水力学习题及答案液体一元恒定总流的基本原理Word文件下载.docx

1、2 25u2g 2 9.811.27m总水头：E zA Ap ug 2g10 2.63 1.27 13.9m3.3 垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径D 4.0m ，喉管处的直径 d 2.0m ，水银压差计读数 h=3.0cm，两断面间的水头损失hw 0. 052g（v1 对应喉管处的流速）求管中水流的流速和流量。题 3.3 图以 22 断面为基准面对 11 断面和 22 断面列能量方程有 （并取 1 2 1.0 ）p v p v v1 1 2 2 1z1 0 0.05 整理后得出g 2g g 2g 2g2 2 2 2 2p p v v v v v1 2 2 1 1

2、 2 1z 0. 05 0.951 （a）g g 2g 2g 2g 2g 2g列出水银压差计上的等压面方程有p1 gl m g h p2 g l （z1 z2 ） h经化简，由于 z 0p p1 2z1 12.6 h 代入（ a）后可得12.6 h 0 .89d4 3Q v A 2.89 9.07 10 m / 1 1 143.4 有一水泵，抽水流量 Q=0.02m3/s,吸水管直径 d=20cm ，管长 L =5.0m，泵内允许真空值为 6.5m 水柱，吸水管（包括底阀、弯头）水头损失 hW =0.16m ，试计算水泵的安装高度 hs。题 3.4 图以水池水面为基准面，列水面和水泵进口断面的

3、能量方程p v0 0 0 h 0.16s而4Q 4 0.023.14 0.20.637m/s则 hs 6.5 0.021 0.16 6.32m3.5 如图为一水轮机直锥形尾水管。已知 AA 断面的直径 d=0.6 ，断面 AA 与下游河道水面高差 z=5.0 。水轮机通过流量 Q=1.7 3/s 时，整个尾水管的水头损失hW0.14（ v 为对应断面 AA 的流速 ） ，求 AA 断面的动水压强。题 3.5 图选下游水面为基准面，列 AA 断面与下游河道 22 断面的能量方程zp v vA A A0 0 0 0.14g 2g 2g4Q 4 1.7d 3.14 0.66.02m/s将v 代入左式

4、得：v vp g （0.14 z） 9810（0.26 1.85 5.0） 64.65kN/m2g 2g3.6 如图为一平板闸门控制的闸孔出流。 闸孔宽度 b=3.5 ，闸孔上游水深为 H=3.0, 闸孔下游收缩断面水深 hc0=0.6 ，通过闸孔的流量 Q=123/s 求水流对闸门的水平作用力（渠底与渠壁摩擦阻力忽略不计） 。题 3.6 图取 11，22 断面截取一段水体为控制体列出动量方程有P1 P2 R Q（ v2 v1） 则可解出 R Q（ v2 v1） P1 P2Q 12 Q 12v 1.14m/s ,v 5.71m/sbH 3 3.5 bhc 3.5 0.6式中：1 1P gH b

5、 9810 3 3.5 154.51kNP gh b 9810 0.6 3.5 6.18kN2 c0将上述速度和压力值代入动量方程后，可得出R 54840 154510 6180 93.49kN而水流对闸门的作用力为 R R3.7 固定在支座内的一段渐缩形的输水管道如图所示，其直径由 d1 =1.5 变化到直径 d2=1.0 ，在渐缩段前的压力表读数 p=405kN/ 2 3/s ，不计管中，管中流量 Q=1.8 的水头损失，求渐变段支座所承受的轴向力 R。题 3.7 图列 11 与 22 断面能量方程，可解出 p22 2 2 2p v p v p v v1 1 1 2 2 2 1 1 2则可

6、解出p2 g（ ）g 2g g 2g g 2g 2g4Q 4Qv 1.02m/s ,v 2.29m/s1 2 2 2d d代入上式后可得p2 9810（41.28 0.053 0.267） 402.86kN/m列出动量方程1.5 1P P R Q（v v ） 405 402.86 R 1.8（2.29 1.02）1 2 2 14 4可解得渐变支座所承受的力 R 396.79kN3.8 有一突然收缩的管道， 收缩前的直径 d1=30 cm ，d2=20 cm ，收缩前压力表读数 p=1.5 pa，管中流量 Q=0.30m / s, 若忽略水流阻力，试计算该管道所受的轴向拉力 N。题 3.8 图取

7、 11，22 断面为控制体，分别列出该两断面的能量方程和动量方程有p v p v1 1 1 2 2 2g 2g g 2g取1 2 1则可解出 2断面压强1 1 2 g 2g 2g由于4Q 4 0.3 4Q 4 0.3v 4.25m/s,v 9.55m/s1 2 2 2 2d 3.14 0.3 d 3.14 0.2将流速代入上式可得 2 断面压强为p2 9810（15.49 0.92 4.65） 115.37kN/m列动量方程P1 P2 R Q （v2 v1） 可解出0.3 0.2R P P g（v v ） 151.994 115.37 0.3（9.55 4.25）5.52kN该管道所受轴向力为

