流体力学_课后习题答案.pdf

word 文档 可自由复制编辑 第一章习题答案 选择题（单选题）1.1 按连续介质的概念，流体质点是指：（d）（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（c）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。1.2 作用于流体的质量力包括：（c）（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）重力；（d）表面张力。1.3 单位质量力的国际单位是：（d）（a）N；（b）Pa；（c）kgN/；（d）2/sm。1.4 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是：（b）（a）剪应力和压强；（b）剪应力和剪应变率；（c）剪应力和剪应变；（d）剪应力和流速。1.5 水的动力黏度 随温度的升高：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。1.6 流体运动黏度的国际单位是：（a）（a）2/sm；（b）2/mN；（c）mkg/；（d）2/msN。1.7 无黏性流体的特征是：（c）（a）黏度是常数；（b）不可压缩；（c）无黏性；（d）符合RTp。1.8 当水的压强增加 1 个大气压时，水的密度增大约为：（a）（a）1/20000；（b）1/10000；（c）1/4000；（d）1/2000。1.9 水的密度为 10003kg/m，2L 水的质量和重量是多少？解：1 0 0 00.0 0 2mV（k g）2 9.80719.614Gmg（N）答：2L 水的质量是 2 kg，重量是 19.614N。1.10 体积为 0.53m的油料，重量为 4410N，试求该油料的密度是多少？解：4 4 1 0 9.8 0 78 9 9.3 5 80.5mG gVV（kg/m3）答：该油料的密度是 899.358 kg/m3。1.11 某液体的动力黏度为 0.005Pa s，其密度为 8503/kg m，试求其运动黏度。word 文档 可自由复制编辑 解：60.0055.882 10850（m2/s）答：其运动黏度为65.882 10 m2/s。1.12 有一底面积为 60cm40cm 的平板，质量为 5Kg，沿一与水平面成 20角的斜面下滑，平面与斜面之间的油层厚度为 0.6mm，若下滑速度 0.84/m s，求油的动力黏度。UGGTFs0.6mm20 解：平板受力如图。GTNUs 沿s轴投影，有：sin 200GT sin20UTAG 32sin205 9.807sin200.6 105.0 100.6 0.4 0.84GU A（kgm s）答：油的动力黏度25.0 10kgm s。word 文档 可自由复制编辑 1.13 为了进行绝缘处理，将导线从充满绝缘涂料的模具中间拉过。已知导线直径为 0.8mm；涂料的黏度=0.02Pa s，模具的直径为 0.9mm，长度为 20mm，导线的牵拉速度为50/m s，试求所需牵拉力。20mmUU005mm 解：5 01 0 0 00.0 22 00.90.82U（kN/m2）330.8 1020 10201.01Td l（N）答：所需牵拉力为1.01N。1.14 一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转=16/rads，锥体与固定壁面间的距离=1mm，用=0.1Pa s 的润滑油充满间隙，锥底半径 R=0.3m，高 H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。word 文档 可自由复制编辑 HR 解：选择坐标如图，在z处半径为r的微元力矩为dM。zxyo 32222cosrrdzrHRdMdA rdzrH 其中 rzRH 2233302HHRRMz dzHH 3222RHR 32230.1 160.30.50.32 1 10 39.568（N m）word 文档 可自由复制编辑 答：作用于圆锥体的阻力矩为39.568 N m。1.15 活塞加压，缸体内液体的压强为 0.1Mpa 时，体积为 1000 3cm，压强为 10Mpa 时，体积为 995 3cm，试求液体的体积弹性模量。解：61 00.11 09.9p（Mpa）66995 1000105 10V （m3）69669.9 101.98 105 101000 10pKV V （pa）答：液体的体积弹性模量91.98 10K pa。