工程流体力学A主观作业答案.docx
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工程流体力学A主观作业答案
工程流体力学A主观作业答案
工程流体力学A第1次作业
四、主观题(共8道小题)
33. 简述流体的形态特征和力学特征。
形态特征:
流体随容器而方圆,没有固定的形状。
力学特征:
流体主要承受压力,静止流体不能承受拉力和剪力。
34. 一封闭水箱如图所示,已知金属测压计读数
Pa,金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m,试求液面的绝对压强
和相对压强
。
解:
由
得水箱液面的相对压强
绝对压强
或93.1kPa
35. 如图所示为测量容器中A点压强的真空计。
已知
,试求A点的真空压强
及真空度
。
解:
真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。
由题意
得A点真空压强
及真空度
36. 如图所示绕铰链C转动的自动开启式矩形平板闸门。
已知闸门倾角为
,宽度为
,闸门两侧水深分别为
和
,为避免闸门自动开启,试求转轴C至闸门下端B的距离x。
解:
为避免闸门自动打开,由理论力学知必有关系
式中
故
37. 利用检查井作闭水试验检验管径
的市政排水管道施工质量。
已知排水管堵头形心高程为256.34m,检查井中水面高程为259.04m,试求堵头所受的静水总压力大小。
解:
排水管堵头形心处的相对压强
堵头所受的静水总压力
38. 如图所示盛水(重度为
)容器由半径为R的两个半球用N个螺栓连接而成,已知测压管水位高出球顶H,试求每个螺栓所受的拉力F。
解:
取上半球为隔离体,由
,得
式中
为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力,由上半球面的压力体计算得
故每个螺栓所受的拉力为
39. 如图所示水流流经等径直角弯管。
已知管径
mm,管轴上A、B两点高差400mm,U形水银差压计读数
=300mm,管流速度
m/s,相对压强
,
,试求相对压强
和 A、B两断面间的机械能损失
。
解:
由差压计原理
得
由伯努利方程
考虑到
得A、B两断面间的机械能损失
40. 如图所示,为测流需要,在宽度
m的平底矩形断面渠道的测流段,将渠底抬高0.3m。
若测得抬高前的水深为1.8m,抬高后水面降低0.12m,水头损失
经率定按抬高后流速水头的一半计算,试求渠道流量
。
解:
上游水深
,下游水深
据连续性方程
得
(1)
取图示基准面(0-0)、过流断面(1-1、2-2)和计算点(过流断面与液面的交点),从1→2列伯努利方程(
)
得
(2)
联立
(1)、
(2)两式,得
故渠道流量
工程流体力学A第2次作业
四、主观题(共5道小题)
19. 为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征,拟取线性比尺
进行水工模型实验。
已知原型涵洞的宽度
m,高度
m,洞内设计水深
m和设计流速
m/s。
试确定模型的几何尺寸和模型流量。
解:
(1)由给定线性比尺
计算模型各几何尺寸
模型宽
模型高
模型水深
(2)按弗劳德准则确定模型流速及流量
流量
流速
由弗劳德准则
,得流速比尺
20. 已知钢筋混凝土输水管道的水力半径
,水以均匀流流过1km长度上的水头损失
,管壁粗糙系数
,试求管中的流速
和流量
。
解:
由谢才公式
和曼宁公式
得流速
流量
21. 水从封闭容器A经直径
、长度
的管道流入容器B。
已知容器A内水面上的相对压强
,沿程阻力系数
;局部阻力系数,进口
、阀门
、弯道
、出口
,试求管路的通过流量
。
解:
取图示基准面(0-0)、过流断面(1-1、2-2)及计算点,从1→2列伯努利方程
管路流量
得
22. 一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流,如图所示。
已知污水流量
,管道沿程阻力系数
,管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为
,管长
,上、下游渠道的流速均为
。
为避免污物在管中沉积,要求管中流速不得小于
,试确定倒虹吸管的管径
及倒虹吸管两端的水位差
。
解:
据题意
得
取标准管径
。
管中流速
取图示基准面(0-0)、过流断面(1-1、2-2)及计算点(与液面交点),从1→2列伯努利方程
考虑到
,得
23. 试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。
设计流量
,沟底坡度依地形条件采用
,断面采用边坡系数
的梯形,并用小片石干砌护面(粗糙系数
)。
解:
将
和
代入明渠均匀流基本公式
,得
取渠道断面尺寸
工程流体力学A第3次作业
一、主观题(共3道小题)
1. 简述堰流的定义及堰的分类。
2. 试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径
。
已知河道设计流量(据水文计算得)
m3/s,桥前允许壅水水深
m,桥下铺砌允许流速
m/s,桥下游水深
m,选定小桥进口形式后知
,取动能修正系数
。
解:
从
出发进行设计:
①判别流动状态
因
,故小桥过流为自由式。
②计算孔径
取标准孔径
③校核
,已转为淹没式过流。
(可以)
3. 简述渗流系数的确定方法。
答:
①经验公式法;②实验室法;③现场抽水试验法。
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