流体力学-课后习题答案.pdf

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1、.1/51 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 X 力.1.3 单位质量力的国际单位是：d aN；bPa；ckgN/；d2/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 a2/sm；b2/mN；cmkg

2、/；d2/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 a1/20000；b1/10000；c1/4000；d1/2000.1.9 水的密度为 10003kg/m,2L 水的质量和重量是多少？解：10000.0022mVkg 2 9.80719.614GmgN 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：4410 9.807899.3580.5mG gVVkg/m3 答：该油料的密度是 899.

3、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.解：60.0055.882 10850m2/s.2/51 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.解：平板受力如图.沿s轴投影,有：32sin205 9.807 sin200.6 105.0 100.6 0.4 0.84GU Akgm s 答：油的动力黏度25.0 10kgm s.1.13

4、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.解：50 10000.02200.90.82UkN/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/rad s,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.解：选择坐标如图,在z处半径为r的微元力矩为dM.其中rzRH

5、 2233302HHRRMz dzHH 39.568N m 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 10003cm,压强为 10Mpa 时,体积为9953cm,试求液体的体积弹性模量.解：6100.1109.9p Mpa 66995 1000105 10V m3 69669.9 101.98 105 101000 10pKV V pa.3/51 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 1

6、cm,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？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.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 X 围内水的膨胀系数V=0.00051/.求膨胀水箱的最小容积.解：VV VT 0.00051 8

7、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 X 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.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

8、的温.4/51 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 395435.4293ppkPa 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；b1 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

9、气压为 0.1MPa,该点的绝对压强为：d a65000Pa；b55000Pa；c35000Pa；d165000Pa.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 aabsp=p+Vp；bp=absp+ap；cVp=ap-absp；dp=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 a1p2p3p；b1p=2p=3p；c1p2p3p；d2p1p0的流线.解：xydxdyuu.16/51 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

10、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.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：4669dxdyyx tyx t 当1t 秒时,6946yx dxyxy 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32

11、xyc.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？1xu=222yx；yu=)2(23yyxx 2xu=yxt2；yu=ytxt2.17/51 3xu=xzy22；yu=yzxyz22；zu=432221yxzx 解：14220yxuuxxyxy 不能出现.20yxuuttxy 能出现.322220yxzuuuzzx 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

12、 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.解：123QQQ 其中：14Q m3/s,22.5Q m3/s 342.51.5Q m3/s 1.57.50.2v m/s 答：风口出流的平均速度7.5v m/s.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.18/51 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？1xu=ay,yu=ax；zu=0 2xu=22yxc

13、y,yu=22yxcx,zu=0 式中a、c是常数.解：11122yxtuuaaaxy 有旋.11022yxyxxyuuaaxy 无角变形.212yxtuuxy 0 无旋不包括奇点(0,0).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 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

14、点,各点的流动参数有以下关系：c a1p=2p；b3p=4p；c1z+1pg=2z+2pg；d3z+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.19/51 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 a1p2p；b1p=2p；c1pnQ；bQ9m；bl=34d,0H34d,0H9m；dl34d,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 a1Q2Q；c1Q=2Q；d不定.7.4 并联

15、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 a1Q=2Q；b1Q=1.52Q；c1Q=1.732Q；d1Q=32Q.7.5 并联管道 1、2、3、A、B 之间的水头损失是：d afABh=1fh+2fh+3fh；bfABh=1fh+2fh；cfABh=2fh+3fh；dfABh=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 a1Q、2Q、3Q都减小；b1Q减小,2Q不变

16、,3Q减小；c1Q减小,2Q增加,3Q减小；d1Q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,流速系数与孔口局部损失系数.解：2280.6410cAA 2VQAgHT 20.0132.80.6222 9.80720.014VTAgH .37/51 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

17、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.解：220.620.02221.224QAgHgl/s 220.820.02221.614nnQAgHgl/s 以收缩断面 c-c 到出口断面 n-n 列伯努利方程：1.506m 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：11h

