下载文档原格式
2014西南大学《水力学》作业答案第一次作业[单选题]图示为一水平弯管，管中流量不变，在过水断面A—A内外两侧的1、2两点处各装一根测压管，则两测压管水面的高度h1与h2的关系为A：① h1>h2 B：② h1=h2 C：③ h1<h2 D：④不定参考答案：C[判断题]矩形面板所受静水总压力的作用点与受压面的形心点 O重合参考答案：错误[单选题]圆管紊流中的上临界雷诺数（）A：是紊流转变为层流时的雷诺数B：是层流和紊流的主要判别参数C：等于2300D：对流态判别作用不大参考答案：D[判断题]恒定不可压缩流体运动在三个坐标方向的线变形速度之和为零。
参考答案：正确1、如图所示：水箱一侧接一串联管道，已知末端管径d=0.2m，流速v=5m/s，分流量q=0.2m3/s，则水箱出流量Q为 0.357 m3/s。
2、水平射流流量为Q、以速度v射向固定平板，则射流对平板的水平作用力F为 F=ρQ βv (方向水平向右)。
3、明渠均匀流的力学特征是重力沿流程的分量=边壁摩阻力。
4、圆管层流沿程水头损失系数λ的计算公式为λ＝64/Re 。
5、有一水平分叉管中液流流动如图示，已知Q2=Q3=0.5Q1，A2=A3=0.5A1，各断面形心位于同一水平面内，取α1=α2=α3，忽略水头损失，则2—2断面的形心点压强p2与1—1断面形心点压强p1的关系为等于。
6、图示容器内液面压强p0为 1.113×105 P a。
7、当管道尺寸及粗糙度一定时，随着流量的加大，紊流流区的变化是光滑区→过渡粗糙区→粗糙区。
8、紊流过水断面上的流速分布比层流过水断面上的流速分布均匀。
9、作层流运动的牛顿流体，其层间切应力为τ＝μ∂u/∂y 。
1、0.3572、F=ρQβv (方向水平向右)3、重力沿流程的分量=边壁摩阻力4、λ＝64/Re5、等于6、1.113×1057、光滑区→过渡粗糙区→粗糙区8、均匀9、τ＝μ∂u/∂y第二次作业1、下列说法中，正确的说法是（ B ）A：理想不可压均质量重力流体作定常或非定常流动时，沿流线总机械能守恒B：理想不可压均质重力流体作定常流动时，沿流线总机械能守恒C：理想不可压均质重力流体作非定常流动时，沿迹线总机械能守恒D：理想可压缩重力流体作非定常流动时，沿流线总机械能守恒2、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
水力学 作业2-1 设水管上安装一复式水银测压计，如图所示。
试问测压管中1—2—3—4水平液面上的压强p 1、p 2、p 3、p 4中哪个最大?哪个最小?哪些相等？题2-1图解: 静止重力液体中任一水平面都是等压面。
另外，静止的两种互不混杂的重力液体(如水和水银)的交界面亦是等压面（1）在2号柱的水与水银交界面的水平线上，与1号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有h p p Hg γ+=112h p p O H 2212γ+= 则h p p O H Hg )(212γγ-+=因为，O H Hg 2γγ>，所以12p p >（2）在3号柱的水与水银面的水平线上，与2号柱该水平线上水面的压强相等，显然,32p p =（3）在4号柱的水与水银面的水平线上，与3号柱该水平线上水银面的压强相等，该线到给定水平线距离为h ，有 h p p Hg γ+=334h p p O H 2434γ+= 则h p p O H Hg )(234γγ-+=因为，O H Hg 2γγ>，所以34p p >因此，1234p p p p >=>。
解这种题目时要注意：公式（1－8）只能应用于连续分布的同一种液体中，我们不能错误写成一种液体内部和两种液体分界面出压强相等。
而必须利用分界面上两种液体的压强相同这一条件，逐步分段计算。
在计算过程中，不需要算出每一个具体数值，而只需列出代数式，迭优后再作数值计算。
这样可以减少计算量。
2—2 设有一盛(静)水的水平底面的密闭容器，如图所示。
已知容器内自由表面上的相对压强p 0=9.8×103Pa ，容器内水深h=2m ，点A 距自由表面深度h 1=1m 。
如果以容器底为水平基准面，试求液体中点A 的位置水头和压强水头以及测压管水头。
题2—2解: 由γp h =将自由表面上的绝对压强转化为水头表示O H 0.19.8kN/m kpa 8.92300m p h ===γ由 h p p γ+='0 得，位置A 的绝对压强的水头表示为mh h h p p h 0.20.10.100=+=+=+='='γγ以大气压强为相对压强基准，由于绝对压强小于大气压强，液体中出现真空。
1、上下两块平行圆盘，直径均为d，间隙厚度为δ，间隙中液体的动力粘度为μ，若下盘固定不动，上盘以角速度ω旋转，求所需力矩M的表达式。
2、一圆锥体绕其中心轴作等角速度ω＝16 1/s旋转，锥体与固定壁面间的距离δ＝1mm，用μ＝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。
