1、第 2 章作业答案2.14 密闭容器，压力表的示值为 4200N/m2，压力表中心比 A 点高 0.4m，A 点在水下1.5m， ，求水面压强。 p0A.8m0.8解： 0.0apg4219.807（kPa）.a相对压强为： kPa。绝对压强为： kPa。984.210.答：水面相对压强为 kPa，绝对压强为 kPa。2.2.17 用多管水银测压计测压，图中标高的单位为 m，试求水面的压强 。0p水3.0p水 1.425汞解： 043.51pg2.43.514Hg22.5143.514ag Hgg.3. 3.Hgp2514.6.a （kPa）9.0答：水面的压强 kPa。p2.21 绘制题图中
2、 面上的压强分布图。ABh12Ah1B解： ABgh12g(h-1)2ABgh2.24 矩形平板闸门 ，一侧挡水，已知长 =2m，宽 =1m，形心点水深 =2m，倾角ABlbch= ，闸门上缘 处设有转轴，闸门自重 ，忽略门轴摩擦力，试求开启闸45 19.6GkN门所需拉力 。T lhc解：（1）解析法。（kN）109.872139.28CPpAhgbl（m3 2.946sinsin451iiCDlIyhl）对 A 点取矩，当开启闸门时，拉力 满足：Tcos/2cos0DPyTlGl21sinsin2i/2 /cos coCCDAhhllPyT Gl l 2121sin/23.98/2coco
3、s45CllPhGl （kN ）3.079.6/40.87当 kN 时，可以开启闸门。48T（2 ）图解法。压强分布如图所示： 1ABD2（kPa ）sin4512.682AClphg（kPa）i.5Bl（kN）12.68.2139.ABlbPp对 A 点取矩，有 12cos45/2cos450DPATBGAB 1223/cos45ABAlpbplblTG1.6868/2（kN）40.7答：开启闸门所需拉力 kN。T.2.25 矩形闸门高 =3m，宽 =2m，上游水深 =7m，下游水深 =3.5m，试求：（1）作hb1h2h用在闸门上的静水总压力；（2）压力中心的位置。解：（1）图解法。压强分
4、布如图所示： h2p 12phhg12hg73.509.87（kPa ）4（kN）.25.4Pphb 合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面 处。(1.0m,)2b（2 ）解析法。（kN）11.57.59832.61PpAgh321112CDbI hyh（m）30.57.63.（kN ）22980721.684PpAghb（m）2221.5.37CCDIIyyyA合力： （kN）105.947合力作用位置（对闸门与渠底接触点取矩）： 1122DDDyPhyPhy32.6175.3617.843.527209（m）.49答：（1）作用在闸门上的静水总压力 kN；（2）压力中心的位置在闸门的几何
5、中心，.即距地面 处。(1.5,)2b2.28 金属矩形平板闸门，门高 =4m，宽 =1m，由两根工字钢横梁支撑，挡水面与闸门hb顶边齐平，如要求两横梁所受的力相等，两横梁的位置 、 应为多少？1y2y21h解： P23hR12y静水总压力： （kN）24109.871.4562hPgb总压力作用位置：距渠底 （m）3对总压力作用点取矩， 12R ，123hyh4yh的作用点位置应对应于分属区域的压力中心，设压力为 ，高度为 的2,R /2P1h区域分属于 ，12214hgb （m）1.82 （m）1.63yh（m）214/3.8.47答：两横梁的位置 m、 m。y.2y第三章作业答案3.8
6、已知速度场 = ， = ， = 。试求：（1 ）点（1，2，3）的加速度；xu2y31yzux（2 ）是几维流动；（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流。解：（1） 4403xxxxyzayxyt5510yyyyxzuut332zzzzzxyaxyxt（m/s 2）416,233x（m/s 2）5ya（m/s 2）31,x（m/s 2）221.06yza（2 ）二维运动，空间点的运动仅与 、 坐标有关；xy（3 ）为恒定流动，运动要素与 无关；t（4 ）非均匀流动。3.9 管道收缩段长 =60cm，直径 =20cm， =10cm，通过流量 =0.2 ，现逐渐关lDdQsm/3闭