18、,2h；2流出水箱的流量Q.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.2221210.820.030.5480.620.04nnAhHhA 可解得：10.5480.54831.061.5481.548hHm 2133 1.060.51.44hHhhm 20.040.642 9.807 1.063.674Ql/s 答：111.06h 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

19、沉没.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：.38/51 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 9.8 100.620.14hTAGs 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 002AAdtdhdhQAgh 7.89h 设水池中的水量为V,则水量减少量为dVQdt 02d

20、VAghdtA 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.解：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.39/51 2sin ddhD,sin2Ddhd 当2cos2DhD 当2Dh 时 0sin2222DAldtdhdhAghAgh 其中0122010sin2sin211 cos1 cos2dduuduDDD 积分可得：3224223322lDl

21、DTDAgA 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,试求流量与管道最大超高断面的真空度.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：2 9.80723.203.83vm/s 23.200.07514.144QvAL/s 从 C 过流断面到下池水面列伯努利方程：取1C Cvv 251.82.01 0.021.00.0752aCCVpppvHggg 253

22、.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.40/51=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.解：从贮气筒到风动工具入口列伯努利方程,忽略高差,则有：212210041.04.40.04520.075Qppd 752.0kPa 答：贮气筒的工作压强为752.0kPa.7.16

23、 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.解：以地面为基准面,从A池面到B池面列伯努利方程：取120vv；20p；0.5进；1.0出,则有 4.37m/s 24.370.0252.154QvAl/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

24、有水头h=18m,试求水车充满水所需的最短时间.解：以管出水口为基准面,列伯努利方程：24.2419.66gHv m/s 24.240.1574.894QvAl/s VQT 325333.8474.89 10VTQs5.56min 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.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：1122v Av A,21221vdvd,2

25、1.0 可求得：1.847m/s.41/51 22111.857.3877dvdm/s 2221.850.258.034Qv AL/s x 0 0 10 10 30 Hm 12 10.6 2.26 0.696 0.174 pHm 12 7.82 0.52 0.522 0 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.解：以下池水面

26、为基准面,列伯努利方程：2323.54 1.5 101.01.00.0339.320.0250.025Mplhg 108.65kPa 324 1.5 103.060.025vm/s x H Hp -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 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,

27、各段直径1d=200mm,2d=150mm,3d=100mm,整个场地水平,试求所需水头.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：其中：25.3310.3nad,取0.013n,查表 7-3 可得：.42/51 19.30a；243.0a；3375a 125Q l/s；215Q l/s；310Q l/s 代入可得：2229.3 3500.02543.04500.015375 1000.01H 10.138m 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.解

28、：并联前,设管道的比阻为a,则有：22HalQ,2HQal 并联后,总流为Q 222524QHalQalalQ,45HQal 两支路的流量为122QQQ 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.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 水泵扬程 221200

29、10000212ffS SHhhSS QSQSS.43/51 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：0cHv

30、g 其中 019210143513192.1 101801120.0 1010ccK DEm/s 其中92.1 10K Pa；1020.0 10E Pa；180D mm；10mm 131922699.807Hm 2638.14PkPa 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？解：对钢管：019210143513412.1 101001120.0 107ccK DEm/s.44/51 对铸铁：019210143512562.1

31、 10100119.8 107ccK DE m/s 013411.2164.059.807cHvgm 012561.2153.099.807cHvgm 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 水箱中的水由立管与水平支管流入大气,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？解：1阀

32、门关闭.222 9.8071 53.522100.02370.025g Hlvldm/s 22223.520.0251.734Qv AL/s 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.45/51 可得：2221122122lHQQQQQal 解得：21210106456.42QQ 故 1211.4QQ,121.4QQ 不合题意.代入方程中可得：252128.960.5 1

33、0Q20.197Q L/s,12.245Q L/s,2.442Q L/s 3设置阀门开度,使1212QQQ时,阀门阻力系数为a.则有 212122212442224aaQdallHalQalQalQggd 与 222211248aalQlalQQgd 12QQ,221242482aalQQgdgd/可得：24242425254128aaaallHalgdgdlgd 0.50.524249.80750.0252.1922 19.69algdQ L/s 121.19QQl/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、20.1

