的压强和总压力 解: (1)容器底的压强: P D =P A'gh =252°9807 1.8 =37.706(kPa)(相对压强) /-d2 4 (2)容器底的总压力: P D二Ap D D2 p D12 37.706 10 = 29.614(kN) 4 4 答:容器底的压强为37.706kPa,总压力为29.614kN 。 2.6用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m,试求水面的压强P0。

武大水力学习题第2章 水静力学

第二章水静力学 1、相对压强必为正值。 ( ) 2、图示为一盛水容器。当不计瓶重时, 作用于地面上的力等于水作用于瓶底的总压力。 ( ) 3、静水总压力的压力中心就是受力面面积的形心。 ( ) 4、二向曲面上的静水总压力的作用点就是静水总压力的水平分力与铅直分力的交点。 ( ) 5、一个任意形状的倾斜平面与水面的夹角为α。则该平面上的静水总压力P=ρgy D A sinα。(y D为压力中心D的坐标,ρ为水的密度,A 为斜面面积) () 6、图示为二块置于不同液体中的矩形平板,它们的宽度b,长度L及倾角α均相等,则二板上的静水总压力作用点在水面以下的深度是相等的。 ( ) 7、作用于两种不同液体接触面上的压力是质量力。 ( ) 8、静水压强仅是由质量力引起的。 ( ) 9、在一盛水容器的侧壁上开有两个小孔A、B,并安装一 U 形水银压差计,如图所示。由于A、B 两点静水压强不等,水银液面一定会显示出?h 的差值。 ( ) 10、物体在水中受到的浮力等于作用于物体表面的静水总压力。 ( ) 11、选择下列正确的等压面: ( ) (1) A ? A (2) B ? B (3) C ? C (4) D ? D

12、压力中心是( ) (1) 淹没面积的中心; (2) 压力体的中心;(3) 总压力的作用点;(4) 受压面的形心。 13、平衡液体中的等压面必为( ) (1) 水平面; (2) 斜平面; (3) 旋转抛物面; (4) 与质量力相正交的面。 14、图示四个容器内的水深均为H,则容器底面静水压强最大的是( ) (1) a ; (2) b ; (3) c ; (4) d 。 15、欧拉液体平衡微分方程 ( ) (1) 只适用于静止液体; (2) 只适用于相对平衡液体; (3) 不适用于理想液体; (4) 理想液体和实际液体均适用。 16、容器中盛有两种不同重度的静止液体,如图所示,作用在容器A B 壁面上的静水压强分布图应 为 ( ) (1) a (2) b (3) c (4) d 17、液体某点的绝对压强为 58 kP a,则该点的相对压强为 ( ) (1) 159.3 kP a; (2) 43.3 kP a; (3) -58 kP a (4) -43.3 kP a。 18、图示的容器a 中盛有重度为ρ1的液体,容器b中盛有密度为ρ1和ρ2的两种液体,则两个容 器中曲面AB 上压力体及压力应为 ( ) (1) 压力体相同,且压力相等; (2) 压力体相同,但压力不相等; (3) 压力体不同,压力不相等; (4) 压力体不同,但压力相等。

流体力学实验思考题解答全

流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线? 答:测压管水头指γp Z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压 管水头线指测压管液面的连线。从表1、1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线就是一根水平线。 2、 当0

水力学第二章课后答案

1 2 6 11答案在作业本 2.12 (注:书中求绝对压强)用多管水银测压计测压,图中标高的单位为m , 试求水面的压强0p 。 解: ()04 3.0 1.4p p g ρ=-- 265.00a p =+(kPa ) 答:水面的压强0p 265.00=kPa 。 2-12形平板闸门AB ,一侧挡水,已知长l =2m ,宽b =1m ,形心点水深c h =2m ,倾角α=?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T 。 解:(1)解析法。 10009.80721239.228C C P p A h g bl ρ=?=?=????=(kN ) 2-13矩形闸门高h =3m ,宽b =2m ,上游水深1h =6m ,下游水深2h =4.5m ,试求: (1)作用在闸门上的静水总压力;(2)压力中心的位置。 解:(1)图解法。 压强分布如图所示: ∵ ()()12p h h h h g ρ=---???? 14.71=(kPa ) 14.713288.263P p h b =??=??=(kN ) 合力作用位置:在闸门的几何中心,即距地面(1.5m,)2 b 处。 (2)解析法。 ()()111 1.56 1.5980732264.789P p A g h hb ρ==-?=-???=(kN ) ()120.250.75 4.6674.5 =?+=(m ) ()222 1.539.80732176.526P p A g h hb ρ==-?=???=(kN ) ()22211111130.75 3.253 C C D C C C C I I y y y y A y A ??=+=+=+= ???(m ) 合力:1288.263P P P =-=(kN ) 合力作用位置(对闸门与渠底接触点取矩): 1.499=(m ) 答:(1)作用在闸门上的静水总压力88.263kN ;(2)压力中心的位置在闸门的