1.16 图示为压力表校正器，器内充满压缩系数为k=4.7510-10Nm/2的液压油，由手轮丝杠推进活塞加压，已知活塞直径为 1cm，丝杠螺距为 2mm，加压前油的体积为200mL，为使油压达到 20Mpa，手轮要摇多少转？d 解：V VKp 106664.75 10200 1020 101.9 10VKV p （m3）设手轮摇动圈数为n，则有24ndlV 6222341.9 10412.101 102 10Vndl 圈 即要摇动 12 圈以上。word 文档 可自由复制编辑 答：手轮要摇 12 转以上。1.17 图示为一水暖系统，为了防止水温升高时，体积膨胀将水管胀裂，在系统顶部设一膨胀水箱。若系统内水的总体积为 83m，加温前后温差为 50，在其温度范围内水的膨胀系数V=0.00051/。求膨胀水箱的最小容积。散热器锅炉 解：VV VT 0.000518 500.204VVV T（m3）答：膨胀水箱的最小容积0.204 m3。1.18 钢贮罐内装满 10的水，密封加热到 75，在加热增压的温度和压强范围内，水的热膨胀系数V=4.110-4/，体积弹性模量k=21092/mN，罐体坚固，假设容积不变，试估算加热后罐壁承受的压强。解：VV VT 自由膨胀下有：VVTV 又pKV V 494.1 102 10751053.3VVpKKTV （Mpa）加热后，钢罐内的压强为053.3ppp Mpa。设00p（表压强）。答：加热后罐壁承受的压强是53.3 Mpa。word 文档 可自由复制编辑 1.19 汽车上路时，轮胎内空气的温度为 20，绝对压强为 395kPa，行驶后轮胎内空气的的温度上升到 50，试求这时的压强。解：设满足理想气体方程，则有：1223952732027350Vp VpVRT 假设12VV，可解得2323 395435.4293pp（kPa）答：这时的压强为435.4 kPa。第二章习题答案 选择题（单选题）2.1 静止流体中存在：（a）（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。2.2 相对压强的起算基准是：（c）（a）绝对真空；（b）1 个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。2.3 金属压力表的读值是：（b）（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。2.4 某点的真空度为 65000Pa，当地大气压为 0.1MPa,该点的绝对压强为：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。2.5 绝对压强absp与相对压强p、真空度Vp、当地大气压ap之间的关系是：（c）（a）absp=p+Vp；（b）p=absp+ap；（c）Vp=ap-absp；（d）p=Vp+Vp。2.6 在密闭容器上装有 U 形水银测压计，其中 1、2、3 点位于同一水平面上，其压强关系为：（c）321水汞 word 文档 可自由复制编辑（a）1p2p3p；（b）1p=2p=3p；（c）1p2p3p；（d）2p1p0）的流线。解：xydxdyuu 0bdxady bxayc 或 byxca 为线性方程 答：流线方程为bxayc。3.11 已知平面流动的速度场为xu=22yxcy，yu=22yxcx，其中c为常数。试求流线方程并画出若干条流线。解：xydxdyuu 0cxdxcydy 222xyc 为圆心在0,0的圆族。word 文档 可自由复制编辑 答：流线方程为222xyc，为圆心在0,0的圆族。3.12 已知平面流动的速度场为u=jtxyitxy)96()64(。求 t=1 时的流线方程，并画出 1x4 区间穿过x轴的 4 条流线图形。解：4669d xd yyx tyx t 当1t 秒时，6946yx dxyxy 3 232 230yx dxyxy 320dxdy 32xyc 过1,0的流线为：323xy 过2,0的流线为：326xy 过3,0的流线为：329xy 过4,0的流线为：3212xy 答：t=1 时的流线方程为32xyc。3.13 不可压缩流体，下面的运动能否出现（是否满足连续性条件）？（1）xu=222yx；yu=)2(23yyxx（2）xu=yxt2；yu=ytxt 2（3）xu=xzy22；yu=yzxyz22；zu=432221yxzx 解：（1）4220yxuuxxyxy 不能出现。（2）0yxuuttxy 能出现。word 文档 可自由复制编辑（3）22220yxzuuuzzx zx zxyz 不能出现。