1、第一章 绪论1-220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 21V又 20时，水的密度 3/.98mkg80时，水的密度 27321569.V则增加的体积为 31207.m1-4一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其单位质量力又为若干？解 在地球上静止时： gffzyx；0自由下落时： 0ffzyx；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 ghpa0kPae 7.14580.912-3密闭水箱，压力表测得压强为 4900
2、Pa。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 gpA5.0表 Pa4908.104910 表 Paa382.8 绘制题图中 面上的压强分布图。ABh12Ah1B解： gh12ABg(h2-1)gh2-14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。解 作用在闸门上的总压力： NAghpPcc 392018.910作用点位置： myJcD 946.45sinimlhycA 82.145sin2si)(oADyPlTkN
3、lyPTAD 9.3045cos2)8.196.(3045cos)( 2-15平面闸门AB倾斜放置，已知 45，门宽b1m ，水深H 13m ，H 22m ，求闸门所受水静压力的大小及作用点。 h12B解 闸门左侧水压力： kNbhgP 41.625sin3807.912sin211 作用点： mh4.5i3i1 闸门右侧水压力： kNbhgP 74.215sin28.9102sin2 作用点： mh43.5i3i2总压力大小： kN67.21621对B点取矩： D21PhD67.349.074.6hmh9D2-13如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为 h，当U形管绕OZ轴以等角
4、速度旋转时，求保持液体不溢出管口的最大角速度 max。解 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与 管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上，满足等压面方程： Czgr2液体不溢出，要求 ，h2I以 分别代入等压面方程得： bra21, a bh zabI I2bagh2max2-16如图， ，上部油深 h11.0m，下部水深h 22.0m，油的重度 =8.0kN/m3，06 求：平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。解 合力 kN2.46 60sin60sin210sin1 212 油水油 hhhbP作用点： mhkNhP69.262.40sin1 1油k7.09.3si202水mhk
5、NP15.48.6sin302油hPhD03.26sin.B D1点 取 矩 ：对2.18 一弧形闸门，宽 2m，圆心角 = ，半径 =3m，闸门转轴与水平齐平，试求作用R在闸门上的静水总压力的大小和方向。ABRh解：（1）水平压力： 223sin0sin9.87xRPgb（kN） （）.06（2）垂向压力： 21sincoszVR239.807i032（kN） （）.6合力： （kN）22296.47xzParctn19.zxAB答：作用在闸门上的静水总压力 kN， 。23.470P19.22-20一扇形闸门如图所示，宽度 b=1.0m，圆心角 =45，闸门挡水深 h=3m，试求水对闸门的作
6、用力及方向解 水平分力： kNbhgAhFxcpx 145.320.81902压力体体积： 3 221629. )45sin3(81)45sin(mV 铅垂分力： kNgVFpz 1.629.10合力： pzxp 5.4.45.222方向： .1.arctnarctpxzF第三章 水动力学基础3-1在如图所示的管流中，过流断面上各点流速按抛物线方程： 对称)(120maxru分布，式中管道半径 r0=3cm，管轴上最大流速 umax=0.15m/s，试求总流量 Q 与断面平均流速 v。解 总流量： 020max)(1rArdudQsmr /10.3.52 3420ax 断面平均流速： surQ
7、v /75.2max20ax203-3利用皮托管原理测量输水管中的流量如图所示。已知输水管直径 d=200mm，测得水银差压计读书 hp=60mm，若此时断面平均流速 v=0.84umax，这里 umax 为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速，问输水管中的流量 Q 为多大？（3.85m/s）解 gpuA2ppAA h6.12)(smhgupA /85.30.87.96.12vdQ/12.5.340.43-4图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知dA=200mm，d B=400mm，A 点相对压强 pA=68.6kPa，B 点相对压强 pB=39.2kPa，B 点的断面平均流速 vB
