水力学吴持恭第四版课件2 水静力学
- 格式:ppt
- 大小:3.39 MB
- 文档页数:95
第二章 水静力学水静力学(Hydrostatics )是研究液体处于静止状态时的力学规律及其在实际工程中的应用。
“静止”是一个相对的概念。
这里所谓“静止状态”是指液体质点之间不存在相对运动,而处于相对静止或相对平衡状态的液体,作用在每个液体质点上的全部外力之和等于零。
绪论中曾指出,液体质点之间没有相对运动时,液体的粘滞性便不起作用,故静止液体质点间无切应力;又由于液体几乎不能承受拉应力,所以,静止液体质点间以及质点与固壁间的相互作用是通过压应力(称静水压强)形式呈现出来。
水静力学的主要任务是根据力的平衡条件导出静止液体中的压强分布规律,并根据其分布规律,进而确定各种情况下的静水总压力。
因此,水静力学是解决工程中水力荷载问题的基础,同时也是学习水动力学的基础。
§2-1 静水压强及其特性1.静水压强的定义ΔA ,作用在该面积上的压力为ΔP ,则当ΔA 无限缩小到一点时,平均压强A P ∆∆/便趋近于某一极限值,此极限值便定义为该点的静水压强(Hydrostatic Pressure),通常用符号pdA dP A P p A =∆∆=→∆0lim(2-1) 静水压强的单位为2/m N (Pa(帕))[][]21--=T ML p 。
2.静水压强的特性静水压强具有两个重要的特性:(1)静水压强方向与作用面的内法线方向重合。
在静止的液体中取出一团液体,用任意平面将其切割成两部分,则切割面上的作用力就是液体之间的相互作用力。
现取下半部分为隔离体,如图2-1所示。
假如切割面上某一点M 处的静水压强p 的方向不是内法线方向而是任意方向,则p 可以分解为切应力τ和法向应力p n 。
从绪论中知道,静止的液体不能承受剪切力也不可能承受拉力,否则将平衡破坏,与静止液体的前提不符。
所以,静水压强唯一可能的方向就是和作用面的内法线方向一致。
(2)静水压强的大小与其作用面的方位无关,亦即任何一点处各方向上的静水压强大小相等。
吴持恭水力学考点精讲
(最新版)
目录
1.吴持恭水力学考点精讲概述
2.水力学的基本概念
3.静力学部分的考点精讲
4.动力学部分的考点精讲
5.实际应用案例分析
正文
吴持恭水力学考点精讲主要包括水力学的基本概念、静力学部分的考点精讲、动力学部分的考点精讲以及实际应用案例分析。
水力学是研究水流运动和力学性质的学科,是水利工程、土木工程、海洋工程等专业的重要基础学科。
在水力学中,静力学和动力学是两个重要的部分。
静力学部分主要研究水流的静止状态,包括静水压强、浮力、静止水流的流速和流量等考点。
其中,静水压强是水力学中的基本概念之一,它是指水在某一点上的压力。
浮力是静力学中的重要考点之一,它是指物体在液体中受到的向上的浮力。
动力学部分主要研究水流的运动状态,包括水流的速度、压力、流量等考点。
其中,水流的速度是动力学中的基本概念之一,它是指水在某一点上的流速。
压力是动力学中的重要考点之一,它是指水在某一点上的压力。
吴持恭水力学考点精讲还包括实际应用案例分析,这些案例分析可以帮助学生更好地理解水力学的概念和应用。
例如,在实际应用中,水力学可以用于水坝设计、水流控制、水污染治理等方面。
水力学课后习题答案0 绪论0.1 ρ=816.33kg/m 3 0.2 当y =0.25H 时Hu dy dum 058.1≈ 当y=0.5H 时Hu dy dum 84.0≈ 0.4 f = g0.5 h 的量纲为[L] 0.6 F f =184N0.7 K=1.96×108N/m 2 dp=1.96×105N/m 21 水静力学1.1 Pc=107.4KN/m 2 h=0.959m1.2 P B -P A =0.52KN/m 2 P AK =5.89KN/m 2 P BK =5.37KN/m 21.3 h 1=2.86m h 2=2.14m 内侧测压管内油面与桶底的垂距为5m ,外侧测压管内油面与桶底的垂距为4.28m 。
1.4 Pc=27.439KN/m 2 1.5 P M =750.68h KN/m 2 1.6 P 2-p 1=218.05N/m 21.7 γ=BA Br A r B A ++1.8 P=29.53KN 方向向下垂直底板 P =0 1.9 W=34.3rad/s W max =48.5rad/s1.10 a=Lh H g )(2-1.12 当下游无水 P ξ=3312.4KN(→) P 2=862.4KN(↓)当下游有水 P ξ=3136KN(→) P 2=950.6KN(↓) 1.13 T=142.9KN1.14 当h 3=0时T=131.56KN 当h 3=h 2=1.73m 时 T =63.7KN 1.15 0-0转轴距闸底的距离应为1.2m1.16 P=4.33KN L D =2.256m(压力中心距水面的距离) 1.17 P=567.24KN1.19 P =45.54KN 总压力与水平方向夹角φ=14º28´ 1.20 P ξ=353KN P ζ=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 