34、97Q 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.解：装置扬程为 221976000gHHSQQ 在图上作曲线,列表如下：Q 2 4 6 8.46/51 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 7.2 102.60.62gQHNkW 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

35、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,试求水泵的扬程与电机功率水泵的效率=55%.解：252588 0.0252.1169.8070.25agd 水泵扬程 22202.116 1500 0.0735.55gHHalQm 1000 9.807 35.55 0.0744.370.55gHQNkW 答：水泵的扬程为35.55m,电机功率为44.37kW.47/51 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

36、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 a0.5；b1.0；c2.0；d4.0.8.4 平坡和逆坡渠道中,断面单位能量沿程的变化：b adeds0；bdeds1；bhch；cvc；ddedh1；bhch；cvc；ddedh0.8.7 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

37、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.解：3210.0333030i 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 bhmm2 22222132 1.258.367bhhmbhm m

38、.48/51 0.7745ARm,取0.0225n 见教材 153 页表 6-4 213616.48 0.77450.00023.4350.0225QRRiAnm3/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 231QARin,取0.001i,0.017n 23222hnQhi,8311330.017 9.74.14220.001nQhi 1.70h m,3.40b m 答：断面尺寸为1.70

39、h 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,max11.250.8QAvm2 又23max1vRivn,即2max3120.03 0.80.5020.0022n vRi 有 21.25hbmh 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

40、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.49/51 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 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

41、流时的过流量为：0.996m3/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 22330.67360.30420.0020.9730.014AQRinm3/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,试求临界水深.解：临界水深满足 32CCAQgB 其中 2CCAh,2CCBh 522ChQg,取1.0 11225522 0.80.6659.807CQhgm 答：临界水深0.

42、665Ch m.8.18有一梯形土渠,底宽b=12m,边坡系数m=1.5,粗糙系数n=0.025,通过流量Q=18sm/3,试求临界水深和临界底坡.50/51 解：32CAQgB 322121.51833.041239.807CCChhh 用试算法求解.Ch 1.0 0.75 0.6 0.5 Q 164 66.94 33.60 19.19 0.6Ch m 临界底坡满足：2CCCCgiCB 其中：0.612 1.5 0.67.74CA m2 12313.8CCBhm 2122 0.61 1.514.16C m 答：临界水深0.6Ch m,临界底坡0.00696Ci.8.19 在矩形断面平坡渠道中

43、发生水跃,已知跃前断面的1Fr=3,问跃后水深h是跃前水深 h的几倍？解：21111 811 8 31222hFrh 答：跃后水深h是跃前水深 h的2倍.8.20 试分析下列棱柱形渠道中水面曲线衔接的可能形式 解：8.21 有棱柱形渠道,各渠段足够长,其中底坡 01i3ici,闸门的开度小于临界水深ch,试绘出水面曲线示意图,并标出曲线的类型.解：8.22 有矩形断面长渠道向低处排水,末端为跌坎,已知渠道底宽b=1m,底坡i=0.0004,正常水深0h=0.5m,粗糙系数n=0.014,试求：1渠道末端出口断面的水深；2绘渠道中水面曲线示意图.解：1确定临界水深Ch.0001 0.50.252

44、12 0.5bhRbhm 22 33000110.50.250.00040.2830.014QKiARinm3/s.51/51 1 31 322221.0 0.2830.20219.807CQhb gm 2计算水面曲线 3渠道水面曲线示意图：答：1渠道末端出口断面的水深为 0.202m；2渠道中水面曲线示意图见上图.8.23 矩形断面长渠道,底宽b=2m,底坡i=0.001,粗糙系数n=0.014,通过流量Q=3.03/ms,渠尾设有溢流堰,已知堰前水深为1.5m,要求定量给出堰前断面至水深1.1断面之间的水面曲线.解：1正常水深计算.2 30000.014 30.664120.001hhh 迭代计算：h Q 1.0 0.630 1.05 0.672 1.025 0.651 1.035 0.6594 1.04 0.664 可得正常水深01.04h m 2列表计算水面曲线.2水面曲线图.