3.14 已知不可压缩流体平面流动，在y方向的速度分量为yu=2y-2x+2y。试求速度在x方向的分量xu。解：0yxuuxy 22xuyx 2222xuy xc yxxyc y 答：速度在x方向的分量 22xuxxyc y。3.15 在送风道的壁上有一面积为 0.42m的风口，试求风口出流的平均速度v。4m3/s2.5m3/s孔口30v 解：123QQQ 其中：14Q m3/s，22.5Q m3/s 342.51.5Q（m3/s）31sin 300.42QA vv 1.57.50.2v（m/s）答：风口出流的平均速度7.5v m/s。word 文档 可自由复制编辑 3.16 求两平行平板间，流体的单宽流量，已知速度分布为u=1 2maxbyu。式中y=0为中心线，y=b为平板所在位置，maxu为常数。解：单宽流量为：1.0bbqudy 2max021byudyb max123ubb max43bu 答：两平行平板间，流体的单宽流量为max43bu。3.17 下列两个流动，哪个有旋？哪个无旋？哪个有角变形？哪个无角变形？（1）xu=ay，yu=ax；zu=0（2）xu=22yxcy，yu=22yxcx，zu=0 式中a、c是常数。解：（1）1122yxtuuaaaxy 有旋。11022yxyxxyuuaaxy 无角变形。（2）12yxtuuxy 2222222222222212c xycxc xycyxyxy 22222222212c xyc xyxy 0 无旋（不包括奇点(0,0)）。word 文档 可自由复制编辑 2222222222211022yxyxxyc yxc yxuuxyxyxy 存在角变形运动。3.18 已知有旋流动的速度场xu=2y+3z，yu=2z+3x，zu=2x+3y。试求旋转角速度和角变形速度。解：11132222yzxuuyz 11132222xzyuuzx 11132222yxzuuxy 22232xyz 1522yxyxxyuuxy 1522xzzxxzuuxz 1522yzzyyzuuyz 答：旋转角速度12xyz，角变形速度52yxzxyz。第四章习题答案 选择题（单选题）4.1 等直径水管，A-A 为过流断面，B-B 为水平面，1、2、3、4 为面上各点，各点的流动参数有以下关系：（c）word 文档 可自由复制编辑 AABB1324（a）1p=2p；（b）3p=4p；（c）1z+1pg=2z+2pg；（d）3z+3pg=4z+4pg。4.2 伯努利方程中z+pg+22vg表示：（a）（a）单位重量流体具有的机械能；（b）单位质量流体具有的机械能；（c）单位体积流体具有的机械能；（d）通过过流断面流体的总机械能。4.3 水平放置的渐扩管，如忽略水头损失，断面形心点的压强，有以下关系：（c）11p122p2（a）1p2p；（b）1p=2p；（c）1pnQ；（b）Q9m；（b）l=（34）d，0H（34）d，0H9m；（d）l（34）d，0H9m。7.3 图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是：（c）H12（a）1Q2Q；（c）1Q=2Q；（d）不定。7.4 并联管道 1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度2l=31l，通过的流量为：（c）12Q1Q2（a）1Q=2Q；（b）1Q=1.52Q；（c）1Q=1.732Q；（d）1Q=32Q。7.5 并联管道 1、2、3、A、B 之间的水头损失是：（d）word 文档 可自由复制编辑 AB123（a）fABh=1fh+2fh+3fh；（b）fABh=1fh+2fh；（c）fABh=2fh+3fh；（d）fABh=1fh=2fh=3fh。7.6 长管并联管道各并联管段的：（c）（a）水头损失相等；（b）水里坡度相等；（c）总能量损失相等；（d）通过的流量相等。7.7 并联管道阀门为K全开时各段流量为1Q、2Q、3Q，现关小阀门K，其他条件不变，流量的变化为：（c）Q1Q2Q3K（a）1Q、2Q、3Q都减小；（b）1Q减小，2Q不变，3Q减小；（c）1Q减小，2Q增加，3Q减小；（d）1Q不变，2Q增加，3Q减小。7.8 有一薄壁圆形孔口，直径d为 10mm，水头H为 2m。现测得射流收缩断面的直径cd为8mm，在 32.8s 时间内，经孔口流出的水量为 0.013m，试求孔口的收缩系数，流量系数，流速系数及孔口局部损失系数。