1、工程流体力学 A第一次作业四、主观题(共 8 道小题)33. 简述流体的形态特征和力学特征。答： 形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。34. 一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数 Pa，金属测压计中心和容器内液面分别比 A 点高 0.5m 和 1.5m，试求液面的绝对压强 和相对压强 。 解：由 得水箱液面的相对压强绝对压强 或 93.1kPa35. 如图所示为测量容器中 A 点压强的真空计。已知 ，试求 A 点的真空压强 及真空度。 解：真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意得 A 点真空压强 及真空度 36.
2、如图所示绕铰链 C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为 ，宽度为 ，闸门两侧水深分别为 和 ，为避免闸门自动开启，试求转轴 C 至闸门下端 B 的距离 x。 解：为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系式中 故 37. 利用检查井作闭水试验检验管径 的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为 256.34m，检查井中水面高程为 259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。解：排水管堵头形心处的相对压强堵头所受的静水总压力38. 如图所示盛水（重度为 ）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶 H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。 解：取上半球
3、为隔离体，由 ，得式中 为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得故每个螺栓所受的拉力为 39. 如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径 mm，管轴上 A、B 两点高差 400mm，U 形水银差压计读数 =300mm，管流速度 m/s，相对压强 ， ，试求相对压强和 A、B 两断面间的机械能损失 。 解:由差压计原理 得 由伯努利方程考虑到 ,得 A、B 两断面间的机械能损失40. 如图所示，为测流需要，在宽度 m 的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高 0.3m。若测得抬高前的水深为 1.8m，抬高后水面降低 0.12m，水头损失 经率定按抬高后流速水头的一半计算
4、，试求渠道流量。 解：上游水深 ，下游水深 据连续性方程得 （1）取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从 12 列伯努利方程（ ）得 （2）联立（1）、（2 ）两式，得故渠道流量工程流体力学 A第二次作业四、主观题(共 5 道小题)19. 为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺 进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度 m ，高度 m ，洞内设计水深 m 和设计流速 m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。解： （1）由给定线性比尺 计算模型各几何尺寸模型宽 模型高 模型水深 （2）按弗劳德准则确定模型流速及流量流量 流速 由弗劳德准
5、则 ，得流速比尺 ，故20. 已知钢筋混凝土输水管道的水力半径 ，水以均匀流流过 1km 长度上的水头损失 ，管壁粗糙系数 ，试求管中的流速 和流量 。解：由谢才公式 和曼宁公式 ,得流速流量 21. 水从封闭容器 A 经直径 、长度 的管道流入容器 B。已知容器 A 内水面上的相对压强，沿程阻力系数 ；局部阻力系数，进口 、阀门 、弯道 、出口 ，试求管路的通过流量 。 解： 取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从 12 列伯努利方程管路流量 得 22. 一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量 ，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数
6、分别为 ，管长 ，上、下游渠道的流速均为 。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于 ，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差 。 解： 据题意 得 取标准管径 。管中流速取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从 12 列伯努利方程考虑到 ，得23. 试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量 ，沟底坡度依地形条件采用 ，断面采用边坡系数 的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数 ）。 解： 将 和 代入明渠均匀流基本公式 ，得取渠道断面尺寸 工程流体力学 A第三次作业1. 简述堰流的定义及堰的分类。2. 试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径 。已知河道设计流量（据水文计算得 ) m3/s,桥前允许壅水水深 m，桥下铺砌允许流速 m/s，桥下游水深 m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数 。解：从 出发进行设计：判别流动状态 因 ，故小桥过流为自由式。 计算孔径 取标准孔径 校核 ，已转为淹没式过流。（可以） 3. 简述渗流系数的确定方法。 解：经验公式法；实验室法；现场抽水试验法。
