《水力学》作业题参考答案解读课件.ppt

1、水力学水力学作业题参考答案作业题参考答案第3章-2-n第第1 1章章 绪论绪论第3章-3-第第1 1章章 绪论绪论 作业作业解：620.0055.88 10m /s850（）第3章-4-第第1章章 绪论绪论 作业作业99/0.1%0.1%1.860.538 10/1%1%18.60.538 10dV VKdPdV VdPKdV VPMPadV VPMPa 当当解：假定压强为解：假定压强为0.5MPa。第3章-5-第第1 1章章 绪论绪论 作业作业0-40-1/10=0.14 101.75vvvdV VdTCCdVdTVL时，解：解：第3章-6-n第第2 2章章 水静力学水静力学第3章-7-第第

2、2章章 水静力学水静力学 作业作业01.14900 1.1 1000 9.815.89kPaaaapppgpp（）解：解： 相对压强为：相对压强为： -5.89（kPa）绝对压强为：绝对压强为： 98-5.89=92.11（kPa）第3章-8-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业不同之原因：不同之原因：总压力为底面水压力与面总压力为底面水压力与面积的乘积，为压力体积的乘积，为压力体 。而支座反力与水。而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积的重量为水的实际体积的重量 。解：（解：（1）总压力：）总压力：（2）支反力：）支反力：43 33

3、52.8 kZPA pg （ N）1 1 1 3 3 39807 28274.7RWWWWgWWkN 总水箱箱箱箱第3章-9-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业02.3 1.22.5 1.22.5 1.43.0 1.4265.098265.0363aHgHgappggggpkPa解：解：第3章-10-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业ABgh1gh1gh1gh2ABg(h2-h1)g(h2-h1)ABgh解：解：第3章-11-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业KNFlFlhABFOAyFABFADFFAyIyyDKpapaAghFTTcTDPTPTcccDcP52.139 45co

4、s)245sin(475. 2(5 .17645cos)(45cos A42. 43245sin33212145sin35 .176176526)23(3807. 910003解得：则有：即：，有点取力矩分别对，则水的作用力和拉力设所需拉力为点：水作用力的作用点为小为：水对闸门的的作用力大解：解：第3章-12-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业解：解：第3章-13-第第2章章 水静力学水静力学 作业作业021()76.1Hgphgg hhKPa （）2059.74xoPpApRKN334140.59.8072.56326zRPVggKN解：（1）确定半圆中心压强）确定半圆中心压强P0（kP

5、a）（2）计算水平分量）计算水平分量Px（3）计算铅垂分力）计算铅垂分力Pz第3章-14-n第第3 3章章 水动力学水动力学第3章-15-第第3章章 水动力学水动力学 作业作业44421033xxxxxxyzuuuuauuuxyxyxytxyz551100033yyyyyxyzuuuuauuuyytxyz33312033zzzzzxyzuuuuauuuxyxyxytxyz421161,2,31 2m /s33xa （）521321,2,32m/s33ya（）322161,2,31 2m/s33za （）222213.06 m/sxyzaaaa（）解：（解：（1）第3章-16-n（2）二维运动，

6、空间点的运动仅与、坐）二维运动，空间点的运动仅与、坐标有关；标有关；n（3）为恒定流动，运动要素与无关；）为恒定流动，运动要素与无关；n（4）非均匀流动。）非均匀流动。第3章-17-第第3章章 水动力学水动力学 作业作业解：解：找到基准面找到基准面0-0，当阀门打开时，当阀门打开时，水流动，此时，从水流动，此时，从1-1到到2-2列能量方程列能量方程221122121 222wpvpvzzhgg2111212.14m,0,09.8072vpzpg221 205.5kPa0wzph，25.6/vm s22325.60.050.011/44Qvdms第3章-18-解：解：找到基准面找到基准面226

7、3004.8929.8072 9.807AAAApvHzmg22B1.5401.55.6929.8072 9.807BBBpvHzmg22BABA0.41.56/0.2dvvm sdBAHHBAABh第第3章章 水动力学水动力学 作业作业第3章-19-水h汞u第第3章章 水动力学水动力学 作业作业3222 9.807 12.6 60 103.85(/ )Hgghpum s解：解：第3章-20-n5、为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径、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，流量计喉管直径流量计喉管直径D2=100mm，石油密度，石油密度=850kg/