解：2280.6 410cAA 2VQAgHT word 文档 可自由复制编辑 20.0132.80.6222 9.80720.014VTAgH 0.620.970.642cvgH 222222cccccvvvHggg 2222110.062ccccHgHvvg 答：孔口的收缩系数0.64，流量系数0.62，流速系数0.97，孔口局部损失系数0.06。7.9 薄壁孔口出流，直径d=2cm，水箱水位恒定H=2m，试求：（1）孔口流量cd；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量nQ；（3）管嘴收缩断面的真空高度。H 解：220.6 20.0 2221.2 24QAg Hg（l/s）220.820.02221.614nnQAgHg（l/s）以收缩断面 c-c 到出口断面 n-n 列伯努利方程：222222cncc cnn nvvpvpvggggg 22212acVccnncnppHvvvvgg word 文档 可自由复制编辑 2cncncnvvvvvvg 21cnnvvvg 211nvg 2324 1.61 101 0.640.020.649.807 1.506（m）答：（1）孔口流量1.22cd L/s；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流量1.61nQ L/s；（3）管嘴收缩断面的真空高度为1.506m。7.10 水箱用隔板分为A、B两室，隔板上开一孔口，其直径1d=4cm，在B室底部装有圆柱形外管嘴，其直径2d=3cm。已知H=3m，3h=0.5m，试求：（1）1h，2h；（2）流出水箱的流量Q。d1d2Qh1h2h3H 解：要保持H不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为Q。1122nnAghAg Hh 2221210.820.030.5480.620.04nnAhHhA word 文档 可自由复制编辑 可解得：10.5480.54831.061.5481.548hH（m）2133 1.060.51.44hHhh（m）20.040.642 9.807 1.063.674Q（l/s）答：（1）11.06h m，21.44h m；（2）流出水箱的流量3.67Q L/s。7.11 有一平底空船，其船底面积为 82m，船舷高h为 0.5m，船自重G为 9.8kN，现船底破一直径 10cm 的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。hQ 解：设船底到水面的水深为 0Ht，船中水深为h，下沉过程是平稳的，则有：0HtgGhg 0GHthg 从孔口流入的流量为 022GQ tAg HthA，为常数。当船沉没时：GhQ tTg 33329.8 1080.59.8 1081000 8393.622 9.8 100.620.14hTAG（s）答：经过393.6s 后船将沉没。7.12 游泳池长 25m，宽 10m，水深 1.5m，池底设有直径 10cm 的放水孔直通排水地沟，试word 文档 可自由复制编辑 求放净池水所需的时间。解：设池内水深为h时，为水流量为2QAgh dVQdt 0dVA dhQdt 002AAdtdhdhQAgh 000000222HHAAdhThAghAg 00222 25 101.520.620.12 9.8074AHAg 7.89（h）设水池中的水量为V，则水量减少量为dVQdt 02dVAghdtA dh 答：放净池水所需的时间为7.89h。7.13 油槽车的油槽长度为l，直径为D，油槽底部设有卸油孔，孔口面积为A，流量系数为，试求该车充满油后所需卸空时间。lD 解：word 文档 可自由复制编辑 2a 设当油箱中漏深为h时，瞬时泄油量为Qdt。02dVA dhQdtAghdt 其中 02Aal，22222DDah sin2aD；sin2Da 2cos2DhD 当2Dh 时 2sin ddhD，sin2Ddhd 当2cos2DhD 当2Dh 时 sin2Ddhd 0sin2222DAldtdhdhAghAgh 202sinsin22lDlDTdhdhAghAgh 202sinsinsinsin222lDDDddAghh word 文档 可自由复制编辑 222202sinsin22lDddAghh 其中0122010sin2sin211cos1cos2dduuduDDD 112002sin2sin211 cos1 cos2dduuduDDD 积分可得：3224223322lDlDTDAgA g 答：该车充满油后所需卸空时间为3223lDTA g。