7、调节阀门，使流量成线性减小，在 20s 内流量减为零，试求在关闭阀门的第 10s 时，管轴线上 点的加速度（假设断面上速度均匀分布） 。Al解：解法一流量函数： 0.2.10.5Qttt直径函数： 11221xxdDdDlll流速方程 ：02l:24,Qtutx加速度： ,axt2241udxtxd2 340.Qdx21234.1Ddxdl对 A 点：2122340,10.Qdallll（m）2.1.5dDl（m 3/s）10.Q代入得： （m/s 2）223440.1 35.010.1556Aa解法二近似解法 uatx21l在 （s）时， （m 3/s） ， （m）0t0.1Q0.15d 2
8、24.478utd220.114.u27.805 （m/s 2）4014.7Aal答：在关闭阀门的第 10s 时，管轴线上 点的加速度为 m/s2。A35013.13 不可压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？（2 ） = ； =xuyt2uytx2（3 ） = ； = ； =zyz2u4321yxz解：（2 ） 0yxut能出现。（3 ） 20yxzxz不能出现。第四章作业答案4.7 一变直径的管段 ，直径 =0.15m， =0.3m，高差 =1.2m，今测得 =30ABAdBhAp， =40 ， 处断面平均流速 =2.0 .。试判断水在管中的流动方2/mkNp2/kvsm/向
9、。 解：以过 A 的水平面为基准面，则 A、B 点单位重量断面平均总机械能为：（m）423201.0.36.29.8715ApvHzg（m）2324 .8.BB水流从 A 点向 B 点流动。答：水流从 A 点向 B 点流动。4.12 水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径 =100mm，该处绝对压强 =0.8 大气压，1d1p直径 =150mm，试求水头 ，水头损失忽略不计。2dHHd12解：（1）以出水管轴线为基准面，列管径 与 处的伯努利方程，可得：1d2221pvvgg取 ， ， kPa12.02p103250.6 112v432120.65140.d（m/s）12240.53.59.v
10、（2 ）从液面到短管出口列能量（伯努利）方程。（m）23.1590.87vHg答：水头 m。.4.18 闸下出流，平板闸门宽 =2m，闸前水深 =6m，闸后水深 =1.5m，出流量 =12b1h2hQ，不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作用力，并与按静水压强分布规律计算的结果sm/3相比较。h12解：（1）由连续方程 12Qhbv （m/s）126vhb（m/s）24.5（2 ）由动量方程，取控制体如图。 P12vF2112QvpAF 21hFgbhQv2121 6.509.870241（kN）294.86（kN）2 211509.874.5198.Fgb静答：水流对闸门的作用力 kN，按静水压强
11、分布规律计算的结果4.6FkN。98.静4.19 矩形断面的平底渠道，其宽度 为 3m，渠底在某断面处抬高 0.5m，该断面上游的水B深为 2m，下游水面降低 0.15m，如忽略边壁和渠底阻力，试求：（1）渠道的流量；（2）水流对底坎的冲力。 .0m0.5.解：（1）以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程： 221pvpvzzgg其中： ， m， m120a1.2.015.8，11QvABh22QvABhm， m1.02.05.13 221 122vzgBh1121222gzgzQBhBh1229.807.53.0153（m 3/s）9.4（m/s）115692QvABh（m/s）2
12、2.4.3（2 ）取控制体如图，列动量方程. P2vFP1v2112QvpA 21Fv21 21hgBQ2121v .3509.8709.412.3.569（kN ）24.36答：（1）渠道的流量 m3/s；（2）水流对底坎的冲力 kN。.1Q.F第七章习题答案选择题（单选题）7.1 比较在正常工作条件下，作用水头 ，直径 相等时，小孔口的流量 和圆柱形外管HdQ嘴的流量 ：（ b）nQ（a ） ；（b） 9m；（b） =（34） ， （34） ，ld0l0ld9m；（d） ；（c） = ；（d）不定。1Q2121Q27.4 并联管道 1、2 ，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度 =3 ，
