电大水力学作业14作业与答案资料Word文件下载.docx
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1.理想液体是不考虑液体粘滞性的理想化的液体。
(√)
2.图中矩形面板上的静水总压力作用点D与受压面的形心点C重合。
(×
)
3.静止液体内任何一点的测压管水头等于常数。
四、问答题(每小题5分,共计10分)
1.液体的基本特征是什么?
答:
液体的基本特征是易流动、不易被压缩、均匀等向的连续介质。
2.什么是液体的粘滞性?
它对液体运动有什么影响?
对于流动的液体,如果液体内部的质点之间存在相对运动,那么液体质点之间也要产生摩擦力来反抗这种相对运动的发生,我们把液体的这种特性称为粘滞性;
由于粘滞性的存在,液体在运动过程中要克服粘滞助力作功而消耗能量,所以粘滞性是液体在流动过程中产生能量损失的根源。
五、作图题(每小题5分,共计10分)
1.试绘制图中AB面上的静水压强分布图
2.试绘制图中曲面ABC上的水平方向静水压强分布图及压力体图
题5–1题5-2
六、计算题(共4题,计50分)
1.如图所示,平板在水面上作水平运动,速度为v=10cm/s,平板与下部固定底板的距离为δ=1mm,平板带动水流运动速度呈直线分布,水温为20C,试求:
作用平板单位面积上的摩擦力。
(12分)
解:
因为水流运动速度呈直线分布,则流速梯度为常数,即:
du/dy=0.1/0.001=100
查表1-1,温度为20℃时水的动力粘滞系数为:
μ=1.002×
10-3N·
s/m2
根据牛顿内摩擦定律,平板单位面积上的摩擦力为:
τ=μ×
(du/dy)=1.002×
10-3×
100=0.1002N
2.图示为复式比压计,各点的高度如图所示,已知油的密度为ρ油=800kg/m3,水银的密度为水的密度13.6倍,求A,B两点的压强差。
图中等压面为C-C,D-D,E-E。
计算如下:
PC=PA+ρ水g×
0.5
PD=PC–ρ汞g×
0.2
PE=PD+ρ油g×
0.3
PB=PE–ρ水g×
0.6–ρ汞g×
0.4
PB=PA+ρ水g×
0.5–ρ汞g×
0.2+ρ油g×
0.3–ρ水g×
PA–PB=ρ水g×
0.1+ρ汞g×
0.6–ρ油g×
=1×
9.8×
0.1+13.6×
1×
0.6–0.8×
=78.596KN/m2
3.如图所示矩形挡水闸AB,已知水深h=3m,板的宽b=2.5m,求作用在矩形平板AB上的静水总压力大小以及作用点处的水深。
(12分)
依题意作用在闸门AB上的静水总压力FP应为:
Fp=pcA=ρghcA=pg(h/2)×
hb=1/2×
pgh2b
=1/2×
32×
2.5=110.25KN
静水总压力Fp的作用点为:
即总压力的作用点位于水面下2米处。
4.图示为溢流坝上的弧型闸门。
已知R=6m,弧门宽B=5m,α=60°
,试求:
(1)作用在弧型闸门上的静水总压力。
(10分)
(2)静水总压力作用点hD的位置。
(4分)
解:
(1)计算水平分力:
计算垂直分力:
垂直分力等于压力体eabB的水重。
长方形abce面积=ae×
ec=4×
(6-6×
cos60o)=12m2
扇形eoB的面积=(60/360)×
π×
R2=(1/6)×
3.14×
62=18.84m2
三角形coB的面积=(1/2)×
Bc×
co=(1/2)×
6sin60o×
6cos60o=7.79m2
压力体eabB的体积=(12+18.84-7.79)×
5=115.25m3
所以,垂直分力Fpz=pgv=1×
115.25=1129.5KN(反向向上)
闸门上的静水总压力
(2)Fp和水平线的夹角为β,
∴β=33.90o
因为曲面是圆柱面的一部分,各点压强都垂直于圆柱面,且同通过圆心O点,所以总压力Fp的作用线必通过O点,Fp的作用点距水平面的距离:
hD=4+Rsinβ=4+6sin33.90o=7.35m
电大天堂【水力学(B)】形考作业二:
(第3、4章)
一、单项选择题(每小题2分,共计10分)
1、紊流粗糙区的水头损失与流速成(b)
a、一次方关系;
b、二次方关系;
c、1.75~2.0次方关系;
d、不能确定
2、已知液体流动的沿程水头损失系数λ与边壁粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于(c)
a、层流区;
b、紊流光滑区;
c、紊流过渡粗糙区;
d、紊流粗糙区
3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(b)
a、8b、4c、2d、1
4、已知突扩前后有压管道的直径之比d1/d2=1:
2,则突扩前后断面的雷诺数之比为(a)
a、2b、1c、0.5d、0.25
5、层流断面流速分布规律符合(c)
a、对数分布;
b直线分布;
c、抛物线分布;
d、椭圆分布。
二、填空题(每小题2分,共计8分)
1、恒定流时流线与迹线重合。
2、实际液体在流动时产生水头损失的内因是液体的粘滞性,
外因是边界条件的影响。
3、雷诺试验揭示了液体存在_____层流___和____紊流_两种流态,并可用临界雷诺数来判别液流的流态。
4、在等直径长直管道中,液体的温度不变,当流量逐渐增大,管道内的雷诺数Re将逐渐增大。
三、判断题(每小题2分,共计16分)
1、根据连续性方程,流速与过流断面面积成正比。
(×
2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
)
3、只有过水断面上各点流速相等的流动才是均匀流(×
)
4、均匀流与渐变流一定是恒定流,急变流一定是非恒定流。
)
5、判别圆管水流是层流或紊流流态的临界雷诺数Re为2000。
6、层流一定是均匀流,紊流一定是非均匀流。
7、根据达西公式hf=λ,层流沿程水头损失与流速平方成正比。
(×
8、紊流粗糙区的沿程水头损失系数只与雷诺数有关。
1、有人说“均匀流一定是恒定流”,这种说法是否正确?