7.14 虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度1l=3m，2l=5m，直径d=75mm，两池水面高差H=2m，最大超高h=1.8m，沿程摩阻系数=0.02，局部损失系数：进口a=0.5，转弯b=0.2，出口c=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。ABHhCl1l2 解：以下游水面为基准面，从上池水面到下池水面列伯努利方程：22222350.7 1.00.0222220.075 2vl vvvvHgdggggbc进 2 9.80723.203.83v（m/s）23.200.07514.144QvA（L/s）从 C 过流断面到下池水面列伯努利方程：word 文档 可自由复制编辑 2222222CCCCCpvl vvzggdgg 取1C Cvv 251.82.01 0.021.00.0752aCCVpppvHggg 253.203.80.023.100.0752 9.807m 答：流量14.14Q L/s，管道最大超高断面的真空度为3.10m。7.15 风动工具的送风系统由空气压缩机、贮气筒、管道等组成，已知管道总长l=100mm，直径d=75mm，沿程摩阻系数=0.045，各项局部水头损失系数之和=4.4，压缩空气密度=7.863/mkg，风动工具要求风压 650kPa，风量 0.088sm/3，试求贮气筒的工作压强。空压机贮气筒接风动工具 解：从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程，忽略高差，则有：22122222ppvvlgggdg 212210041.04.40.04520.075Qppd 2327.864 0.088650 101.04.46020.075 33650 101001.97910 752.0（kPa）word 文档 可自由复制编辑 答：贮气筒的工作压强为752.0kPa。7.16 水从密闭容器A，沿直径d=25mm，长l=10m 的管道流入容器B，已知容器A水面的相对压强1p=2at，水面高1H=1m，2H=5m，沿程摩阻系数=0.025，局部损失系数：阀门v=4.0，弯头b=0.3，试求流量。H1H2Ap1B 解：以地面为基准面，从A池面到B池面列伯努利方程：22211 122 2123222vbpvpvlvHHggggdg进出 取120vv；20p；0.5进；1.0出，则有 121122100.5 1.04.03 0.30.0250.025pg HHgv 122120516.4g 4.37（m/s）24.370.0252.154QvA（l/s）答：流量2.15Q l/s。7.17 水车由一直径d=150mm，长l=80m 的管道供水，该管道中有两个闸阀和 4 个 90弯头（=0.03，闸阀全开a=0.12，弯头b=0.48）。已知水车的有效容积V为 253m，水塔具有水头h=18m，试求水车充满水所需的最短时间。word 文档 可自由复制编辑 H 解：以管出水口为基准面，列伯努利方程：224222lvvHdgg 进弯阀 2800.5 1.04 0.482 0.120.030.15 2vg 24.2419.66gHv（m/s）24.240.1574.894QvA（l/s）VQT 325333.8474.89 10VTQ（s）5.56（min）答：水车充满水所需的最短时间为5.56min。7.18 自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读值Mp=1at，水头H=2m，管长1l=10m，2l=20m，直径1d=100mm，2d=200mm，沿程摩阻系数1=2=0.03，试求流量并绘总水头线和测压管水头线。word 文档 可自由复制编辑 Hl1d1pMl2d2 解：以管中心线为基准面，从容器水面到出口断面列伯努利方程：22222122221122121222222MvvpvvlvlvHggggdgdg进 1122v Av A，21221vdvd，21.0 可求得：1222424221221211112221.01pgHvddldlddddd进 12442 9.8072 1010200.5 21.090.0320.030.10.2 1.847（m/s）22111.857.3877dvd（m/s）2221.850.258.034Qv A（L/s）x 0 0 10 10 30 H（m）12 10.6 2.26 0.696 0.174 pH（m）12 7.82 0.52 0.522 0 word 文档 可自由复制编辑 1210.62.260.6960.1740.522-0.52x 答：流量58.03Q L/s，总水头线和测压管水头线见上图。