水力学实验报告思考题答案(想你所要)..

实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验 成果分析及讨论 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么? 测压管水头线(P-P)沿程可升可降,线坡J P可正可负。而总水头线(E-E)沿程只降不升,线坡J 恒为正,即J>0。这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换。测点5至测点7,管收缩,部分势能转换成动能,测压管水头线降低,Jp>0。测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P<0。而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量,是不可逆的,即恒有h w1-2>0,故E2恒小于E1,(E-E)线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大,即J越大,表明单位流程上的水头损失越大,如图2.3的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加,测压管水头线有何变化?为什么? 有如下二个变化: (1)流量增加,测压管水头线(P-P)总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 ,任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时,Q增大, 就增大,则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大,管道任一过水断面上的总水头E相应减 小,故的减小更加显著。 (2)测压管水头线(P-P)的起落变化更为显著。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时,接近于常数,又管道断面为定值,故Q增大,H亦增大,(P-P)线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题? 测点2、3位于均匀流断面(图2.2),测点高差0.7cm,H P=均为37.1cm(偶有毛细影响相差0.1mm), 表明均匀流同断面上,其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上,测压管水头差为7.3cm,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”,而在急变流断面上其质量力,除重力外,尚有离心惯性力,故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时,测点10、11应舍弃。 4.试问避免喉管(测点7)处形成真空有哪几种技术措施?分析改变作用水头(如抬高或降低水箱的水位)对喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管(测点7)处真空的形成: (1)减小流量,(2)增大喉管管径,(3)降低相应管线的安装高程,(4)改变水箱中的液位高度。

《水力学》第二章答案

第二章:水静力学 一:思考题 2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强 2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z) 2-3答:水头是压强的几何意义表示方法,它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。 绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强,绝对压强是以0为起点,而相对压强是以当地大气压为基准测定的,所以两者相差当地大气压Pa. 绝对压强小于当地大气压时就有负压,即真空。某点负压大小等于该点的相对压强。Pv=p'-pa 2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中,z 表示某点在基准面以上的高度,称为位置水头,g p ρ表示在该点接一根测压管,液体沿测压管上升的高度,称为测压管高度或压强水头,g p z ρ+称为测压管水头,即为某点的压强水头高出基准面 的高度。关系是:(测压管水头)=(位置水头)+(压强水头)。 2-5.等压面是压强相等的点连成的面。等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系,即相对静止或匀速直线运动的状态。 2-6。图中A-A 是等压面,C-C,B-B 都不是等压面,因为虽然位置高都相同,但是液体密度不同,所以压强水头就不相等,则压强不相等。 2-7.两容器内各点压强增值相等,因为水有传递压强的作用,不会因位置的不同

压强的传递有所改变。当施加外力时,液面压强增大了A p ?,水面以下同一高度的各点压强都增加A p ?。 2-8.(1)各测压管中水面高度都相等。 (2)标注如下,位置水头z,压强水头h,测压管水头p. 图2-8 2-9.选择A 2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。因为水作用面的面积不相等,而且作用面的形心点压强大小不同。所以静水压力Pa>Pb. (2)图c 和图d 静水压力大小相等。以为两个面上的压强分布图是相同的,根据梯形压强分布图对应的压力计算式可知大小相等,作用点离水面距离相等。 2-11.(1)当容器向下作加速运动时,容器底部对水的作用力为F=m*(g-a),由牛顿第三定律知水对容器的压力也等于F ,根据p=F/A,知底部的压强 p=)(*)()(a g h h V a g m A a g m -==--ρ水面上相对压强为0,所以作图如a 。 (2)当容器向上作加速运动时,水对容器底部的压力大小为)(a g m F +=,则底部压强大小)()(h g h p A a g m +==+ρ,水面压强为0,作图如b 。 P P