13、通过的流量为：2l1（c ） 2（a ） = ；（b） =1.5 ；（c） =1.73 ；（d ） =3 。1Q21Q121Q27.5 并联管道 1、2 、3、A、B 之间的水头损失是：（d）AB123（a ） = + + ；（ b） = + ；（c） = + ；（d） =fABh1f2f3fhfAB1fh2ffABh2f3ffABh= = 。1f237.6 长管并联管道各并联管段的：（c ）（a ）水头损失相等；（b）水里坡度相等；（c）总能量损失相等；（d）通过的流量相等。7.7 并联管道阀门为 全开时各段流量为 、 、 ，现关小阀门 ，其他条件不变，K1Q23K流量的变化为：（c） 12
14、3K（a ） 、 、 都减小；（ b） 减小， 不变， 减小；（c ） 减小，1Q231Q231Q增加， 减小；（ d） 不变， 增加， 减小。27.8 有一薄壁圆形孔口，直径 为 10mm，水头 为 2m。现测得射流收缩断面的直径H为 8mm，在 32.8s 时间内，经孔口流出的水量为 0.01 ，试求孔口的收缩系数 ，cd 3m流量系数 ，流速系数 及孔口局部损失系数 。解： 280.641cA VQgHT 20.1380.6297.4VTAgH.60.cv 22cccvHgg 22210.6cccHv答：孔口的收缩系数 ，流量系数 ，流速系数 ，孔口局部损失0.64.0.97系数 。.7
15、.9 薄壁孔口出流，直径 =2cm，水箱水位恒定 =2m，试求：（ 1）孔口流量 ；（2）dHcd此孔口外接圆柱形管嘴的流量 ；（3 ）管嘴收缩断面的真空高度。nQ解： （l /s）220.6.1.24QAgHg（l/s）806n以收缩断面 c-c 到出口断面 n-n 列伯努利方程： 222cncnvpvgg221acVcncnH2cncncnvvg1cng2nv2341.601.649.87（m）.5答：（1）孔口流量 L/s；（2 ）此孔口外接圆柱形管嘴的流量1.cdL/s；（ 3）管嘴收缩断面的真空高度为 m。.6nQ1.5067.10 水箱用隔板分为 、 两室，隔板上开一孔口，其直径
16、=4cm，在 室底部装有圆AB1dB柱形外管嘴，其直径 =3cm。已知 =3m， =0.5m，试求：（1 ） ， ；（2）流出2dH3h1h水箱的流量 。 1d2Qh3解： 要保持 不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量H均为 。Q1122nAghgHh 210.830.5486H可解得： （m）10.548.31.06hH（m）21354（l/s）20.4.69.8071.63.Q答：（1） m， m；（2）流出水箱的流量 L/s。1.0h21. .7Q7.11 有一平底空船，其船底面积 为 8 ，船舷高 为 0.5m，船自重 为 9.8kN，现船hG底破一直径 1
17、0cm 的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。 解： 设船底到水面的水深为 ，船中水深为 ，下沉过程是平稳的，则有：0HthtgGg0th从孔口流入的流量为 ，为常数。022GQtAgHtA 当船沉没时： GhtT （s）3329.810.5089.62.1.6.4TA 答：经过 s 后船将沉没。39.67.12 游泳池长 25m，宽 10m，水深 1.5m，池底设有直径 10cm 的放水孔直通排水地沟，试求放净池水所需的时间。解： 设池内水深为 时，为水流量为h2QAgh dVQt0Ad 02dthhg00 0HHAdTA022511.5.6.9.874g （h）7.89设水
18、池中的水量为 ，则水量减少量为VdVQt 02dAgdth答：放净池水所需的时间为 h。7.897.13 油槽车的油槽长度为 ，直径为 ，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为 ，流量系数lDA为 ，试求该车充满油后所需卸空时间。解：2a设当油箱中漏深为 时，瞬时泄油量为 。hQdt 02dVAQdtAgh其中 ，02al 22D；sinsin2a当 时cos2hD ，indsin2Ddhd当 当 时2cosinDdh 0sin22Alt dhgg02sinsilDlDTdhA 202si sinil dAghh 2220sinsinlDddAghh其中01220 10si sico1couudD 1
19、2002sin2sin2ccddDD 积分可得：32243llTAgAg答：该车充满油后所需卸空时间为 。32lDT7.14 虹吸管将 池中的水输入 池，已知长度 =3m， =5m，直径 =75mm，两池水面B1l2ld高差 =2m，最大超高 =1.8m，沿程摩阻系数 =0.02，局部损失系数：进口 =0.5，转Hha弯 =0.2，出口 =1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。bcACll解： 以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程： 2222 2350.71.07vlv vHgdggbc进 （m/s ）9.8073（L/s）23.25144QvA从 C 过流断面到下池水面列伯
