水力学1第二次作业.ppt
0-5 如图所示有一如图所示有一0.8m0.2m的平板在油面上作水平运的平板在油面上作水平运动动，已知运，已知运动动速度速度u=1m/s，平板与固定，平板与固定边边界的距离界的距离=1mm=1mm，油的，油的动动力粘度力粘度为为1.15Pss1.15Pss，由平板所，由平板所带动带动的的油的速度成直油的速度成直线线分布，分布，试试求平板所受阻力求平板所受阻力。解：解：n n0.60.6（1 1）容积为）容积为）容积为）容积为4m4m3 3的水，当压强增加了的水，当压强增加了的水，当压强增加了的水，当压强增加了5 5个大气压个大气压个大气压个大气压时容积减少时容积减少时容积减少时容积减少1 1升，试求升，试求升，试求升，试求该水的体积模量该水的体积模量该水的体积模量该水的体积模量K K。n n（2 2）又为使水的体积相对压缩）又为使水的体积相对压缩）又为使水的体积相对压缩）又为使水的体积相对压缩1 110001000，需要增大需要增大需要增大需要增大多少压强？多少压强？多少压强？多少压强？n n解解解解：（1 1）体积模量体积模量体积模量体积模量K K等于体积压缩率等于体积压缩率等于体积压缩率等于体积压缩率k k的倒数的倒数的倒数的倒数n n（2 2）第一章作业n n1-21-21-21-2 盛有同种介质（容重盛有同种介质（容重盛有同种介质（容重盛有同种介质（容重AAAA=BBBB=11.lkN=11.lkN=11.lkN=11.lkNm3m3m3m3）的）的）的）的两容器，其中心点两容器，其中心点两容器，其中心点两容器，其中心点A A A A、B B B B位位位位于同一高程，今用于同一高程，今用于同一高程，今用于同一高程，今用U U U U形差压形差压形差压形差压计测定计测定计测定计测定A A A A、B B B B点之压差（差点之压差（差点之压差（差点之压差（差压计内盛油，容重压计内盛油，容重压计内盛油，容重压计内盛油，容重00008.5kN8.5kN8.5kN8.5kNm3m3m3m3），），），），A A A A点还装有点还装有点还装有点还装有一水银测压计。其它有关一水银测压计。其它有关一水银测压计。其它有关一水银测压计。其它有关数据如图题数据如图题数据如图题数据如图题1-21-21-21-2所示。问：所示。问：所示。问：所示。问：n n 1.A1.A1.A1.A、B B B B两点之压差为两点之压差为两点之压差为两点之压差为多少？多少？多少？多少？n n 2.A 2.A 2.A 2.A、B B B B两点中有无真两点中有无真两点中有无真两点中有无真空存在，其值为多少？空存在，其值为多少？空存在，其值为多少？空存在，其值为多少？CD12123n n1-21-2解解解解：n n（1 1）由图知道由图知道由图知道由图知道A A点和点和点和点和B B点的压差等于点的压差等于点的压差等于点的压差等于C C点和点和点和点和DD点的压差，点的压差，点的压差，点的压差，1-11-1断面为等压面，得断面为等压面，得断面为等压面，得断面为等压面，得n n所以所以所以所以n n（2 2）由由由由A A点在的等压面知点在的等压面知点在的等压面知点在的等压面知存在真空度所以存在真空度所以A、B两点存在真空两点存在真空A、B两点绝两点绝对压强为：对压强为：A A、B B两点真两点真空度为：空度为：n n1-3 1-3 图示一圆柱形油图示一圆柱形油图示一圆柱形油图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。桶，内装轻油及重油。桶，内装轻油及重油。桶，内装轻油及重油。轻油容重轻油容重轻油容重轻油容重11为为为为6.5kN6.5kNm3m3，n n重油容重重油容重重油容重重油容重22为为为为8.7kN8.7kNm3m3，当两种油重量相当两种油重量相当两种油重量相当两种油重量相等时等时等时等时，求：，求：，求：，求：n n（1 1）两种油的深度两种油的深度两种油的深度两种油的深度h1h1及及及及h2h2为多少？为多少？为多少？为多少？n n（2 2）两测压管内油面两测压管内油面两测压管内油面两测压管内油面将上升至什么高度？将上升至什么高度？将上升至什么高度？将上升至什么高度？