8、=1m/s，A、B 两点高差z=1.2m。试判断流动方向，并计算两断面间的水头损失 hw。解 BAvd224smvBA/41)0(22假定流动方向为 AB，则根据伯努利方程 wBA hgvpzgvpz 22其中 ，取B0.1BAzgvphBAw22.1807.949807365.2m故假定正确。3-5为了测量石油管道的流量，安装文丘里流量计，管道直径 d1=200mm，流量计喉管直径 d2=100mm，石油密度 =850kg/m3，流量计流量系数 =0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm。问此时管中流量 Q 多大？解 根据文丘里流量计公式得 036.87.19)1.02(.4.31)(
9、242 dgKsLsmhqpV/3.51/0. 15.0)8.(6.9)(3 3-10 水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径 d1=100mm，该处绝对压强p1=0.5atm，直径 d2=150mm，水头损失忽略不计，求水头 H。 （H=1.27m）解：3-12已知图示水平管路中的流量 qV=2.5L/s，直径 d1=50mm，d 2=25mm， ，压力表读数为9807Pa，若水头损失忽略不计，试求连接于该管收缩断面上的水管可将水从容器内吸上的高度 h。解 smdqvdvqVV /093.52.143/743221212 OHgpgvpgvpa aa 222122 2121 398.07.0
10、987.09.5)(00 OmHhaa 222 38.3-13离心式通风机用集流器 A 从大气中吸入空气。直径 d=200mm 处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管中的水上升 H=150mm，求每秒钟吸入的空气量 Q。空气的密度 为 1.29kg/m3。解 ghpghpaa水水 22 smhgvhgv gvhpaa /75.429.1.0872002 2气 水气水 气 水气气气 smdqV /5.470134323-16如图（俯视图）所示，水自喷嘴射向一与其交角成60的光滑平板。若喷嘴出口直径d=25mm，喷射流量Q=33.4L/s， ，试求射流沿平板的分流流量 Q1、Q 2以及射流
11、对平板的作用力F。假定水头损失可忽略不计。 解 v0=v1=v2 smdQ/076.825.1433x 方向的动量方程： sLQvv/05.27./3825.0.6cosco)(1102y 方向的动量方程： NvF1.96sin)(03-17水平方向射流，流量 Q=36L/s，流速 v=30m/s，受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡，截去流量 Q1=12 L/s，并引起射流其余部分偏转，不计射流在平板上的阻力，试求射流的偏转角及对平板的作用力。 （30；456.6kN）解 取射流分成三股的地方为控制体，取 x 轴向右为正向，取 y 轴向上为正向，列水平即x 方向的动量方程，可得： 02cosvq
12、vqFVVy 方向的动量方程： 305.0241sinsini 122vqvqV V不计重力影响的伯努利方程： Cvp21控制体的过流截面的压强都等于当地大气压 pa，因此，v 0=v1=v2NF5.46 3106cos300 3-18图示嵌入支座内的一段输水管，其直径从 d1=1500mm 变化到 d2=1000mm。若管道通过流量 qV=1.8m3/s 时，支座前截面形心处的相对压强为 392kPa，试求渐变段支座所受的轴向力 F。不计水头损失。解 由连续性方程： smdqvsmdqvvVV /29.0.1438/02.154.38221212 ；伯努利方程： kPavpgg 89.32.
13、0.139202032121 动量方程：3-kNFFvqdpdpFVV21.3828617.065697 )02.19(8.104.309.34.)()( 223 1221123-19在水平放置的输水管道中，有一个转角 的变直径弯头如图所示，已知上游05管道直径 ，下游管道直径 ，流量 m3/s，压强md601 md32.425Vq，求水流对这段弯头的作用力，不计损失。kPap41解 （1）用连续性方程计算 和AvBm/s； m/s12240516Vqd2240563Qvd（2）用能量方程式计算 2pm； m210.5vg1.849vgkN/m221210.15.8491.p.()（3）将流段
14、 1-2 做为隔离体取出，建立图示坐标系，弯管对流体的作用力 的分力R为 ，列出 两个坐标方向的动量方程式，得YXR和 yx和22cos45(cos450)ypdFQv21 21xv将本题中的数据代入：=32.27kN221 21cos45(cos45)4x VFpdqv=7.95 kN22y V33.23kN xy10tan3.8xF水流对弯管的作用力 大小与 相等，方向与 F 相反。3-20如图所示，在河道上修筑一大坝。已知坝址河段断面近似为矩形，单宽流量qV=14m3/s，上游水深h 1=5m，试验求下游水深h 2及水流作用在单宽坝上的水平力F。假定摩擦阻力与水头损失可忽略不计。解 由连续性方程： 21214/8.54hvsmBhqvvV；由伯努利方程： mhhvgvg63.18.2)5(807.92)4( )(2112211由动量方程：kNFhgvqvqFhgvFVVVp5.28 )63.15(807.912)8.6314(0)(21)( 2211121