20、努利方程：222CCpvlvzgdg取 1C v251.820.1.07aCVp vHg gm53.3.802.1.79答：流量 L/s，管道最大超高断面的真空度为 m。14.Q3.07.15 风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长 =100mm，l直径 =75mm，沿程摩阻系数 =0.045，各项局部水头损失系数之和 =4.4，压缩空气d密度 =7.86 ， 风动工具要求风压 650kPa，风量 0.088 ，试求贮气筒的工作3/mkg s/3压强。 空压机 贮气筒 接风动工具解： 从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程，忽略高差，则有： 221pvvlgdg 212
21、104.04.5.7Q237.86.0865.6753301.910（kPa）752.0答：贮气筒的工作压强为 kPa。.7.16 水从密闭容器 ，沿直径 =25mm，长 =10m 的管道流入容器 ，已知容器 水面AdlBA的相对压强 =2at，水面高 =1m， =5m，沿程摩阻系数 =0.025，局部损失系数：1p1H2阀门 =4.0，弯头 =0.3，试求流量。vb12解： 以地面为基准面，从 池面到 池面列伯努利方程：AB22 21 3vbpvpvlvHggdg进 出取 ； ； ； ，则有120v20.5进 1.出 21200.514.30.5.pgHv 1226.g（m/s）4.37（l
22、/s ）20.5.1QvA答：流量 l/s。2.157.17 水车由一直径 =150mm，长 =80m 的管道供水，该管道中有两个闸阀和 4 个 90弯dl头（ =0.03，闸阀全开 =0.12，弯头 =0.48） 。已知水车的有效容积 为 25 ， 水abV3m塔具有水头 =18m，试求水车充满水所需的最短时间。hH解： 以管出水口为基准面，列伯努利方程： 242lvHdg进 弯 阀 2800.510.8.13.5vg （m/s）24.29.6gv（l/s）0157.89QA VT （s） （min）32.8474.89105.6答：水车充满水所需的最短时间为 min。5.67.18 自密闭
23、容器经两段串联管道输水，已知压力表读值 =1at，水头 =2m，管长MpH=10m， =20m，直径 =100mm， =200mm， 沿程摩阻系数 = =0.03，试求流量1l2l1d2 12并绘总水头线和测压管水头线。Hl1dpMl2解： 以管中心线为基准面，从容器水面到出口断面列伯努利方程： 2222211MvpvlvlHggdg进 ， ，12A2121v.0可求得： 122 24 42 12211.0pgHvddldl 进 124 429.807100.521.09.32.3 （m/s）1.4（m/s）21.87.3dv（L /s）22.50.58.4QAx1030（m）H120.626
24、9.174（m）p 7852120.6.960.174052-x答：流量 L/s，总水头线和测压管水头线见上图。58.03Q7.19 水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径 =25mm，管长 =3m，水dl深 =0.5m，流量 =1.5L/s，沿程摩阻系数 =0.033，局部损失系数：阀门 =9.3， 入ha口 =1，试求密闭容器上压力表读值 ，并绘总水头线和测压管水头线。eMplpMh解： 以下池水面为基准面，列伯努利方程：20Maplhvlhgdg进 出233.541.501.0.9.202l 334.7.（kPa）10865（m/s）32vx H (m) Hp (m)-h 11.58 / 11.10 11.58 / 10.63l 3.977 / 3.5 3.5 / 3.5l+h 3.5 3.5阀 4.44 4.44lhh3.5974.1.580H,p(m)答：密闭容器上压力表读值 kPa，总水头线和测压管水头线见上图。Mp108.657.20 工厂供水系统，由水塔向 、 、 三处供水，管道均为铸铁管，已知流量 =10ABCcQ， =5 ， =10 ，各段管长 =350m， =450m， =100m，各段直sL/Bqs/qsL/1l2l3l径 =200mm， =150mm， =100mm，整个场地水平，试求所需水头。1d23d
