水力学计算例题

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1、第三章流体动力学第四章流体力学基础第十章明渠非恒定流第十二章渗流MF2SC0233001.PPT基本概念什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压管水头线和总水头线的关系怎样？测压管水头在什么条件下会下降？又在什么条件下会上升？又在什么条件下为水平？为什么？试推论之。题目总水头线沿流程的降低与流程长度之比称水力坡度，即解题步骤答：各断面总能量值连接起来的曲线或直线称总水头，把断面的值的点连接起来的线称测压管水头线。均匀流时总水头线与测压管水头线是相互平行的直线。测压管水头线

2、沿流程的降低值与流程长度之比称测压管坡度，即由能量方程验证实验可知，当实验管道中通过某一流量时，由能量方程在等直径管段中，因各断面的流速水头相等即且只有沿程增加的沿程水头损失解题步骤所以，沿程下降。在渐扩管段中，因d沿程增大，沿程减小，hw沿程增大，让其比前者小得多，沿程增大，部分动能转化为势能，所以沿程上升。只有在静止液体或理想液体的条件下，测压管水头线为水平。解题步骤计算题MF2SC0233002.PPT水自相对压强为P0=0.25个工程大气压的密闭容器沿一断面变化的管道流出，管轴线与水平线成角，

3、其终端为圆锥形管咀。设H=15m，如不计能量损失，试求管中能过流量，并给制制总水头线和测压管水头线。各段的管径d1=125mm，d2=150mm，d3=100mm，d4=75mm，管段总长度l=l1+l2+l3+l4=4+6+5+0.3=15.3m.题目解：（1）求管中通过的流量Q如图所示mph5.29800245000===g又以管道出口中心所在的水平面N-N为基准面，对0-0和4-4断面列能量方程式：解题步骤则（2）绘制总水头线和测压管水头线（a）计算各管段的流速水头由连续性方程式知：解题步骤又又

4、解题步骤（b）计算各段的测压管水头如图所示，以N-N为基准面，由0-0断面分别对1-1、2-2及3-3断面列能量方程，分别得：解题步骤（c）绘制总水头和测压管水头线根据各管段的测压管水头值，在图中点绘出测压管水头线H、G、L。在各管段的测压管水头线上加上相应管段的流速水头值，连接成水头线E1L。因不计水头损失故总水头线是通过测压液面的一条水平线。解题步骤答：[Q=0.098m3/s]解题步骤MF2SC0324003.PPT基本概念“恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流“等三个概念

5、是如何定义？它们之间有什么联系？渐变流具有什么重要的性质？题目恒定流：如果在流场中任何空间点上所有运动要素都不随时间而改变，这种流称为恒定流，其数学表达式非恒定流：如果在流场中任何空间点上有任何一运动要素是随时间而变化的，这种流动称为非恒定流。答：解题步骤均匀流：当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。非均匀流：当水流的流线不是相互平行的直线时，该水流称为非均匀流。渐变流：当水流的流线不是相互平行，但几乎近于平行直线时，这种流动称为渐变流。急变流：当水流流线之间的夹角很大或者流线曲率半径很小

6、时，这种流动称为急变流。解题步骤联系：恒定流和非恒定流中均可以是均匀流或非均匀流，非均匀流中又包括渐变流和急变流。渐变流具有的重要性质为：过水断面上的压强近似服从静压分布：解题步骤计算题MF2SC0322004.PPT设有一流场，其速度表达式为,试求：（1）流线族在t=0，通过点A（-1，-1）的流线方程，（2）在t=0时，位于A（-1，-1）点的液体质点的迹线方程。题目解：（1）流线方程积分即解题步骤流线方程当t=0，A点x=-1，y=-1,c1=1在t=0时，（2）迹线方程即设解题步骤积分：当t=

7、0，x=-1设解题步骤当t=0，y=-1时，c3=0迹线方程两式相加所以解题步骤计算题MF2SC0334005.PPT设两流场a、其中u、为常数，试判别两流场有无旋转运动。题目b、解题步骤解：（1）流场中为有旋流动(2)为无旋流动计算题MF2SC0323006.PPT一简单管道，如图所示。长为800m，管径为0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每个弯头的局部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数λ=0.025，试求通过管道的流量。题目解:(1)先将管道作为短管，求通过管道的流量。不考虑行近流速

8、水头，则局部损失共包括进口损失和弯头损失。进口局部损失系数故解题步骤(2)计算沿程损失及局部损失管中流速流速水头沿程损失解题步骤局部损失故沿程水头损失占总水头的百分数为所以该管道按长管计算就可以了。(3)按长管计算管道所通过的流量有解题步骤故按长管计算与短管计算所得流量相差0.00004m3/s，相对误差为。由此可见，将上述管道按长管计算，误差很小。解题步骤计算题MF2SC0411007.PPT已知粘性液的流速分量为：(粘滞系数为μ)试求：（1）液体运动