作业分析

2-10、平面闸门AB倾斜45°置于静水中，左侧水深mh31，右侧水深mh22，如图2-35
所示。求水对闸门的作用力及作用点位置。

要点：1. 合力是两边平板作用力之和
2. 合力矩=分力矩之和

Key: 34.68kN 1.79m

2-11、一圆柱形闸门如图2-36所示。已知圆柱直径D=4m，长10m，上游水深mh41，下
游mh22，求水对闸门的作用力。

要点：先求水平力，再求垂直力，然后求合力，注意力的大小和方向
Key: 588.6kN 924.6kN
2-12 闸门结构如图2-37所示，矩形闸板下有一弧形闸门，门宽1m，求作用在弧形闸门上
的力及其作用方向。

h2
h1
D
图2-36 题2-11用图

h1
h2
θ
A

B

图2-35 题2-10用图
要点：水平力，垂直力，合力大小和方向
Key: 58.86kN 70kN

3-4水在直径为cmD160的管道中流动，并经渐缩喷嘴后自直径为cmd80的管口喷出，
如图3-34所示。用图示测管测得主管内的静压与出口处的动压之差，汞柱的液面差
mmh600
，试计算喷嘴处水流的出流速度。

要点：伯努利方程，等压面方程，连续方程

Key: 48.7m/s

3-6通过如图3-34所示的一个缩放管放水。已知mmdmmd120,10021，储水池自由液
面保持不变，设流体为理想流体，外界大气压Papa101325。试求

d
D

h
汞
图3-34 题3-4用图

+o
水
2 m

2m
·铰链

图2-37 题2-12用图
（1）在截面1处的静压强。
（2）通过管道的流量。
（3）如果去掉扩张段，只保留收缩段，流量有变化吗？

要点：伯努利方程（2个），连续方程
Key: kPap596.311 smQ/08677.03 smQ/06026.03

3-10 水在直径为D的管道中以速度V流动，在管口经管道与直径为d的物块的间隙流入大
气，结构如图3-40所示。求水流作用在物块上的力。已知D=5cm，d=4cm，V=4m/s。

要点：连续方程，能量方程，动量方程
Key: 49.7N

3-11 水自直径为d=3cm的管道经突扩后流入直径为D=6cm的管道，如图3-41所示。已知
p1=60kPa，V1=20m/s，求p2。（在突然扩大的地方，压强为p1）

要点：连续方程，动量方程 （若用能量方程，要考虑局部损失）
p2
p1

D d
V2 V1

图3-41 题3-11用图

D d R
V
图3-40 题3-10用图

1
2

Q

3m
d2
d1

图3-36 题3-6用图
Key: 135kPa
3-14 水射流自直径为d的管嘴喷出，冲击到一个竖直放置半径为R的半圆形壁面如图3-44
所示。忽略一切摩擦阻力，试求水流冲击在半圆壁面的水平作用力。已知：d=20mm，h=60mm，
H=180mm，R=400mm。

要点：伯努利方程（2个），等压面，动量方程
Key: 9.8N
4-2、大水箱中的水通过一个水面下H=4m、直径为d=5mm、长为40m的管道流入大气，如
图4-22所示。试求管中的流量Q。（设为层流流动）

要点：能量方程、雷诺数判断流动状态、流量37.4613Qcms
L
H
d

图4-22 习题4-2用图

2R
h
H
汞

水
d

图3-44 题3-14用图
4-5、两个大水箱中的水位差为H=30m，下部用一根长为L=200m的新铸铁管道相连，
如图4-24所示。若管道直径d分别是
（1）4cm （2）8cm （3）12cm
不计局部损失，试求管道中的流量Q。

要点：能量方程、查表4-1新铸铁管的绝对粗糙度、设值求得雷诺数、查莫迪图得到反
复计算。2.68Qls、15.7Qls、44.3Qls

4-7、测试阀门局部损失的管路结构如图4-26所示。测得管中水的流量为Q = 6L/s，若
（1）H = 4cm，（2）H = 8cm，试分别求阀门的局部损失。

要点：能量方程、静力学等压面方程
0.504fhm
、1.008fhm

4-8、内径为cmd5的圆环放在直径为cmD10的管道中如图4-27所示。若水银压
差计中水银液面差为cmh20，计算管中水流的流量。

（假设突然缩小的局部损失系数478.01，不计沿程阻力损失）

d
H
汞

图4-26 习题4-7用图

H
d
L

水

图4-24 习题4-5用图
要点：能量方程、连续性方程、静力学等压面方程
3
0.0135Qms

4-9、水自直径为d = 20mm的管道流入直径为D = 40mm的管道，如图4-28所示。在
突扩处下游H = 200mm处，测得流速为V = 20 m/s，试计算水银压差计的读数与方向。

要点：能量方程、连续性方程、静力学等压面方程
0.097hm

5-4、汽车高1.5m，最大行驶速度为108km/h，拟在风洞中进行模型实验。已知风洞实验段
的最大风速为45m/s，试求模型的高度。在该风速下测得模型的风阻为1500N，试求原型在
最大行驶速度时的风阻。
要点：按雷诺准则和牛顿数计算

1500mFN
，
1mhm

5-7、薄壁孔口出流的流速u与孔径d，孔口水头H，流体密度，动力粘度，表面张力，
重力加速度g有关，试导出孔口出流速度的表达式。

要点：由已知的相关物理量写出函数关系式、选择3个基本物理量：
,,HV


H
d
D
V
汞

10mm

图4-28 习题4-9用图

D d
h
汞

水
圆 环

图4-27 习题4-8用图
列出四个无量纲项、根据量纲和谐原理，求出各π项指数。写出无量纲量方程

(,)2dVfWegHH，Re

5-8、小球在不可压缩粘性流体中运动的阻力DF与小球的直径d，等速运动的速度v，流体
的密度，动力粘度有关，试导出流量表达式。

22
()DFfdVdV
8-3 空气流经无摩擦的管道，在1截面处的温度为400K，压强为200kPa，流速为190m/s；
在下游2截面处的流速等于音速。试计算2截面处的温度、速度、压强和密度。
要点:能量方程、音速、马赫数、流动参数与马赫数的关系、气体状态方程

2384TK、2app、2
374Vms
、321.234kgm

8-5已知容器中空气的温度为25°C，压强为50kPa（绝对），容器中的空气自出口截面直径
为10cm的渐缩喷管中排出。设流动为等熵流动，试确定出口截面处的速度和温度。
要点:确定出口处是否是超音速流动、流动参数与马赫数的关系、音速、马赫数

smVe372、KTe5.257、smVe86.315、KTe3.248、smVe86.315
、

KTe3.248