7.19 水从密闭水箱沿垂直管道送入高位水池中，已知管道直径d=25mm，管长l=3m，水深h=0.5m，流量Q=1.5L/s，沿程摩阻系数=0.033，局部损失系数：阀门 a=9.3，入口e=1，试求密闭容器上压力表读值Mp，并绘总水头线和测压管水头线。lpMhh 解：以下池水面为基准面，列伯努利方程：word 文档 可自由复制编辑 202Maplhvlhgdg进出 2323.54 1.5 101.01.00.0339.320.0250.025Mplhg 3334.321074.3310 108.65（kPa）324 1.5 103.060.025v（m/s）x H(m)Hp(m)-h 11.58/11.10 11.58/10.63 l 3.977/3.5 3.5/3.5 l+h 3.5 3.5 阀 4.44 4.44 lhh3.53.9774.4411.5811.10H,Hp(m)答：密闭容器上压力表读值Mp108.65kPa，总水头线和测压管水头线见上图。7.20 工厂供水系统，由水塔向A、B、C三处供水，管道均为铸铁管，已知流量cQ=10sL/，Bq=5sL/，Aq=10sL/，各段管长1l=350m，2l=450m，3l=100m，各段直径1d=200mm，2d=150mm，3d=100mm，整个场地水平，试求所需水头。word 文档 可自由复制编辑 水塔l1d1l2d2l3d3ABCqAqBQC 解：以水平面为基准面，从水塔水面到C断面出口列伯努利方程：222331122123123222lvlvlvHdgdgdg 其中：25.3310.3nad，取0.013n，查表 7-3 可得：19.30a；243.0a；3375a 125Q（l/s）；215Q（l/s）；310Q（l/s）代入可得：2229.33500.02543.04500.015375 1000.01H 10.138（m）答：所需水头为10.138m。7.21 在长为 2l，直径为d的管道上，并联一根直径相同，长为l的支管（图中虚线），若水头H不变，不计局部损失，试求并联支管前后的流量比。llH 解：并联前，设管道的比阻为a，则有：word 文档 可自由复制编辑 22HalQ，2HQal 并联后，总流为Q 222524QHalQalalQ，45HQal 两支路的流量为122QQQ 82101.2655QQ 答：并联支管前后的流量比为1.26。7.22 有一泵循环管道，各支管阀门全开时，支管流量分别为1Q、2Q，若将阀门A开度变小，其他条件不变，试论证主管流量Q怎样变化，支管流量1Q、2Q 怎样变化。QQ1Q2A 解：设主管阻抗为0S，支管阻抗为1S，2S。主管损失为2000fhS Q，支管损失为22211122fhSQS QS Q。1112221111212fffhhhQQSSS 121212111SSSSSSS 12212S SSSS word 文档 可自由复制编辑 水泵扬程 22120010000212ffS SHhhSS QSQSS 22200001200032101112122SSdHdHdQdQS SQSQdSdQdSdSSSSS 2200200112002SSdQQHdHdSSSQdQ 对离心泵，一般有000dHdQ，成立010dQdS。即0Q减小，而0H增加，0fh减小，故1fh增加。又012QQQ，当1fh增加时，2S不变，故2Q增加 1Q减少 答：主管流量Q减小，支管流量1Q减少、2Q增加。7.23 电厂引水钢管直径d=180mm，壁厚=10mm，流速v=2sm/，工作压强为 1106Pa，当阀门突然关闭时，管壁中的应力比原来增加多少倍？解：0cHvg 其中 019210143513192.1 101801120.0 1010ccK DE（m/s）其中92.1 10K Pa；1020.0 10E Pa；180D mm；10mm 131922699.807H（m）2638.14P（kPa）管中压强增大的倍数为3.64倍。答：管壁中的应力比原来增加3.64倍。7.24 输水钢管直径d=100mm，壁厚=7mm，流速v=1.2sm/，试求阀门突然关闭时的水击压强，又如该管道改为铸铁管水击压强有何变化？word 文档 可自由复制编辑 解：对钢管：019210143513412.1 101001120.0 107ccK DE（m/s）对铸铁：019210143512562.1 10100119.8 107ccK DE（m/s）013411.2164.059.807cHvg（m）012561.2153.099.807cHvg（m）61.60910PPa 61.50710PPa 答：阀门突然关闭时的水击压强为61.60910Pa，该管道改为铸铁管水击压强为61.50710Pa。