2022年水力学与桥涵水文习题答案 .pdf
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1、优秀学习资料欢迎下载第一章习题1.1 解:水温为 30 度时水的密度)/(79.9953mkg质量)(9957.0001. 0*7.995kgvM重力NMgG75786.98.9*9957.01.2 解:密度)/(135905. 0/67953mkgvM重度)/(1331828 .9*135903mkNg1.3 解:4时水的密度为 1000(3/ mkg) 100时水的密度为 958.4(3/ mkg) 假定 1000kg 的水)(11000/1000)4(3mv)(0434.14 .958/1000)100(3mv则体积增加百分比为%34.4%100*110434.1v1.4 解:压缩系数)
2、/(10*102.5)98000*198000*5(5001.0210Nmdpvdv弹性系数)/(10*96.1129mNK1.5 解:运动粘滞系数为动力粘滞系数与密度的比值)/(71.93mkN)*(10*599.03sPa610*605.01000*71.98.9*000599.0* gg)/(2sm1-8 解:剪切力不是均匀分布rdrdA2,rdydudrrrrdrrdT32*2*320242244203ddrdrrTd积分后得324dT精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载1.9 解:cmD
3、12,cmd96.11,cml14,sPa *172.0,smv/1接触面面积2220526.010*14*10*96.11*1415.3)2(2mldA作用力NyvAdydvAF2.4510*2/)96.1112(1*172.0*0526.02第二章习题2-2 解:玻璃管的自由表面为等压面,液体的质量力包括重力、一个虚构的方向向左的惯性力,所以单位质量力的三个分量为:gZYaX,0,,带入液体平衡微分方程有:)(gdzadxdp积分得:Cgzaxp)(当0,30 zx时0pp, 当00,5ppxz时, 从 而 有ga530, 得2/63.16/8 .9sma2-3 解: 1-1 面为等压面,
4、并且大气相通,相对压强为0,有00hp所以得)(54.48 .95.44mh水下 0.3m 处相对压强)(56.418.9*3.05.443 .00KPapp绝对压强)(44.569856.41KPapppa真空度)(24.4)(56.4144.5698mKPapPpav测压管水头)(54.48.956.413.0mpz2-4 解:2 点与大气连通,相对压强02p精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载0*)(2211phhp,所以KPahhp606.48 .9*)68.015.1(*)(211332
5、2*)(phhp,所以KPahhp352.28.9*)44.068.0(*)(03233 点和 4 点压强相等,所以有KPapp352.2342-8 解:设水的作用力为1P,作用点距 C 点的斜长为1e设油的作用力为2P,作用点距 B 点的斜长为2e根据已知条件有:KNhP62.432*8*211*32*21111KNhhhP107.411*34*)*(*(2122111123 8 5.032*31311ACe943.0)2*8 .91*81*82*8 .91*8*1*8*2(34*31)2(*23*3122211112211112hhhhhhhe合力KNPPP727.45107.4162.4
6、2121,PP对 B 点求距之和与合力 P 对 B 点求距相等,因而有ePePehP*)60sin(*22121精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载得)(12.1me算法二:压强分布图分三部分,两个三角形,一个矩形)(62.432*1*8*211*60sin*211111KNhhP385.032*3160sin3111he)(632.2234*2*8 .9*211*60sin*212222KNhhP77.034*3160sin3122he)(475.18232*1*81*60sin*2113KNh
7、hP155.1342160sin2123he)(727.45475.18632.2262.4321KNPPPPPeePePheP3322211)60sin(得)(12.1me2-9 解:设左边静水总压力为1P,作用点距水闸底距离(斜长)为1e,右边静水总压力为2P,作用点距水闸底距离(斜长)为2e,)(72.2722*8.9*2*211KNp,)(94.022*311me)(49.226.0*8.9*6 .0*212KNp,)(28.026.0*312me由题意知,当1p,2p对o点力矩相等时,闸门将会自动打开,所以有)(*)(*2211expexp则,)(008.149.272.2728.0
8、*49.294.0*72.27*212211mppepepx2-10 解:此题只可采用解析法求解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载面积)(785.01*1415.3*4141222mDA)(09.23785.0*3*8 .9KNAhPc0 4 9.05 .0*1 4 1 5.3*414144rIc464.323323hyc518.05.0785.0*464.3049.0)(rycycAIcycryyoDcDP和 F 对 o 点力矩相等时, F 即为所求oDPDF*21所以)(9 .232*09.