12hn n1 13 3解：解：解：解：n n（1 1）由两种油的重量相同有由两种油的重量相同有由两种油的重量相同有由两种油的重量相同有n n（2 2）左侧测压管内油面与将上升至与油桶内轻油左侧测压管内油面与将上升至与油桶内轻油左侧测压管内油面与将上升至与油桶内轻油左侧测压管内油面与将上升至与油桶内轻油油面等高，即油面与桶底的垂距为油面等高，即油面与桶底的垂距为油面等高，即油面与桶底的垂距为油面等高，即油面与桶底的垂距为5m5mn n设右侧测压管内油面与桶底的垂距为设右侧测压管内油面与桶底的垂距为设右侧测压管内油面与桶底的垂距为设右侧测压管内油面与桶底的垂距为h h，则，则，则，则1h2n n1-4 1-4 在盛满水的容器在盛满水的容器在盛满水的容器在盛满水的容器盖上，加上盖上，加上盖上，加上盖上，加上6154N6154N的的的的荷载荷载荷载荷载G G（包括盖重），（包括盖重），（包括盖重），（包括盖重），若盖与容器侧壁完全若盖与容器侧壁完全若盖与容器侧壁完全若盖与容器侧壁完全密合，密合，密合，密合，n n试求试求试求试求A A、B B、C C、DD各各各各点的相对静水压强点的相对静水压强点的相对静水压强点的相对静水压强（尺寸见图）。（尺寸见图）。（尺寸见图）。（尺寸见图）。n n1 14 4解解解解：n n荷载荷载荷载荷载G G作用在作用在作用在作用在ABAB液面上液面上液面上液面上n n得得得得n nC C点和点和点和点和DD点的压强相等点的压强相等点的压强相等点的压强相等n n由由由由巴斯加原理巴斯加原理巴斯加原理巴斯加原理有：有：有：有：n n1-5 1-5 今采用三组串联的今采用三组串联的今采用三组串联的今采用三组串联的UU形水银测压计测量高压水管中压强，形水银测压计测量高压水管中压强，形水银测压计测量高压水管中压强，形水银测压计测量高压水管中压强，测压计顶端盛水。当测压计顶端盛水。当测压计顶端盛水。当测压计顶端盛水。当MM点压强等于大气压强时，各支水银面点压强等于大气压强时，各支水银面点压强等于大气压强时，各支水银面点压强等于大气压强时，各支水银面均位于均位于均位于均位于0-00-0水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在水平面上。今从最末一组测压计右支测得水银面在0-00-0平面以上的读数为平面以上的读数为平面以上的读数为平面以上的读数为h h。n n试求试求试求试求MM点的压强？点的压强？点的压强？点的压强？12435h6n n1-6 1-6 一一一一U U形差压计如图题形差压计如图题形差压计如图题形差压计如图题1-61-6所示，下端所示，下端所示，下端所示，下端为横截面积等于为横截面积等于为横截面积等于为横截面积等于a a的玻璃管，顶端为横的玻璃管，顶端为横的玻璃管，顶端为横的玻璃管，顶端为横截面积截面积截面积截面积A=50aA=50a的圆筒，的圆筒，的圆筒，的圆筒，n n左支内盛水左支内盛水左支内盛水左支内盛水(w wg g=9800N/m=9800N/m3 3)，n n右支内盛油右支内盛油右支内盛油右支内盛油(o og g=9310N/m=9310N/m3 3），），），），n n左右支顶端与欲测压差处相接。当左右支顶端与欲测压差处相接。当左右支顶端与欲测压差处相接。当左右支顶端与欲测压差处相接。当p1=p2p1=p2时，右支管内的油水交界面在时，右支管内的油水交界面在时，右支管内的油水交界面在时，右支管内的油水交界面在x-xx-x水平面处，水平面处，水平面处，水平面处，n n试计算右支管内油水交界面下降试计算右支管内油水交界面下降试计算右支管内油水交界面下降试计算右支管内油水交界面下降25cm25cm时，时，时，时，（p2-p1p2-p1）为若干？）为若干？）为若干？）为若干？11h1h225cmh1+0.255mh2+0.245m23n n1 16 6解：解：解：解：n n情况情况情况情况1 1：设当：设当：设当：设当P1=P2P1=P2时左边液面到交界面的垂距为时左边液面到交界面的垂距为时左边液面到交界面的垂距为时左边液面到交界面的垂距为h1h1，右，右，右，右边液面到交界面的垂距为边液面到交界面的垂距为边液面到交界面的垂距为边液面到交界面的垂距为h2h2n n情况情况情况情况2 2：当交界面下降当交界面下降当交界面下降当交界面下降25cm25cm后后后后n n因为粗细管面积比为因为粗细管面积比为因为粗细管面积比为因为粗细管面积比为5050：1 1，当细管下降，当细管下降，当细管下降，当细管下降25cm25cm时左边粗管时左边粗管时左边粗管时左边粗管上升上升上升上升0.5cm0.5cm，右边粗管下降，右边粗管下降，右边粗管下降，右边粗管下降0.5cm0.5cm得：得：得：得：1-7 盛同一种液体的两容器，用两根盛同一种液体的两容器，用两根U形管差压计连形管差压计连接。