8、m3，流量计流量系数，流量计流量系数=0.95。现测得水银压差计读数。现测得水银压差计读数hp=150mm，问此时管中流量，问此时管中流量Q是多少。是多少。d1d2hp第第3章章 水动力学水动力学 作业作业第3章-21-Hd1d21D2D第第3章章 水动力学水动力学 作业作业第3章-22-第第3章章 水动力学水动力学 作业作业Dd2D第3章-23-v2假设喷嘴对水流作用力为假设喷嘴对水流作用力为F F，方向向左。，方向向左。对水流喷嘴作用力为对水流喷嘴作用力为F FR R为为F F的作用力与反作用力。的作用力与反作用力。第3章-24-n第第5 5章章 水头损失水头损失第3章-25-第第5章章

9、水头损失水头损失 作业作业第3章-26-第第5章章 水头损失水头损失 作业作业第3章-27-第第5章章 水头损失水头损失 作业作业2244 16.30.256/0.153600Qvm sd220.256 0.15Re1921.6423000.264Re646410000.2560.743Re21921.640.152 9.8fvdl vhmdg，层流解：解：第3章-28-第第5章章 水头损失水头损失 作业作业第3章-29-B、海曾威廉公式法、海曾威廉公式法查表查表5-4，取，取 CHW = 95，算得相对粗糙，算得相对粗糙0.1290.1291.8520.1481.8520.148HW128.

10、743128.743 0.30.04495603600DCQ（）计算沿程水头损失计算沿程水头损失22f6000.2360.0440.25m20.319.6lhDgv第3章-30-第第5章章 水头损失水头损失 作业作业222221.89 2 9.8112.831.7mmvhghgv 由有第3章-31-n13、水管直径为、水管直径为D=50mm，两测点间相距，两测点间相距l=15m，高差，高差3m，通过流量，通过流量Q=6L/s，水银压差计读值为，水银压差计读值为h=250mm，试求管道的沿程阻力系数。试求管道的沿程阻力系数。第第5章章 水头损失水头损失 作业作业第3章-32-第第5章章 水头损失

11、水头损失 作业作业smdQAQv/3 . 81 . 04065. 0422lhH0000022(3)22lfml vvhhhdgg弯阀2222208.3(3)30.0423 0.8 0.2638.92220.12 9.8ll vvlvH hmd ggdg 弯阀弯阀（）解：解： 列列1-1、2-2两断面的伯努利方程两断面的伯努利方程则则(课本后的答案为课本后的答案为43.9m)第3章-33-第第5章章 水头损失水头损失 作业作业解：以解：以0-0截面为基准面，列截面为基准面，列1-1、 2-2截面的伯努利方程截面的伯努利方程lhgvH2000021gvgvDdgvDdgvhgvdlgvDlgvd

12、lhhhhmfmfl22)1 (5 . 02)1 (2222222121222122221212221阀进第3章-34-gvgvDdgvDdgvgvdlgvDlgvdlgvhgvHl22)1 ( 5 . 02)1 (2222222221212221222212122212121阀进1222vDdv 则则由连续方程可得由连续方程可得，代入上式，得，代入上式，得2124222152242221522422252251(1)0.5(1)2252/ 1(1)0.5(1)25100100 0.050.050.052 9.8 12/ 10.030.030.5(1)0.5 (120.050.20.20.lv

13、HhgvllddddDDDglldddvgHdDDD进阀进阀2)5 =1.22/2m ssLsmdvQ/4 . 2/104 . 205. 0422. 1434221第3章-35-第3章-36-n第第6 6章章 有压管流有压管流第3章-37-n1、虹吸管将、虹吸管将 A池中的水输入池中的水输入 B池，已知两池水面高差池，已知两池水面高差 H=2m，水管的最大超高，水管的最大超高h=1.8m，管道长度分别为，管道长度分别为 l1=3m, l2=5m,管径管径D=75mm，沿程阻力系数，沿程阻力系数=0.02，局部阻力系，局部阻力系数：进口数：进口en0.5，转弯，转弯b0.2，出口，出口ex1。试

14、求流量。试求流量Q及管道最大超高断面的真空度及管道最大超高断面的真空度hv。第第6章章 有压管流有压管流 作业作业sLsmgHdllAgHdlAvAQ/13.14/01413. 028 . 920 . 12 . 05 . 0075. 05302. 0075. 042)(23232121smdAQv/2 . 3075. 001413. 04401413. 022解：简单短管道水力计算特点，应用公式有解：简单短管道水力计算特点，应用公式有: :第3章-38-lhgvgpz2021cpp1222122()2223.233.21.8(0.020.50.2)3.112 9.80.0752 9.8clab