8、 N R3.9 如图为一挑流式消能所设置的挑流鼻坎， 已知： 挑射角 =35 ，反弧半径 r =25，单宽流量 q=80m /s反弧起始断面的流速 v1=30 m/s ，射出速度 v2=28 m/s ，不计坝面与水流间的摩擦阻力，试求：水流对鼻坎的作用力。题 3.9 图求出断面 1 和 2 处水深q 80 q 80h 2.67m,h 2.86mv 30 v 28水重h h1 2 149.7kNG l g1 和 2 断面的动水总压力为1 1 1 1P gh 9810 2.67 34.97kN, P gh 9810 2.86 40.12kN1 1 2 22 2 2 2 列 x 向动量方程P P c

9、os R Q（v cos v ）1 2 x 2 1R P P cos35 Q（v cos35 v ）x 1 2 2 134.97 40.12 0.82 80（28 0.82 30）565.27kN列 z 向动量方程P sin G R Qv sin2 z 2R Qv sin G P sinz 2 280 28 0.57 149.7 40.12 0.571449.37kN3.10 如图将一平板放置在自由射流之中，并且垂直于射流轴线，该平板截去射流流量的一部分 Q，射流的其余部分偏转一角度 ，已知 v=30 m/s ，36 l / s, Q112l / s不计摩擦，试求： （1）射流的偏转角度 ；（

10、2）射流对平板的作用力。题 3.10 图由连续方程Q Q1 Q2可得出 Q2 24l / s列 x 向动量方程R Q2v2 cos Qv列 y 向动量方程0 Q v sin Q v2 2 1 1由能量方程可知v v vQ 1由 y 向动量方程可解出 1sin 30Q 2由 x 向动量方程可解出 R 1000 0.024 30 0.866 1000 0.036 30 456.5N而 R R3.11 如图所示， 有一铅直放置的管道， 其直径 d=0.35 ，在其出口处设置一圆锥形阀门，圆锥顶角 =60 ，锥体自重 G=1400N。当水流的流量 Q为多少时，管道出口的射流可将锥体托起？题 3.11

11、图管道出口流速为 v，绕过阀体后仍为 v列出 z 方向动量方程有G Q（v cos v） 则G v A 代入数据后可得流速 v 2 （1 cos ）2 （1 cos ）2 0.351000 v 0.134 1400可解出 v=10.42 m/s因此需流量d 3.14 0.35Q v10.42 1.0m / s3.12. 一水平放置的 180 弯管。如图所示。已知管径 d=0.2 ，断面 11 及 22处管中心的相对压强 p=4 24.0 10 N/m , 管道通过的流量 Q=0.157m / s。试求诸螺钉上所承受的总水平力。 （不计水流与管壁间的摩阻力）题 3.12 图取 11，22 断面的

12、水体为控制体，并选坐标。4Q 4 0.157d 3.14 0.25.0m/s列 x 向动量方程：R P1 P2 Q（ v2 v1）xR P P 2 Qv （p p ） 2 Qvx 1 2 1 2（8 10 ） 2 1000 0.157 54082N3.13. 一放置在铅直平面内的弯管， 直径 d=100，11，22 断面间管长 L=0.6，与水平线的交角 =30 ，通过的流量 Q=0.03m / s，11 和 22 断面形心点的高差 z=0.15 ，11 断面形心点的相对压强为 p1=49kN/m ，忽略摩擦阻力的影响，求出弯管所受的力。题 3.13 图选择水平管轴线为基准面，列出 11，22

13、 断面能量方程可解出p2 g（ z ）4Q 4 0.033.14 0.13.82m/s499.81（ 0.15） 47.53kN/m 9.81列出 x 方向的动量方程： P1 P2 cos Rx Q（v2 cos v1 ）R P P cos Q（v cos v ）3.14 0.1 3.14 0.149 47.53 0.866 0.03 3.82 0.134 0.077kN求出该水体的重量2 3.14 0.12G g L 9.81 0.6 0.046kN 4 4列出 z 方向动量方程 P2 sin G Rz Q（v2 sin ）0.03 3.82 0.5 0.046 47.53 0.50.291

14、kN2 2 0.301kNR R Rx zR弯管所受总的力 R R 方向角 arctg z 75.183.14 在水位恒定的水箱侧壁上安装一管嘴， 从管嘴射出的水流喷射到水平放置的曲板上，如图所示，已知管嘴直径 d=5.0 cm ，局部水头损失系数 =0.5 ，当水流对曲板的水平作用力 R=980N时，试求水箱中的水头 H为多少 ?（ 可忽略水箱的行近流速 ）题 3.14 图取基准面，并列出能量方程v v 2gH 2 9.81HH v 3.61 H m/s2g 2g 1.5d 3.14 0.05Q v 3.61 H 0.0071 H m / s取 22，33 断面列 x 方向动量方程R cos30 Q（ v cos30 ）可解出 H3.14 0.05 1000R Qv 980 3.61 H 25.58 HH 38.31m