上部差压计接。上部差压计A内盛密度为内盛密度为 的液体，液面高差为的液体，液面高差为A；下部差压计内盛密度为；下部差压计内盛密度为 的液体，液面高差为的液体，液面高差为B。求容器内液体的密度求容器内液体的密度 （用（用 、及及A、B表示）表示）。ABCD122117解：图上设点ABCD由上差压计由上差压计1-1等等压面可得：压面可得：由下差压计由下差压计2-2等等压面可得压面可得：由于两容器溶液相同，由于两容器溶液相同，AC的高差等于的高差等于BD的高差，的高差，所以所以AC之间压差等于之间压差等于BD之间压差之间压差ABCD即即：1221n n1-111-11n n1-13 1-13 小型水电站前池小型水电站前池小型水电站前池小型水电站前池进入压力管道的进口进入压力管道的进口进入压力管道的进口进入压力管道的进口处装有一矩形平板闸处装有一矩形平板闸处装有一矩形平板闸处装有一矩形平板闸门，长门，长门，长门，长L L为为为为1.8m1.8m，宽，宽，宽，宽b b为为为为2.5m2.5m，闸门重，闸门重，闸门重，闸门重1860N1860N，倾角，倾角，倾角，倾角 为为为为7575，闸门与，闸门与，闸门与，闸门与门槽之间摩擦系数门槽之间摩擦系数门槽之间摩擦系数门槽之间摩擦系数f f为为为为0.350.35，求启动闸门所需求启动闸门所需求启动闸门所需求启动闸门所需的拉力？的拉力？的拉力？的拉力？FPFLFGF1F2Ffn n1 11313解：解：解：解：n n设闸门重力分为对斜面的压力设闸门重力分为对斜面的压力设闸门重力分为对斜面的压力设闸门重力分为对斜面的压力F1F1和沿斜面向下的力和沿斜面向下的力和沿斜面向下的力和沿斜面向下的力F2F2 1-141-14 一矩形平板闸门一矩形平板闸门ABAB，门的转轴位于，门的转轴位于A A端，已端，已知门宽知门宽3m3m，门重，门重9800N9800N（门厚均匀），闸门与水平面（门厚均匀），闸门与水平面夹角夹角a a为为6060，hlhl为为1.0m1.0m，h2h2为为1.73m1.73m，若不计门轴，若不计门轴摩擦，在门的摩擦，在门的B B端用铅垂方向钢索起吊。端用铅垂方向钢索起吊。试求：试求：（1 1）当下游无水，即）当下游无水，即h3h3为为0 0时启动闸门所需的拉力时启动闸门所需的拉力T T；（；（2 2）当下游有水，）当下游有水，h3h3为为h2h2时启动所需的拉力时启动所需的拉力T T。eFFG解:(1)当当 AB 闸门上的压强分布图如闸门上的压强分布图如AabB,压力中心距闸压力中心距闸底点底点B B的距离：的距离：对对A点取矩：点取矩：拉力(2)当当 时时,AB闸门上的压强分布如闸门上的压强分布如AacB,对A点取矩则拉力 n n1 11818n n1-19 1-19 一弧形闸门，门前水深一弧形闸门，门前水深一弧形闸门，门前水深一弧形闸门，门前水深HH为为为为3m3m，为为为为4545，半径，半径，半径，半径R R为为为为4.24m4.24m，试计算试计算试计算试计算1 1米宽的门面上所米宽的门面上所米宽的门面上所米宽的门面上所受的静水总压力并确定其方向。受的静水总压力并确定其方向。受的静水总压力并确定其方向。受的静水总压力并确定其方向。n n1 11919解：解：解：解：n n先求水平分力先求水平分力先求水平分力先求水平分力n n再求垂直分力再求垂直分力再求垂直分力再求垂直分力n n1.231.23 如图示，闸门如图示，闸门如图示，闸门如图示，闸门ABAB宽宽宽宽1.2m1.2m，铰在，铰在，铰在，铰在A A点，压力点，压力点，压力点，压力表表表表G G的读数为的读数为的读数为的读数为14700N14700Nm2m2，在右侧箱中油的，在右侧箱中油的，在右侧箱中油的，在右侧箱中油的容重容重容重容重008.33KN/m28.33KN/m2，问在问在问在问在B B点加多大的水平点加多大的水平点加多大的水平点加多大的水平力才能使闸门力才能使闸门力才能使闸门力才能使闸门ABAB平衡？平衡？平衡？平衡？11ABFBF油油F水水e水水e油油n n1 12323解解解解：计算作用在闸门计算作用在闸门计算作用在闸门计算作用在闸门ABAB上的水压力上的水压力上的水压力上的水压力n n作用在闸门作用在闸门作用在闸门作用在闸门ABAB上的水压力：上的水压力：上的水压力：上的水压力：