7.25 水箱中的水由立管及水平支管流入大气，已知水箱水深H=1m，各管段长l=5m，直径d=25mm，沿程摩阻系数=0.0237，除阀门阻力（局部水头损失系数）外，其他局部阻力不计，试求：（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量1Q、2Q；（2）阀门全开（=0）时，流量1Q、2Q；（3）使1Q=2Q，应为多少？HQ2Q1l,dl,dl,d 解：（1）阀门关闭。word 文档 可自由复制编辑 2222vlHldg 222 9.8071 53.522100.02370.025g Hlvld（m/s）22223.520.0251.734Qv A（L/s）10Q （2）阀门全开。设结点处压强为p，以水平管为基准面，则有：22palQg；21plalQg 可得：22121QQa 其中5252588 0.02372005872.0 100.025agdg 再从水池面到1Q出口列能量方程：2212lHalQalQ 2212lHQQal 12QQQ 可得：2221122122lHQQQQQal 2511252251223 5 1321.6 102.0 1050.5 10lHQQQalQQ 251121.50.5 1.6 10QQQ 225121.61.60.5 1.6 10QQ 2211220.11.60QQQQ 2112210160QQQQ 解得：21210106456.42QQ word 文档 可自由复制编辑 故 1211.4QQ，121.4QQ 不合题意。代入方程中可得：252128.960.5 10Q20.197Q（L/s），12.2 4 5Q（L/s），.4 2Q（L/s）（3）设置阀门开度，使1212QQQ时，阀门阻力系数为a。则有 212122212442224aaQdallHalQalQalQggd 及 222211248aalQlalQQgd 12QQ，221242482aalQQgdgd /可得：24242425254128aaaallHalgdgdlgd 24245224555 2 1059.8070.025819.6988 6aalgdalgdlHlHl 0.50.524249.80750.0252.1922 19.69algdQ（L/s）121.19QQ（l/s）答：（1）阀门关闭时，立管和水平支管的流量10Q、21.73Q L/s；（2）阀门全开（=0）时，流量12.245Q L/s、20.197Q L/s；（3）使1Q=2Q，应为19.69。7.26 离心泵装置系统，已知该泵的性能曲线（见图 7-49），静扬程（几何给水高度）gH=19m，管道总阻抗S=7600052/ms，试求：水泵的流量Q、扬程H、效率、轴功率。word 文档 可自由复制编辑 0246810162024283236Q(L/s)H(m)70605040(%)解：装置扬程为 221976000gHHSQQ 在图上作曲线，列表如下：Q 2 4 6 8 H 19.304 20.22 21.736 23.86 确定工作点为：流量7.2Q（L/s）扬程22.90H（m）效率62%轴功率31000 9.80722.9 7.2 102.60.62gQHN（kW）7.27 由一台水泵把贮水池的水抽送到水塔中去，流量Q=70sL/，管路总长（包括吸、压水管）为 1500m，管径为d=250mm，沿程摩阻系数=0.025，水池水面距水塔水面的高差gH=20m，试求水泵的扬程及电机功率（水泵的效率=55%）。word 文档 可自由复制编辑 压水管吸水管Hg 解：2525880.0 2 52.1 1 69.8 0 70.2 5agd 水泵扬程 22202.116 15000.0735.55gHHalQ（m）1000 9.80735.55 0.0744.370.55gHQN（kW）答：水泵的扬程为35.55m，电机功率为44.37kW。word 文档 可自由复制编辑 第八章习题答案 选择题（单选题）8.1 明渠均匀流只能出现在：（b）（a）平坡棱柱形渠道；（b）顺坡棱柱形渠道；（c）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。8.2 水力最优断面是：（c）（a）造价最低的渠道断面；（b）壁面粗糙系数最小的断面；（c）过水断面积一点，湿周最小的断面；（d）过水断面积一定，水力半径最小的断面。8.3 水力最优矩形渠道断面，宽深比/b h是：（c）（a）0.5；（b）1.0；（c）2.0；（d）4.0。