3、有一块30×40cm2的矩形平板，浮在油面上，其水平运动的速度为10 cm/s，油层厚度δ＝10mm，油的动力粘度μ＝0.102Pa·s，求平板所受的阻力。
4、两高度差z＝20cm的水管，与一倒U形管压差计相连，压差计内的水
面高差h＝10cm，试求下列两种情况A、B两点的压力差：(1) γ
1为空气；
(2) γ1为重度9kN/m3的油。
5、倾斜的矩形平板闸门，长为AB，宽b＝2m，设水深h＝8m，试求作用在闸门上的静水总压力及其对端点A的力矩。
6、矩形平板闸门，宽b ＝0.8m ，高h ＝1m ，若要求箱中水深h 1超过2m 时，闸门即可自动开启，铰链的位置y 应设在何处？。
1.当液体中某点的绝对压强大于当地的大气压强时，该点的相对压强为()。
A.正值B.负值C.0D.不确定答案：A2.在水力学中，单位质量力是指()。
A.单位面积液体受到的质量力B.单位体积液体受到的质量力C.单位质量液体受到的质量力D.单位重量液体受到的质量力答案：C3.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为()。
A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰C.三角堰、梯形堰和矩形堰D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰答案：A4.在静止液体中，静水压强的方向总是()。
A.倾斜指向受压面B.平行于受压面C.垂直指向受压面D.背离受压面答案：C5.长度是水力学中用到的基本物理量之一，其所对应的量纲为()。
A.SB.LC.MD.T6.恒定总流的动量方程表示在单位时间内，通过控制体表面()，等于作用在该控制体上所有外力的向量和。
A.流入控制体的动量B.流出控制体的动量C.流出与流入控制体的动量差D.流出与流入控制体的动量和答案：C7.根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强()。
A.数值相等B.数值不等C.仅水平方向数值相等D.铅直方向数值最大答案：A8.均匀泄流管道的()等于()。
[注：两括号填同一字母]A.水头损失﹔同长同质的直管水头损失B.某断面流量﹔入口断面的流量C.某断面的流量﹔折算流量D.水头损失﹔同长同质的直管水头损失的三分之一答案：D9.圆管层流中，管中心处的切应力()。
A.等于零B.最大C.等于平均应力D.为总应力的2/3答案：A10.流线和迹线一般情况下是不重合的，若两者完全重合，则水流必为()。
B.非均匀流C.非恒定流D.恒定流答案：D11.弗劳德数Fr是判别下列哪种流态的重要的无量纲数()。
A.急流和缓流B.均匀流和非均匀流C.层流和紊流D.恒定流和非恒定流答案：A12.压强p随水深h呈()规律变化。
A.抛物线B.直线C.双曲线D.对数关系曲线答案：B13.水跃一般发生在()的渠道中。
第一次作业1.从水箱接一橡胶管道及喷嘴(如图)。
橡胶管直径D=7.5cm，喷嘴出口直径d=2.0cm。
水头H =5.5 m。
由水箱至喷嘴的水头损失h w = 0.5m。
用压力表测得橡胶管与喷嘴接头处的压强p = 4.9N cm2。
如用手握住喷嘴，需要多大的水平力R，行近流速v0=0，取动能校正系数和动量校正系数均为1。
解：以过喷嘴中心的的水平为基准面，列水箱渐变流断面1-1和喷嘴出口断面2-2的能量方程H+0+0=0+0+V22/2g+0.5得喷嘴的出口流速和流量为：V2=9.9m/s Q=V2A=0.000314m3/s橡胶管内的流速为V3=Q/A3=0.706m/s对于喷嘴建立X方向的动量方程P3A3-R=βρQ(V2x-V3x)(β=1)R=P3A3-ρQ(V2-V3)=187.79(N)水流对喷嘴的冲击力R‘为手握喷嘴的所需动力。
2.如图所示为嵌入式支座内的直角弯段等径输水管，d=250mm,流量Q=0.12/s，支座前压强P1=176.4kPa（相对压强），管道中心都在同一水平面上，求支座所受到的水平力R，忽略水头损失。
解：①取支座前后两段渐变流断面分别为1-1，2-2。
过流断面由1-1,2-2建立能量方程Z1+P1/γ+α1V1/2g=Z2+P2/γ+α2V2/2g+0在水平面内Z1=Z2V1=V2=Q/A=2.466m/s取α1=α 2 P1=P2=1.8*9800=176.4KN②ρQ（0-β1V1）=P1-R XR X =8948.15N③列y方向的能量方程ρQ（β2V2-0）=R y-P2R y=8948.15R'=1254.6N R与R'大小相等，方向相反。
第二次作业11.2.第四次作业1解2解：。
答案说明以下答案是由老师自己做出来的，其中的每一题的画图都省略了，希望同学们自己在做题过程中补充上完整的图形。
在答案电子话过程中可能会有一些错误，希望同学们可多提宝贵意见。