水力学练习题及答案

水力学练习题及参考答案 一、是非题(正确的划“√”,错误的划“×) 1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。(√) 2、图中矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点O重合。(×) 3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。(×) 4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的,当Fr>1为急流。(√) 5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。(×) 6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。(×) 6、达西定律适用于所有的渗流。(×) 7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。(√) 8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。(√) 9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。(√) 10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。(×) 11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 12、陡坡上出现均匀流必为急流,缓坡上出现均匀流必为缓流。(√) 13、在作用水头相同的条件下,孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。(×) 14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等,但底坡不同,因此它们 的正常水深不等。(√) 15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。(√) 16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。(×) 17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。(√) 18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。(×) 19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。(√) 20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。(×) 21、缓坡上可以出现均匀的急流。(√) 22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa,则该点相对压强为-50 kPa。(√) 24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 25、水深相同的静止水面一定是等压面。(√) 26、恒定流一定是均匀流,层流也一定是均匀流。(×) 27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。(√) 28、陡坡上可以出现均匀的缓流。(×) 29、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。(√) 30、当明渠均匀流水深大于临界水深,该水流一定是急流。(×)

流体力学实验思考题解答(全)

流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

水力学闻德荪习题答案第二章

选择题(单选题) 2.1 静止流体中存在:(a ) (a )压应力;(b )压应力和拉应力;(c )压应力和剪应力;(d )压应力、拉应力和剪应力。 2.2 相对压强的起算基准是:(c ) (a )绝对真空;(b )1个标准大气压;(c )当地大气压;(d )液面压强。 2.3 金属压力表的读值是:(b ) (a )绝对压强;(b )相对压强;(c )绝对压强加当地大气压;(d )相对压强加当地大气压。 2.4 某点的真空度为65000Pa ,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为:(d ) (a )65000Pa ;(b )55000Pa ;(c )35000Pa ;(d )165000Pa 。 2.5 绝对压强abs p 与相对压强p 、真空度V p 、当地大气压a p 之间的关系是:(c ) (a )abs p =p +V p ;(b )p =abs p +a p ;(c )V p =a p -abs p ;(d )p =V p +V p 。 2.6 在密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上,其压强关系 为:(c ) (a )1p >2p >3p ;(b )1p =2p =3p ;(c )1p <2p <3p ;(d )2p <1p <3p 。 2.7 用U 形水银压差计测量水管内A 、B 两点的压强差,水银面高差h p =10cm, A p -B p 为: (b )

(a)13.33kPa;(b)12.35kPa;(c)9.8kPa;(d)6.4kPa。 2.8露天水池,水深5 m处的相对压强为:(b) (a)5kPa;(b)49kPa;(c)147kPa;(d)205kPa。 2.9垂直放置的矩形平板挡水,水深3m,静水总压力P的作用点到水面的距离 D y为:(c) (a)1.25m;(b)1.5m;(c)2m;(d)2.5m。 2.10圆形水桶,顶部及底部用环箍紧,桶内盛满液体,顶箍与底箍所受张力之比为:(a) (a)1/2;(b)1.0;(c)2;(d)3。 2.11在液体中潜体所受浮力的大小:(b) (a)与潜体的密度成正比;(b)与液体的密度成正比;(c)与潜体淹没的深度成正比; (d)与液体表面的压强成反比。 2.12正常成人的血压是收缩压100~120mmHg,舒张压60~90mmHg,用国际单位制表示是 多少Pa? 解:∵1mm 3 101.32510 133.3 760 ? ==Pa ∴收缩压:100120mmHg13.33 =kPa16.00kPa 舒张压:6090mmHg8.00 =kPa12.00kPa 答:用国际单位制表示收缩压:100120mmHg13.33 =kPa16.00kPa;舒张压:

流体力学实验思考题解答

流体力学实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

流体力学实验思考题解答

流体力学实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

水力学第二章思考题答案

2.1.恒定流:如果在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变。非恒定流:如果在流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化。均匀流:水流的流线为相互平行的直线。非均匀流:水流的流线不是相互平行的直线。渐变流:水流的流线虽然不是相互平行的直线,但几乎近于平行的直线。急变流:水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小。按运动要素是否彼此平行的直线分为均匀流和非均匀流,而非均匀流按流线的不平行和弯曲程度又分为渐变流和急变流。渐变流重要性质为:过水断面上近似服从静压分布:Z+P/y=C 2.2.此时的A?υ?=A?υ?符合连续方程。两个断面无支流,且上游水位恒定,则下游通过的流量一定,则流量保持平衡,满足该公式。 2.3能量方程:Ζ?+Ρ?/ρg+α?(μ?)2/2g=Ζ?+Ρ?/ρg+α?(μ?)2/2g+hw’。Ζ?:位置水头;Ρ?/ρg:压强水头;(μ?)2/2g:流速水头;Ζ?:单位位能;Ρ?/ρg:单位压能;(μ?)2/2g:单位动能;hw’:水头损失。能量意义:在总流中任意选取两个过水断面,该两断面上液流所具有的总水头若为H?和H?,则:H?=H?+hw。 2.4这些说法都不对。对于理想液体来说,在无支流进去的情况下,其各断面的流量总和是相等的,根据能量方程:Ζ?+Ρ?/ρg+α?(μ?)2/2g=Ζ?+Ρ?/ρg+α?(μ?)2/2g+hw’,及连续方程:A?υ?=A?υ?。可以看出:只要其流量不改变,能量的总和就不会变。则水是由流速大地方向流速小的地方流这种说法就是错误的。总流的动量方程:ΣF=ρQ(Β?υ?-Β?υ?),也说明了这一点。 2.5总水头线:把各断面H=Ζ+Ρ/ρg+α(μ)2/2g描出的点子连接起来得到的线就是总水头线;测压管水头线:把各断面的(Ζ+Ρ/ρg)值的点子连接起来得到的线就是测压管水头线。水力坡度:总水头线沿流程的降低值与流程长度值比;测压管坡度:测压管水头线沿流程的降低值与流程长度值比。均匀流的测压管水头线和总水头线相等。 2.6⑴ΣF中包括表面力和质量力。⑵若果由动量方程求得的力为负值则说明所求的方向与规定的方向相反。

水力学实验报告思考题答案(想你所要)

水力学实验报告思考题答案(想你所要)

实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验 果分析及讨论 压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么? 测压管水头线(P-P)沿程可升可降,线坡J P可正可负。而总水头线(E-E)沿程只降不升,线坡J恒为正,即J>水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换。测点5至测点7,管收缩,部分势能转换成动能,测降低,Jp>0。测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P<0。而据能量方程E1=E2+h w 失能量,是不可逆的,即恒有h w1-2>0,故E2恒小于E1,(E-E)线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大,即J越大流程上的水头损失越大,如图2.3的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在。 量增加,测压管水头线有何变化?为什么? 下二个变化: 流量增加,测压管水头线(P-P)总降落趋势更显著。这是因为测压管水头,任一 的总水头E及管道过流断面面积A为定值时,Q增大,就增大,则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦 任一过水断面上的总水头E相应减小,故的减小更加显著。 测压管水头线(P-P)的起落变化更为显著。 对于两个不同直径的相应过水断面有 为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时,接近于常数,又管道断面为定值,故Q增大,H亦增大,(P-P)化就更为显著。 点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题? 测点2、3位于均匀流断面(图2.2),测点高差0.7cm,H P=均为37.1cm(偶有毛细影响相差0.1mm),表明均 上,其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上,测压管水头差为7.3cm,表明急变流断性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”,而在急变流断面上其质量外,尚有离心惯性力,故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时,测点10、11应舍弃。 问避免喉管(测点7)处形成真空有哪几种技术措施?分析改变作用水头(如抬高或降低水箱的水位)对喉管压强的 几点措施有利于避免喉管(测点7)处真空的形成: 减小流量,(2)增大喉管管径,(3)降低相应管线的安装高程,(4)改变水箱中的液位高度。 显然(1)、(2)、(3)都有利于阻止喉管真空的出现,尤其(3)更具有工程实用意义。因为若管系落差不变,单单降往往就可完全避免真空。例如可在水箱出口接一下垂90弯管,后接水平段,将喉管的高程降至基准高程0—0,比位比压能p/γ得以增大(Z),从而可能避免点7处的真空。至于措施(4)其增压效果是有条件的,现分析如下:

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