15、plvvvzhhgggdgm列断面列断面0-00-0、1-11-1伯努利方程伯努利方程又又 第3章-39-第第6章章 有压管流有压管流 作业作业第3章-40-smdlgHvgvdlhgvzzHhgvzzll/29. 4)48. 0412. 0215. 08003. 01 (188 . 92)1 (22)1 (220002221221sdvVt33015. 0429. 425422解：列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程解：列水塔液面及管道出流断面的伯努利方程第3章-41-第第6章章 有压管流有压管流 作业作业第3章-42-100000212.29800MpHHmg251125251252225

16、25222212121288 0.03 102484/9.80.188 0.03 20155/9.80.2()12.268 /2484 155lSsmgdlSsmgdHS QS QSS QHQL sSS解：可将本题看成简单长管串联的水力计算，不计流速水解：可将本题看成简单长管串联的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。则作用水头头和局部水头损失。则作用水头注：课本答案为注：课本答案为58L/s，可能存在错误。，可能存在错误。第3章-43- 由于不计由于不计流速水头和局部水头损失，故其总水头线流速水头和局部水头损失，故其总水头线与测压管水头线重合，并且坡度沿流程不变的直线。与测压管水头线重合，并

17、且坡度沿流程不变的直线。具体结果如下图所示。具体结果如下图所示。第3章-44-qB第第6章章 有压管流有压管流 作业作业第3章-45-解：属简单长管道的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。解：属简单长管道的水力计算，不计流速水头和局部水头损失。 Q1=qA+qB+QC=10+5+10=25L/s Q2=qB+QC=5+10=15L/s Q3=QC=10L/s H= a1l1Q12+ a2l2Q22+ a3l3 Q3 2 各管段的曼宁公式比阻由表各管段的曼宁公式比阻由表6-1查得，代入上式查得，代入上式 H=9.33500.0252+434500.0152+3751000.012=10.1m第

18、3章-46-第第6章章 有压管流有压管流 作业作业lgHdgHdlAQ5422后后QQQalalSSQQ211211221解：本题属简单管道的水力计算。并联前：解：本题属简单管道的水力计算。并联前：并联后：并联后：第3章-47-2222124521后后后后alQQalalQalQalQH26. 11016410105455252lgHdlHdgQQlHdgalHQ前后后又有又有第3章-48-n第第7 7章章 明渠流动明渠流动第3章-49-n1、梯形断面土渠，底宽、梯形断面土渠，底宽b3m，边坡系数，边坡系数m2，水，水深深h=1.2m，底坡，底坡i=0.0002， 渠道受到中等养护，粗糙渠道受

19、到中等养护，粗糙系数系数n=0.025，试求通过流量，试求通过流量Q。第第7章章 明渠流动明渠流动 作业作业21.23 1.2 26.48Ah bhmm22222132 1.258.367bhhmbhmm 0.7745ARm0.025n 2133616.48 0.77450.00023.1/0.025QRRiAmsn解：解： 第3章-50-n2、修建混凝土砌面的矩形渠道，要求通过流量、修建混凝土砌面的矩形渠道，要求通过流量Q=9.7m3s，底坡底坡 i=0.001，粗糙系数，粗糙系数n=0.013，试按水力最优断面设计断，试按水力最优断面设计断面尺寸。面尺寸。第第7章章 明渠流动明渠流动 作业

20、作业2bh22Abhh24bhh2242hhRh231QARin23222hnQhi8311330.013 9.73.165220.001nQhi1.54hm3.08bm解：解： 对矩形断面，水力最优断面满足对矩形断面，水力最优断面满足有有迭代法迭代法第3章-51-n3、修建梯形断面渠道，要求通过流量、修建梯形断面渠道，要求通过流量Q1m3/s，渠道，渠道边坡系数边坡系数m=1.0，底坡，底坡i=0.0022， 粗糙系数粗糙系数n0.03，试按不冲允许流速试按不冲允许流速vmax=0.8m/s，设计断面尺寸。，设计断面尺寸。第第7章章 明渠流动明渠流动 作业作业2max11.250.8QAmv23max1vRivn2max3120.03 0.80.5020.0022n vRi0.366Rm21.25Ahbmh220.36621hbmhRbhm解：解：有有 得得有有 第3章-52-21.252 23.42hbhbh21.870.6840hh0.51.37h22.455b2bm0.5hm即有即有 解得：解得：