第二章作业答案2-9 10(1.5 1.0)53.9a p p g p kpa ρ=+--=11151.9abs a p p p kpa =+= 20(1.50.5)58.8a p p g p kpa ρ=+--=22156.8abs a p p p kpa =+=1212 6.5p pZ Z m g gρρ+=+= 2-11 略2-120(2.50.9)(2.00.9)(2.00.7)(1.80.7)0Hg Hg p g g g g ρρρρ+---+---=0265p kpa =2-14 受压面为矩形平面 76.38c P gh kN ρω==34112c b a J m ⋅==289c D c c J y y y ω=+= 所以，作用点至A 点的距离 10'29D y y '=-= 根据合力矩守恒2cos 60'84.9o T P y T kN⋅=⋅=2-18 c P gh ρω=(sin 60)2146.5o ag H abkNρ=-⋅= sin 60(cos 60)o o T G G P f =⋅++⋅45.9T kN =闸门的静水压强分布图为梯形，根据梯形的压力中心距底部距离的计算公式12122()3h h a e h h +=+ 21sin h H h H a θ==-1.13e m =2-21 仅考虑左侧水：11144.1x c x P gh kN ρω== （→） 1134.6z P gV kN ρ== （↑）仅考虑右侧水22211.03x c x P gh kN ρω== （←）2217.32z P gV kN ρ== （↓）综合两侧水1233.08x x x P P P kN =-= (→)1217.32z z z P P P kN =-= （↑） 总压力37.34P kN ==tan ZxP P θ=2-23 分析上半球0x P =232[()]3ZP gVT n n g R H R R n ρρππ===+-第三章作业答案3-32max 000.0342max max 00[(1())]1/20.212/rrQ ud u d r u u r r L sωωωωπ==-=-⋅⋅=⎰⎰0.075/Qv m s ω==3-6 根据连续性方程123Q Q Q =+34/v m s =3-7根据连续性方程123Q Q Q =+234ωω= 22231482.3370.58m mωω==3-11建立能量方程22111222121222122122()2.252hg p p v p v z z g g g gz z p p v v h m g g ααρρρρρρ++=++=---===油油油油油51.1/Q L s μ==3-15在图上12d d 和断面建立能量方程2211122212122220p v p v z z g g g gz z p ααρρ++=++==联立连续性方程 1122v v ωω= 2 4.9/v m s = 在图自由液面和2d 断面建立能量方程221.232v H m g== 3-18 建立能量方程22111222121212221.8 1.680p v p v z z g g g gz m z mp p ααρρ++=++====连续性方程12211.8(1.80.30.12)1.3v v v v ⋅=--⋅=⋅13111.23/5.98/v m s Q v m sω===3-20建立的坐标系比较特别，X 轴沿着1Q 方向，Y 轴与X 轴垂直 根据能量方程可知1268.1/v v v m s ===建立动量方程，沿X 轴方向：11221212cos 600cos 60o oQ v Q v Q v Q Q Q Q Q Qρρρ--=-=+=连续性方程12(1cos 60)2(1cos 60)2o o QQ QQ =+=- 313225.05/8.35/Q m s Q m s==建立动量方程，沿Y 轴方向：0(sin60)1969o y R Q v N ρ=--=3-23 在A-A ，B-B 断面间建立能量方程2.4/3.8/A b v m s v m s==221112221212222175.7p v p v z z g g g gz z p kNααρρ++=++==在A-A ，B-B 断面间建立动量方程沿X 轴方向：1cos 60(cos 60)sin 60sin 60o o A A B B x B ooB B y B p v p v R Q v v p v R Qv ρρ--=-+=-54555984y x R N R N==3-24 （1）建立能量方程2212120022v v h h g g++=++连续性方程1122h v h v =3228.9215)998(v v +⨯⨯=+ 0294107232=+-v v s m v /512.82= m h v v h 762.15512.831212=⨯==（2）以1-1断面和2-2断面之间的水体为控制体，并假设整个坝面对水体的水平反力为F '。