δ=1.0cm 1.23 F=25.87KN (←)2 液体运动的流束理论2.1 Q=211.95cm 3/s V =7.5cm/s 2.2 h w =3.16m 2.3γ2p =2.35m2.4 P K 1=63.8KN/m 2 2.5 Q=0.00393m 3/s 2.6 Q=0.0611m 3/s 2.7 μ=0.985 2.8 Q=0.058m 3/s2.9 S 点相对压强为-4.9N /cm 2,绝对压强为4.9N/cm 2 2.10 V 3=9.9m/s Q=0.396m 3/s 2.11 R ξ=391.715KN(→)2.12 R=3.567KN 合力与水平方向夹角β=37º8´ 2.13 R ξ=98.35KN(→) 2.14 R ξ=2988.27KN(→) 2.15 R ξ=1.017KN(←) 2.16 R ξ =153.26KN(→)2.17 α=2 34=β2.18 F=Rmv 22.19 Q=g 2μH 2.5 2.20 F=C d L222ρμ2.21 m p A44.2=γm p B44.4=γ2.22 Q 1=+1(2Q cos )α )c o s 1(22α-=QQ 2.23 R=2145KN α=54º68´ 2.24 m=3.12kg2.25 T 充=24分34秒 T 放=23分10秒3. 液流型态及水头损失3.1 d 增加,Re 减小 3.2 R e =198019.8>2000 紊流 3.3 R e =64554>500紊流 3.4 cm 0096.00=δ 3.5320=u v 当时v u x = h y m 577.0≈ 3.6 Q3min1654.0m =/s 20/24.33m N =τ3.7 当Q=5000cm 3/s 时,Re=19450紊流2.00=∆δ 光滑管区027.0=λ当Q =20000cm 3/s 时 Re=78200紊流775.00=∆δ 过渡粗糙区026.0=λ当Q =200000cm 3/s 时 Re=780000紊流1.70=∆δ 粗糙区 023.0=λ若l =100m 时Q =5000 cm 3/s 时 h f =0.006m Q=2000 cm 3/s 时 h f =0.09m Q =200000 cm 3/s 时 h f =7.85m 3.8 λ=0.042 3.9 n=0.011 3.10 ξ=0.29 3.11 Q=0.004m 3/s 3.12 ∆h=0.158m 3.13 Z=11.1m3.14 ξ=24.74 有压管中的恒定流4.1 当n=0.012时Q=6.51 m3/s 当n=0.013时Q=6.7m3/s当n=0.014时Q=6.3 m3/s4.2 当n=0.0125时Q=0.68 m3/s 当n=0.011时Q=0.74 m3/s当n=0.014时Q=0.62 m3/s=0.0268 m3/s Z=0.82m4.3 Qm ax4.4 当n=0.011时H=7.61 m 当n=0.012时H=7.0 m4.5 H t=30.331m=5.1m4.6 n取0.012 Q=0.5 m3/s hm axv=21.5m水柱高4.7 n取0.0125时HA4.8 Q1=29.3L/s Q2=30.7L/s ∇=135.21m4.9 H=0.9m4.10 Q2=0.17 m3/s Q3=0.468 m3/s4.11 Q1=0.7 m3/s Q2=0.37 m3/s Q3=0.33 m3/s4.12 H1=2.8m=10.57KN/m24.13 Q=0.0105 m3/s PB4.14 Q1=0.157 Q25 明渠恒定均匀流5.1 V=1.32m/s Q=0.65 m3/s5.2 Q=20.3 m3/s5.3 Q=241.3 m3/s5.4 h=2.34m5.5 h=1.25m5.6 b=3.2m5.7 b=71m V=1.5 m/s大于V不冲=1.41 m/s 故不满足不冲流速的要求5.8 当n=0.011时i=0.0026 ∇=51.76m当n=0.012时i=0.0031 当n=0.013时i=0.0036当n=0.014时i=0.00425.9 i=1/3000 V=1.63m/s<V允满足通航要求5.10 n=0.02 V=1.25m/s5.11 当n=0.025时b=7.28m h=1.46m当n=0.017时b=6.3m h=1.26m当n=0.03时b=7.8m h=1.56m5.12 h f=1m5.13 Q=4.6 m3/s5.14 Q=178.2m3/s5.15 h m=2.18m b m=1.32m i=0.000365.162∇=119.87m Q1=45.16m3/s Q2=354.84 m3/s6 明渠恒定非均匀流6.1 V w=4.2m/s Fr=0.212 缓流6.2 h k1=0.47m h k2=0.73m h01=0.56m> h k1缓流h02=0.8m> h k2缓流6.3 h k=1.56m V k=3.34m/s V w=5.86m/s h k > h0缓流V w>V缓流6.5 i K=0.00344> i缓坡6.7 L很长时,水面由线为C0、b0 b2型。