9、23*518.02*KNPoDF2-11 解:)(78410*4*2*8.9*111KNAhPxcx(方向向右))(19610*2*1*8.9*222KNAhPxcx(方向向左)所以)(588196784KNPx(方向向右))(92310*2*43*8 .92KNVPz(方向向上)(V 为43圆柱)所以)(10949235882222KNPPPzx角度5 .57arctanPxPz2-12 解:由题意画压力体图得知压力体为一个圆柱减一个半球(作用力方向向上)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载)(
10、8.71)1*34*213*1*1415.3(*8 .9)*34*21(*8 .93232KNrHrVP2-13 2-14 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载(a) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载(b) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载(c) 精选学习资料 - - - - - - - - -
11、名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载第三章习题(d) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载内容简单回顾:水力学三大方程1.连续方程:总流各断面所通过的流量是相同的, (对理想液体和实际液体的各种流动状态都适用)表达式为:21QQ,或者2211AvAv2.能量方程:hgvpzgvpz222222221111pz表示过水断面上单位重量液体具有的势能;gv22表示过水断面上单位重量液体具有的平均动能;h表示在 1、2 两过水断面之间单位重量液体的平均水头
12、损失。注意“能量方程的适用条件及注意事项”同一断面上任何点的pz值相等,具体选择那一点,以计算方便为宜。习题3.9 3.动量方程:)(1122vvQF进行代数运算时,分解为三个方向的标量方程式注意应用注意事项: 外力包含液体重量; 流出动量减去流入动量, 不可颠倒;vF,都是矢量,所以必须先明确坐标轴的正向;求出闸门对水流的作用力R后,那么,“水流对闸门的作用力与R大小相等,方向相反” ,这句话不可省略,需要说明。3-1 解:vdvAQ241所以有6.2*1415.3*4104.22d得md13-4 解:当管道和差压计中均为水时有hgu2当管道中为水差压计中为水银时有smhghgu/85.30
13、6.0*6.12*8.9*26.12*22水水水银当管道中为油,差压计中为水银时有)/(34.406.0*8 .9*8.08.9*8.028.133*8.9*22smhgu油油水银3-5 解: (1)1-1 和 2-2 断面列连续方程2211AvAv,21221)(ddvv,得)/(41smv精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载假设水流从 1 到 2,1-1 和 2-2 断面列能量方程212222211122hgvpzgvpz218 .9*218 .92 .3018.9*2168.96.680h
14、得21h3.684m 21h0,所以假设成立,水流从1 流到 2 3-6 解: (1)列连续方程2211AvAv,8.1121vv,128 .1vv(2)列能量方程gvpzgvpz2222222111gvgv205. 1208 .12221得)/(62.11smv)/(9 1 6.262.1*1*8 .1311smvAQ3-7 解: (1)列连续方程21002.0001.01221AAvv,得122vv(2)列能量方程水平放置文丘里流量计,021zzhgvpzgvpz2222222111gvgvgv205.0244. 0020. 10212121得)/(96.11smv)/(92.3)/(00
15、392.096. 1*002.0311slsmvAQ3-8 解:列能量方程精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载hgvpzgvpz2222222111gvgv28. 02000052222得)/(4 .72smv)/(058.04 .7*1.0*1415.3*4141322222smvdAvQ3-9 解:A-C 断面列能量方程hgvpzgvpzCCCAAA222212000032gvc得)/(26.6smvcccvdAvQ241得)(5.7)(075.0cmmdB-C 断面列能量方程hgvpzgv
16、pzCCCBBB22225 .02002622gvgvpcBB管道直径相同,有CBvv得)(9.53KPapB3-10 解:自由表面与 B 断面列能量方程gvpzgvpz2222222gv20000722得)/(7.112smv精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载)/(1 .33)/(033.07 .11*)06.0(413222slsmAvQ36.0)(21221ddvv)/(22.436.021smvv自由表面与 A 断面列能量方程gvpzgvpz2221112gvpA2000321得)(5
17、 .20KPapA3-11 解:根据连续方程65121221HHAAvv,得)/(4.22smv)/(242*6*2311smAvQ)(8 .3522*6*8 .9*21212211KNBHP)(2452*5*8.9*21212222KNBHP设闸墩对水流的作用力为R(方向向左 ) 列动量方程)(112221vvQRPP)24.2(*24*12458.352R得)(2.98KNR那么水流对闸墩的作用力)(2.98KNR(方向向右)3-12 解:)(031.02.0*1415.3*41412221mDA)(00196.005.0*1415.3*41412222mdA)/(183.3031.01
