《水力學(xué)作業(yè)答案》word版-文庫吧
2024-12-24 08:03 本頁面
【正文】 解 : ① 能量方程可以求解位能、壓能、流速與能量損失。求測壓管高度即求壓強(qiáng)，自然要想到用能量方程。 ② 向未知情況下， 流動(dòng)方向可以假定。 ③ 先求出 21,vv ④ 列能量方程求解 答案 ： gp?2 = (1 流向 2) 。 gp?2 = mH2o (2 流向 1) 2. 如圖所示，從水面保持恒定不變的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大氣，管路由三段直徑不等的管道組成，其過水面積分別是 A1=， A2=， A3=，若水池容積很大，行近流速可以忽略（ v0≈ 0），當(dāng)不計(jì)管路的水頭損失時(shí)，試求：（ 1）出口流速v3 及流量 Q；（ 2）繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。 解 : (1) 因?yàn)椴挥?jì)管路的水頭損失 ,此題為理想流體的流動(dòng)。 ① 因?yàn)槭抢硐肓黧w，作用水頭完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 ② 先解出第 3條管中斷面平均流速，在求流量。 答案： smv / ? smq / 3? （ 2） 繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線步驟： ① 因?yàn)槭抢硐肓黧w，不計(jì)水頭損失，故總水頭線為水平。 ② 計(jì)算各段流速水頭 gv22。 ③ 總水頭線下方減去 1 個(gè) 流速水頭得 測壓管水頭線。（測壓管水頭線及總水頭線圖，略） 3．如圖一管路， A、 B 兩點(diǎn)的高差 Δ z＝ 1m，點(diǎn) A 處直徑 dA=，壓強(qiáng) pA=，點(diǎn) B 處直徑 dB=，壓強(qiáng) pB＝ ，斷面平均流速 VB＝ 。判斷管中水流方向。 解 : 判斷管中水流方向 ,，要從單位重量流體總的機(jī)械能考慮，總是單位重量流體總的機(jī)械能大的位址向單位重量流體總的機(jī)械能曉得的地方。 （ 1）計(jì)算 A 點(diǎn)與 B 點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能。 （ 2）比較 A 點(diǎn)與 B 點(diǎn)單位重量流體總的機(jī)械能的大小。 答案：從 A 流向 B 。 4．在水平安裝的文丘里流量計(jì)上，直接用水銀壓差計(jì)測出水管與喉部壓差 Δ h 為 20cm，已知水管直徑 1d 為 10cm，喉部直徑 2d 為 5 cm，當(dāng)不計(jì)水頭損失時(shí)，求通過流量 Q。 解 : 可以直接用公式 hKQ ?? 求解，也可以流能量方程推導(dǎo)公式求解。 答案： smQ / 3? 5． 為將水庫中水引至堤外灌溉，安裝了一根直徑 d 為 15cm 的虹吸管（如圖），當(dāng)不計(jì)水頭損失時(shí)，問通過虹吸管的流量 Q 為多少？在虹吸管頂部 s 點(diǎn)處的壓強(qiáng)為多少？ （ 題有問題 ） 解 : 此題屬理想流體的水力計(jì)算，作用水頭轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。 s 點(diǎn)處的壓強(qiáng)進(jìn)考慮位能、動(dòng)能壓能之間的轉(zhuǎn)化。 （ 1）列上游水面到管出口間的能量方程求流量， smQ / 3? （ 2）列上游水面到 s 點(diǎn)處的能量方程求 s 點(diǎn)處的壓強(qiáng)， omHgps 25??? 6．一平板閘門寬 b 為 2m，當(dāng)通過流量 Q 為 8m3/s 時(shí)閘前水深 h 為 4m，閘孔后收縮斷面水深 hC為 ，求作用于平板閘門上的動(dòng)水總壓力（不計(jì)摩擦力）。 解 : 此題為用動(dòng)量方程求解作用力。因?yàn)榱髁课粗婕暗竭B 續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程這三大方程的聯(lián)合應(yīng)用。 （ 1）取控制面（脫離體）（上游過流斷面與 CC 斷面之間） （ 2）畫出相對壓強(qiáng)分布圖，全面并分析、計(jì)算外力（上游過流斷面壓力 P1 ， CC 斷面壓力 P2 ，重力沿水流方向的分力為 0，設(shè)平板閘門對水的動(dòng)水總壓力為 R ，方向向左。 （ 3）因?yàn)榱髁课粗攘心芰糠匠糖罅魉佟? （ 4）列出的能量方程由 21,vv 兩個(gè)未知量，用連續(xù)性方程消掉 1 個(gè)未知量。求出流量、流速。 （ 5）列動(dòng)量方程求解作用力。 答案：作用于平板閘門上的動(dòng)水總壓力 R= kN , 方向向右。 7． 如圖溢流壩，上游斷面水深 h1=，下游斷面水深 h2=，略去水頭損失；求水流對2m 壩寬（垂直紙面）的水平作用力。注：上、下游河床為平底，河床摩擦力不計(jì)，為方便計(jì)算取 ρ =1000kg/m3， g=10m/s2。 解 : 此題與上題解完全相同。 答案： R= , 方向向右。 第 5 章 一、選擇題 (略 ) 1. 管道中液體的雷諾數(shù)與（ ）無關(guān)。 A. 溫度 B. 管徑 C. 流速 D. 管長 2. 某圓管直徑 d=30mm，其中液體平均流速為 20cm/s。液體粘滯系數(shù)為 ，則此管中液體流態(tài)為（ ）。 A. 層流 B. 層流向紊流過渡 圓管中紊流的過流斷面流速分布是 （ ） A 呈拋物線分布 B. 呈對數(shù)線分布 D. 呈雙曲線分布 圓管中的層流，其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的（ ） A 倍 流速的（ ）成正比 . A. 一次方 B. 二次方 C. 三次方 D. 四次方 ( ) A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. d/5. 7. 7. 謝才公式中謝才系數(shù)的單位是（ ） A. 無量綱 B. sm21 C. sm23 D. sm2 8. 判斷層流和紊流的臨界雷諾數(shù)是 二、判斷題 (略 ) 1. 層流的沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。 ( ) 2. 壁面光滑的管道一定是水力光滑管。 ( ) 3. 在過流斷面突變處一般發(fā)生局部水頭損失。 ( ) 4. 等直徑 圓管中的層流 ,其過流斷面平均流速是圓管中最大流速的 1/2倍（ ） 5．流體內(nèi)切應(yīng)力方向與流體運(yùn)動(dòng)方向相同。（ ） 6．阻力平方區(qū)內(nèi)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)無關(guān)。（ ） 三、簡答題 1. 圓管中層流與紊流，其流速分布有什么不同？ 答 : 層流為拋物線分布 ,紊流為對數(shù)曲線分布 .(也可以畫圖 ) 2. 簡述尼古拉茲實(shí)驗(yàn)中沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律。 答 : 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)揭示了沿程阻力系數(shù)λ的變化規(guī)律 ,文字表述或數(shù)學(xué)公式表述 . 層流 : (Re)f?? 。水力光滑區(qū) : (Re)f?? 。過渡粗糙區(qū) : )(Re, dKf?? 粗糙區(qū) (阻力平方區(qū) ) : )(dKf?? . ，并說明其層流、紊流的判別標(biāo)準(zhǔn)？ 答 : 管流 : ?vd?Re 2022Re? (層流 ) 2022Re? (紊流 ) 明渠水流 : ?vR?Re 500Re? (層流 ) 500Re? (紊流 ) Re 的物理意義？它為什么能用來判別流態(tài)
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