水力学第三版课后答案

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【篇一：[工程流体力学(水力学)]__禹华谦1-10章习题解答】

．20℃的水2.5m3，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?1v1??2v2又20℃时，水的密度?1?998.23kg/m380℃时，水的密度?2?971.83kg/m3 ?v2?

?1v1

?2.567m93 ?2

则增加的体积为?v?v2?v1?0.0679m3

1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度?增加15%，重度?减少10%，问此时动力粘度?增加多少（百分数）？

[解] ??????(1?0.15)?原(1?0.1)?原

?1.035?原?原?1.035?原 ?

???原1.035?原??原

??0.035 ?原?原

此时动力粘度?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u?0.002?g(hy?0.5y2)/?，式中?、?分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求h?0.5m时渠底（y=0）处的切应力。 [解] ?

du

?0.002?g(h?y)/? dy

du

?0.002?g(h?y) dy

????

当h=0.5m，y=0时

??0.002?1000?9.807(0.5?0)

?9.807pa

[解] 木块重量沿斜坡分力f与切力t平衡时，等速下滑

mgsin??t??a

du dy

??

mgsin?5?9.8?sin22.62

?

u1a0.4?0.45??0.001

??0.1047pa?s

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???绘出切应力沿y方向的分布图。

[解]

du

，定性dy

第二章 流体静力学

2-1．一密闭盛水容器如图所示，u形测压计液面高于容器内液面h=1.5m，求容器液面的相对压强。

[解] ?p0?pa??gh

?pe?p0?pa??gh?1000?9.807?1.5?14.7kpa

2-2．密闭水箱，压力表测得压强为4900pa。压力表中心比a点高0.5m，a点在液面下1.5m。

求液面的绝对压强和相对压强。

[解] pa?p表?0.5?g

p0?pa?1.5?g?p表??g?4900?1000?9.8??4900pa ??p0?pa??4900?98000?93100pa p0

2-3．多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。

[解] p0??水g(3.0?1.4)??汞g(2.5?1.4)??水g(2.5?1.2)?pa??汞g(2.3?1.2)

p0?1.6?水g?1.1?汞g?1.3?水g?pa?1.1?汞g

p0?pa?2.2?汞g?2.9?水g?98000?2.2?13.6?103?9.8?2.9?103?9.8?362.8kpa

2-4． 水管a、b两点高差h1=0.2m，u形压差计中水银液面高差h2=0.2m。试求a、b两点的压强差。（22.736n／m2）

[解] ?pa??水g(h1?h2)?pb??水银gh2

?pa?pb??水银gh2??水g(h1?h2)?13.6?103?9.8?0.2?103?9.8?(0.2?0.2)?22736pa

2-5．水车的水箱长3m,高1.8m，盛水深1.2m，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度a的允许值是多少？

[解] 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为：z0??

ax g

l

??1.5m时，z0?1.8?1.2?0.6m，此时水不溢出 2gz9.8?0.6

?a??0???3.92m/s2

x?1.5

2-6．矩形平板闸门ab一侧挡水。已知长l=2m，宽b=1m，形心点水深hc=2m，倾角?=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。

当x??

[解] 作用在闸门上的总压力：

p?pca??ghc?a?1000?9.8?2?2?1?39200n

1

?1?23

j2

作用点位置：yd?yc?c???2.946m ?

ycasin45?2?1sin45?

hl22

?ya?c????1.828m

sin?2sin45?2

?t?lcos45??p(yd?ya)

p(yd?ya)39200?(2.946?1.828)

??30.99kn

lcos45?2?cos45?

t?

[解] 左侧水作用于闸门的压力：

hh1

fp1??ghc1a1??g1??b

2sin60?

右侧水作用于闸门的压力：

hh2

fp2??ghc2a2??g2??b ?

2sin60

1h11h2

?fp1(x?)?f(x?) p2

3sin60?3sin60?

hh11h1h2h21h2

??g1?b(x?)??g?b(x?)

2sin60?3sin60?2sin60?3sin60?

1h11h22

?h12(x?)?h(x?) 2??

3sin603sin601210.42

?22?(x?)?0.4?(x?)

3sin60?3sin60?

?x?0.795m

门的作用力及方向

[解] 水平分力：

h3.0

fpx??ghcax??g?h?b?1000?9.81??3?44.145kn

22

压力体体积：

v?[h(

h12?h2

?h)?h]?()sin45?28sin45?

312?32

?[3?(?3)??3]?() ??

sin4528sin45?1.1629m3

铅垂分力：

fpz??gv?1000?9.81?1.1629?11.41kn

【篇二：水力学课后计算题及答案解析】

>第一章 绪论

1-1．20℃的水2.5m，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?1v1??2v2又20℃时，水的密度?1?998.23kg/m380℃时，水的密度?2?971.83kg/m3 ?v2?

3

?1v1

?2.5679m3 ?2

则增加的体积为?v?v2?v1?0.0679m3

1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度?增加15%，重度?减少10%，问此时动力粘度?增加多少（百分数）？ [解] ?

?????(1?0.15)?原(1?0.1)?原

?1.035?原?原?1.035?原

???原1.035?原??原

???0.035

?原?原

此时动力粘度?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u?0.002?g(hy?0.5y)/?，式中?、

2

?分别为水的密度和动力粘度，h为水深。试求h?0.5m时渠底（y=0）处的切应力。

[解] ?

du

?0.002?g(h?y)/? dy

du

002?g(h?y) dy

????

当h=0.5m，y=0时

??0.002?1000?9.807(0.5?0)

?9.807pa

2

速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚1cm，斜坡角22.62 （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

mgsin??t??a

du

dy

??

mgsin?5?9.8?sin22.62

?

a0.4?0.45??0.001

??0.1047pa?s

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???性绘出切应力沿y方向的分布图。 [解]

du

，定dy

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?=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] ?a??dl?3.14?0.8?10?3?20?10?3?5.024?10?5m2

?fr??

u50

a?0.02??5.024?10?5?1.01n ?3h0.05?10

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

???/

du dy

0.25?3

?4?10pa?s ?3

0.5?10

???2/

1-8．一圆锥体绕其中心轴作等角速度??16rad

旋转。锥体与固定壁面间的距离?=1mm，

用??0.1pa?s的润滑油充满间隙。锥体半径r=0.3m，高h=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。（39.6n〃m）

[解] 取微元体如图所示

微元面积：da?2?r?dl?2?r?切应力：???

dh

cos?

du?r?0

??

dy?

阻力：dt??da 阻力矩：dm?dt?r

m??dm??rdt??r?

da

第二章 流体静力学

2-1．一密闭盛水容器如图所示，u形测压计液面高于容器内液面h=1.5m，求容器液面的相对压强。

[解] ?p0?pa??gh

?pe?p0?pa??gh?1000?9.807?1.5?14.7kpa