水力学 第二章液体运动的流束理论

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1、第二章习题解答2-1圆管中流速为轴对称分布（如图），其分布函数为，u为距管轴中心为r处流速。若已知r0为3cm，umax为0.15m/s，求通过水管流量Q及断面平均流速v。2－1解：根据已知条件得流速分布函数为由流量公式得2-2今有一水管，管中A和B两点高差Δz为1m（如图），A点处管径dA为0.25m，B点处管径dB为0.5m，A点压强pA为80kPa,B点压强pB为50kPa，B点断面平均流速vB为1.2m/s，试判断A和B两点间水流方向，并求出其间水头损失hw。2-3在一管路上测得过水断面1-1的测压管高

2、度为1.5m，过水面积A1为0.05m2，2-2断面的过水断面积A2为0.02m2，两断面间水头损失hw为0.5，管中流量Q为20ls，试求2-2断面的测压管高度，已知z1为2.5m，z2为1.6m。2－3解：由连续原理求得列1－1，2－2断面得能量方程2-4在水轮机的垂直锥形尾水管中（如图），已知1-1断面的直径为0.6m，断面平均流速v1为6m/s，出口断面2-2的直径为0.9m，两断面间的水头损失hw为0.03，试求当z为5m时1-1断面处的真空度。2－4解：由连续原理得2－2端面得平均流速以液面为基准面

3、，列2－2断面和3－3断面的能量方程（不计出口水头断面的损失）以2－2断面为基准面，列1－1断面和2－2断面的能量方程，2-5有一水平安装的文丘里流量计，已测得为LM，为0.4M，水管横截面积A1为0.002M2，喉道的横截面积A2为0.001M2，水头损失HW为0.05，求通过流量Q。解：由连续原理得：以管轴中心线为基准面，对1-1，2-2断面取能量方程：2-6在水平安装的文丘里流量计上，直接用水银差压计测出水管与喉部压差Δh为20cm，已知水管直径d1为15cm，喉道直径d2为10cm，当不计水头损失时，

4、求通过流量Q。2－6解：根据文丘里流量计流量公式2－62-7一文丘里流量计若测得当Q为5L/S时水管与喉部之间测压管高差ΔH为11CM，当Q为5.7L/S时ΔH为14CM，喉道直径D为6.4CM，试求该文丘里流量计的流量系数Μ。2-8从水池引出一直径d为10cm的水管（如图），已知从进口至管道出口之间水头损失hw为（v为水管中断面平均流速），求通过管道的流量Q。1122002-9为将水库中水引至堤外灌溉，安装了一根直径d为15cm的虹吸管（如图），当不计水头损失时，问通过虹吸管的流量Q为多少？在虹吸管顶部s点处

5、的压强为多少？1122332-10从一水面保持恒定不变的水池中引出一管路，该管路末端流入大气，管路有三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A1为0.05m2，A2为0.03m2，A3位0.04m2，若水池容积很大，行进流速可以忽略（v0≈0），当不计管路的水头损失时，试求：（1）出口流速v3及流量Q；（2）绘出管路的测压管水头线及总水头线。1111330053.218.88总水头线测压管水头线2-11图示一水电站压力水管的渐变段，直径D1为1.5M，D2为1M，渐变段起点压强P1为400KPA（相对压强），流

6、量Q为1.8M3/S，若不计水头损失，求渐变段镇墩上所受的轴向推力为多少？解：以管轴中心线为基准面，对1-1，2-2断面取能量方程取1-1与2-2断面间水体作为控制体得动量方程即推向力方向与X轴相同。2-12水流由直径dA为20cm的A管经一渐缩的弯管流入直径dB为15cm的B管，管轴中心线在同一水平面内，A管与B管之间的夹角θ为60°，已知通过的流量Q为0.1m3/s，A端中心处相对压强pA为120kPa，若不计水头损失，求水流对弯管的作用力。2－12解：以管轴中心线为基准面取A,B断面的能量方程沿x轴方向取

7、动量梁方程沿y轴方向取动量梁方程合力与水平方向的夹角2-13一平板闸门宽b为2m，当通过流量Q为8m3/s时闸前水深H为4m，闸孔后收缩断面水深hc为0.5m，求作用于平板闸门上的动水总压力（不计摩擦力）。2-14一拦河滚水坝，当通过流量Q为40m3/s时，坝上游水深H为10m，坝后收缩断面处水深hc为0.5m，已知坝长L为7m，求水流对坝体的水平总作用力。2－14解：取1－1，2－2断面之间的水体为控制体沿x方向取动量方程作用于坝体上的动水总压力2988.27KN，其方向与Rx方向相反2-15一四通叉管（如图

8、），其轴线均位于同一水平面内，两端输入流量Q1=0.2m3/s，Q3=0.1m3/s，相应断面动水压强p1=20kPa，p3=15kPa，两侧叉管直接喷入大气，已知各管管径d1=0.3m，d3=0.2m，d2=0.15m，试求交叉处，水流对管壁的作用力（忽略摩擦力不计）。2－15解：取四通叉管1－1，2－2，3－3断面间水体作控制体由于两侧叉管直接喷入大气所以P2＝0，即F2＝0沿x轴