18、.011smAQv精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载)/(931.5000196.01 .022smAQv列能量方程gvpzgvpz22222221118.9*2931.50008.9*2183.30221p得)/(92.129121mKNp则压力)(586.40031.0*92.1291*111KNApP列动量方程)(1221vvQRPP)183.3931.50(*1.0*10586.40R得)(81.35KNR(方向向左)则每个螺栓受到的拉力)(953.8481.354KNRR(方向向右)
19、3-13 解:)(23.132.1*5.1*8 .9*21212211KNBHP)(763.42.1*9 .0*8.9*21212222KNBHP5.19.01221HHvv,216 .0vv列能量方程gvpzgvpz2222222111gvgv236. 009. 0205 .12121得)/(572.21smv,)/(287.42smv)/(63.42.1*5.1*572.2311smAvQ列动量方程)(1221vvQRPP精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载)572.2287.4(*63.4
20、*1763.423.13R得)(529.0KNR(方向向左)则)(529.0KNR(方向向右)3-14 解:)(0314.02.0*1415.3*414122211mdA)(00785.01.0*1415.3*414122222mdA22112)(ddvv,)/(102smv,得)/(5.21smv,)/(0785.00314.0*5 .2311smAvQ列能量方程hgvpzgvpz22222221118.9*210*5 .08.9*21002 .08.9*25 .202221p得)/(835.7321mKNp则)(319.20314.0*835.73111KNApP列动量方程)45cos(1
21、21vvQRPx)(96.1)5.222*10(*0785.0*1319.2KNRx(向左))045sin(2vQGRy)(55.2022*10*0785.0*120KNRy(向上)则)(96.1KNFx(向右))(55.20KNFy(向下)所以)(65.2055.2096.12222KNFFFyx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载6 .8496.155.20arctanarctanxyFF如果 G20Kg 时)045sin(2vQGRy)(75.022*10*0785.0*11000/8.9
22、*20KNRy(向上))(75.0KNFy(向下)所以)(1.275.096.12222KNFFFyx1.2096.175.0arctanarctanxyFF第四章习题内容简单回顾:1.湿周、水力半径 R概念及计算湿周:断面上液体与固体边界所接触的周线长,水力半径 R:过水断面面积 A与湿周的比值,即AR以梯形为例:梯形底宽b ,高 h,底坡m,面积hmhbA)(,湿周212mhb水力半径AR2.满宁公式、谢才公式611RnC,21321iARnQ3.沿程水头损失计算计算公式:gvRlhf242对于圆管,drR4121,gvdlhf22精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
23、总结 - - - - - - -第 17 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载4.局部水头损失计算产生局部水头损失的情况有: (1)流动断面改变;(2)流动方向改变;(3)流道中有障碍物(如闸、阀、栅、网等) ; (4)流动中有流量的汇入或分出。计算公式:gvhj22一般需要记住进口水头损失系数的5.0,出口的水头损失系数0 .14-1 解:雷诺数vdRe,随管径的加大,雷诺数会减小241dA,24dQAQv,dQvd4Re,所以随管径增加,雷诺数会减小。4-2 解:沿程水头损失gvdlhf22,Re64,vdRe(1)水油,当流速v相等时,水油ReRe,水油,所以水油ffhh(2)如果两管中
24、的雷诺数相等,则水油vv,所以水油ffhh4-3 解:水温为 10时,运动粘滞系数610*306.17 .7656910*306.11.0*1Re6vd2300,流动为紊流610*306.11 .0*2300v,则临界流速)/(03.0smv4-12 解:hgvpzgvpz2222222111gvgv2)106.2)1*163.0131.0(*25.0(2025.025*03.000000125 .32得574.02v,流速)/(758.0smv流量)/(372.0758.0*025.0*1415.3*414122slvdQ4-13 解:8.9*29*05.01225.15.1221gvdlh
25、f,得027.08.9*238.9*23*05.02*027.0224 .025.12222232gvgvdlh得762.0或者)(25.025.15 .121mhf精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 38 页优秀学习资料欢迎下载12232ll,那么)(5 .022132mhhff8 .9*235.085.02得762.04-14 解:1-1 和 2-2 列能量方程jfhhHPH211gv2)13.0*30.45.0025.010*025.0(58 .92 .19612得流速)/(376.4smv流量)/(15.2376.
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