8.4 平坡和逆坡渠道中，断面单位能量沿程的变化：（b）（a）deds0；（b）deds1；（b）hch；（c）vc；（d）dedh1；（b）hch；（c）vc；（d）dedh0。8.7 明渠水流由急流过渡到缓流时发生：（a）（a）水跃；（b）水跌；（c）连续过渡；（d）都可能。8.8 在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将：（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.9 在流量一定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.10 宽浅的矩形断面渠道，随流量的增大，临界底坡ci将：（b）（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.11 明渠水流如图 8-49 所示，试求 1、2 断面间渠道底坡，水面坡度，水力坡度。word 文档 可自由复制编辑 v1=4m/s3m5mv1=4m/s4.5m2m30m0012 解：3210.0 3 33 03 0i 86.50.0530pJ 2244.586.5220.042830ggJ 答：1、2 断面间渠道底坡0.033i，水面坡度0.05pJ，水力坡度0.0428J。8.12 梯形断面土渠，底宽b=3m，边坡系数m=2，水深h=1.2m，底坡i=0.0002，渠道受到中等养护，试求通过流量。解：1.23 1.2 26.48Ah bhm（m2）22222132 1.258.367bhhmbhm（m）0.7745AR（m），取0.0225n（见教材 153 页表 6-4）213616.48 0.77450.00023.4350.0225QRRiAn（m3/s）答：通过流量3.435Q m3/s。8.13 修建混凝土砌面（较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量Q=9.7sm/3，底坡i=0.001，试按水力最优断面设计断面尺寸。解：对矩形断面，水力最优断面满足2bh。22Abhh，24bhh，2242hhRh word 文档 可自由复制编辑 231QARin，取0.001i，0.017n 23222hnQhi，8311330.0179.74.14220.001nQhi 1.70h（m），3.4 0b（m）答：断面尺寸为1.70h m，3.40b m。8.14 修建梯形断面渠道，要求通过流量Q=1sm/3，边坡系数m=1.0，底坡i=0.0022，粗糙系数n=0.03，试按不冲允许流速maxv=0.8sm/，设计断面尺寸。解：max0.8vv，0.8QA，max11.250.8QAv（m2）又 23max1vRivn，即2max3120.03 0.80.5020.0022n vRi 0.366R 有 21.25hbmh 220.36621hbmhbhm 即有 21.252 23.42hbhbh 解得：21.870.6840hh 0.51.37h，2.012.455b 2.00b（m），0.5h（m）答：断面尺寸为2.00b m，0.5h m。8.15 已知一钢筋混凝土圆形排水管道，污水流量Q=0.2sm/3，底坡i=0.005，粗糙系数n=0.014，试确定此管道的直径。解：取充满度为0.6hd，则20.4920Ad，0.2776Rd。8222333110.49200.27760.0051.05750.20.014QARidddn 0.535d（m）故应取0.75hd，则由表 8-4 查得20.6319Ad，0.3017Rd word 文档 可自由复制编辑 831.43570.2d，0.478d（m）故取500d（mm）答：管道的直径500d mm。8.16 钢筋混凝土圆形排水管，已知直径d=1.0m，粗糙系数n=0.014，底坡i=0.002，试校核此无压管道的过流量。解：满流时的过流量为：23223000110.0020.014 44dQARidn 231110.0020.01444 0.996（m3/s）对管径为1m 的输水管，取0.80hd 由图 8-16 查得：00.98QQ，0.974Q（m3/s）解法 2：取0.80hd，则20.67360.6736Ad；0.30420.3042Rd 22330.67360.30420.0020.9730.014AQRin（m3/s）答：无压管道的过流量0.973Q m3/s。8.17 三角形断面渠道，顶角为 90，通过流量Q=0.83/ms，试求