为什么?
这种说法是错误的,均匀流不一定是恒定流。
因均匀流是相对于空间而言,即运动要素沿流程不变,而恒定流是相对于时间而言,即运动要素不随时间而变。
两者判别标准不同。
2、根据尼古拉兹实验,简单叙述沿程水头损失系数λ在不同流态的变化规律。
通过尼古拉兹实验可以发现:
在层流中λ仅是雷诺数Re的函数并与Re成反比;
在层流到紊流过渡区,λ仅是Re的函数;
在紊流光滑区λ=f1(Re);
过渡区λ=f2(Re,△/d);
粗糙区λ=f3(△/d),紊流粗糙区又称为阻力平方区。
五、计算题(共5题,计56分)
1、管道直径d=10mm,通过流量Q=20cm3/s,运动粘度ν=0.0101cm2/s。
问管中水流流态属层流还是紊流?
若将直径改为d=30mm,水温、流量不变,问管中水流属何种流态?
(8分)
(1)∵运动粘度ν=0.0101cm2/s,而管道截面积A=πd2/4,=Q/A,
则管道流动的雷诺数:
∴管道水流为紊流。
(2)∵管道流动的雷诺数,故可知水温、流量不变,管径扩大3倍后的雷诺数
∴将直径改为d=30mm,水温、流量不变,管中水流是层流。
2、图示水箱一侧有一向上开口的短管,箱内水位恒定,水通过管嘴向上喷射。
若管嘴出口至水箱水面的高度h=5m,管嘴局部水头损失系数ζ=0.2,取动能校正系数α=1。
求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。
(12分)
解:
(1)以管嘴出口为基准面,对水面1和管嘴出口2列能量方程,得:
由h=5m,ζ=0.2,α=1得
=9.04m/s
(2)以管嘴出口为基准面,管嘴出口2和水面3列能量方程,得:
由=9.04m/s,α=1得
3、已知如图所示的文丘里管流量计,管的直径d1=5cm,d2=2cm,1断面与喉管断面的测压管水头差为Δh=5cm,如果文丘里管流量计流量修正系数μ=0.98,求管路中通过流量Q为多少?
(不计水头损失)(12分)
计算文丘里管常数:
管路中通过的流量:
4、某水平管路的直径d1=7.5cm,管内流速v1=0.70m/s,管路末端接一渐缩喷嘴通入大气(如图)。
喷嘴出口直径d2=2.0cm,用压力表测得管路与喷嘴接头处压强p=49kN/m2,求水流对喷嘴的水平作用力F(取动量校正系数为1)(12分)
取管路1-1断面和管嘴2-2断面为计算断面,根据连续方程得:
对喷嘴建立x方向的动量方程,β=1得:
pA1–F′=βρQ(v2x–v1x)
F′=pA1–βρQ(v2–v1)=49×
(1/4)×
0.0752-1×
0.0031×
(2.625-0.7)
=0.21KN
水流对喷嘴的水平作用力F与F′大小相等,方向相反。
5、有一浆砌块石的矩形断面渠道,宽b=6m,当Q=14.0m3/s时,渠中均匀水深h=2m,糙率n=0.025,试求500m长渠道中的沿程水头损失。
计算渠道断面水力要素:
过流断面面积A=bh=6×
2=12m2
湿周χ=b+2h=6+2×
2=10m
水力半径
根据舍齐公式,沿程水头损失:
电大天堂【水力学(B)】形考作业三:
(第5、6、7章)
一、单项选择题(每小题2分,共计10分)
1、根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为(a)
a、长管,短管;
b、复杂管道,简单管道;
c、并联管道,串联管道;
2、矩形水力最佳断面的宽深比β=(b)
a、1;
b、2;
c、3;
d、4
3、在缓坡明渠中不可以发生的流动是(b)
a、均匀缓流;
b、均匀急流;
c、非均匀缓流;
d、非均匀急流。
4、长管的总水头线与测压管水头线(b)
b、重合;
b、相平行的直线;
c、相平行呈阶梯状。
5、水流在明渠中的流态为缓流时,其水深h>
hk,弗汝德数Fr⎽⎽⎽⎽⎽1。
(c)
a、<
,<
;
b、<
,>
c、>
d、>
。
二、填空题(每小题2分,共计4分)
1、在水击计算中阀门关闭的时间Ts<
水击相长Tr的水击,称为直接水击,把Ts>
Tr的水击称为间接水击。
2、a2型水面曲线是发生
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