水力学第四版课后答案

1-2．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度转变前后质量守恒，即 又20℃时，水的密度 80℃时，水的密度 那么增加的体积为 1-4．一封锁容器盛有水或油，在地球上静止时，其单位质量力为假设干？当封锁容器从空中自由下落时，其单位质量力又为假设干？ [解] 在地球上静止时：

自由下落时：

第二章 流体静力学

2-1．一密闭盛水容器如下图，U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m，求容器液面的相对压强。 [解] 2-3．密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.5m，A点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。

[解] 绘制题图中面上的压强散布图。

Ah1h2h2h1BBAAhB

解：

Aρgh1ρgh1ρgh1ρgh2BAρg(h2-h1)ρg(h2-h1)BA

Bρgh 2-14．矩形平板闸门AB一侧挡水。已知长l=2m，宽b=1m，形心点水深hc=2m，倾角=45，闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力。

[解] 作用在闸门上的总压力：

作用点位置： 2-15．平面闸门AB倾斜放置，已知α＝45°，门宽b＝1m，水深H1＝3m，H2＝2m，求闸门所受水静压力的大小及作用点。 Ah145°B[解] 闸门左侧水压力： h2 作用点： 闸门右边水压力： 作用点：

总压力大小：对B点取矩：

2-13．如下图盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为h，当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时，求维持液体不溢出管口的最大角速度ωmax。

[解] 由液体质量守恒知， 管液体上升高度与  管液体下降高度应相等，且二者液面同在一等压面上，知足等压面方程：

液体不溢出，要求以

别

， 离

代

入

等

压

面方程得：

2-16．如图，，上部油深h1＝1.0m，下部水深h2＝2.0m，油的重度=m，求：平

3

板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。

[解] 合力

作用点：

一弧形闸门，宽2m，圆心角门

上

的

静

水

=总

，半径压

力

=3m，闸门转轴与水平齐平，试求作用在闸

的

大

小

和

方

向

。

ARαhB

解：（1）水平压力：（kN） （→）

（2）垂向压力： （kN） （↑）

合力： （kN）

AθPB

答：作用在闸门上的静水总压力

kN，

。

2-20．一扇形闸门如下图，宽度b=1.0m，圆心角闸门的作使劲及方向

=45°，闸门挡水深h=3m，试求水对

[解] 水平分力：

压力体体积：

铅垂分力：

合力：

方向：

第三章 水动力学基础

3-1．在如下图的管流中，过流断面上各点流速按抛物线方程：对称散布，式中管道半径r0=3cm，管轴上最大流速umax=0.15m/s，试求总流量Q与断面平均流速v。

[解] 总流量： 断面平均流速： 3-3．利用皮托管原理测量输水管中的流量如下图。已知输水管直径d=200mm，测得水银差压计念书hp=60mm，假设现在断面平均流速v=，那个地址umax为皮托管前管轴上未受扰动水流的流速，问输水管中的流量Q为多大？（3.85m/s）

[解] 3-4．图示管路由两根不同直径的管子与一渐变连接管组成。已知dA=200mm，dB=400mm，A点相对压强pA=，B点相对压强pB=，B点的断面平均流速vB=1m/s，A、B两点高差△z=1.2m。试判定流动方向，并计算两断面间的水头损失hw。

[解] 假定流动方向为A→B，那么依照伯努利方程

其中，取 故假定正确。

3-5．为了测量石道的流量，安装文丘里流量计，管道直径d1=200mm，流量计喉管

3

直径d2=100mm，石油密度ρ=850kg/m，流量计流量系数μ=。现测得水银压差计读数hp=150mm。问现在管中流量Q多大？

[解] 依照文丘里流量计公式得

3-10 水箱中的水从一扩散短管流到大气中，直径d1=100mm，该处绝对压强p1=，直径d2=150mm，水头损失忽略不计，求水头H。（H=1.27m） 解：

3-12．已知图示水平管路中的流量qV=2.5L/s，直径d1=50mm，d2=25mm，，压力表读数为9807Pa，假设水头损失忽略不计，试求连接于该管收缩断面上的水管可将水从容器内吸上的高度h。

[解]

3-13．离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气。直径d=200mm处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管中的水上升H=150mm，求每秒钟吸入的空气量Q。空气的

密

度ρ为1.29kg/m。

3

[解] 3-16．如图（俯视图）所示，水自喷嘴射向一与其交角成60º的滑腻平板。假设喷嘴出口直径d=25mm，喷射流量Q=33.4L/s，，试求射流沿平板的分流流量Q1、Q2和射流对平板的作使劲F。假定水头损失可忽略不计。

[解] v0=v1=v2

x方向的动量方程：

y方向的动量方程：

3-17．水平方向射流，流量Q=36L/s，流速v=30m/s，受垂直于射流轴线方向的平板的阻挡，截去流量Q1=12 L/s，并引发射流其余部份偏转，不计射流在平板上的阻力，试求射流的偏转角及对平板的作使劲。（30°；）

[解] 取射流分成三股的地址为操纵体，取x轴向右为正向，取y轴向上为正向，列水平即x方向的动量方程，可得：

y方向的动量方程：

不计重力阻碍的伯努利方程：

操纵体的过流截面的压强都等于本地大气压pa，因此，v0=v1=v2

3-18．图示嵌入支座内的一段输水管，其直径从d1=1500mm转变到d2=1000mm。假设管

3

道通过流量qV=1.8m/s时，支座前截面形心处的相对压强为392kPa，试求渐变段支座所受的轴向力F。不计水头损失。

[解] 由持续性方程：

伯努利方程：

动量方程：

3-3-19．在水平放置的输水管道中，有一个转角道直径的变直径弯头如下图，已知上游管，下游管道直径，流量

m3/s，压强

，求水流对这段弯头的作使劲，不计损失。

[解] （1）用持续性方程计算

和

m/s； m/s （2）用能量方程式计算

m；m kN/m2

的分力

（3）将流段1-2做为隔离体掏出，成立图示坐标系，弯管对流体的作使劲为

，列出

两个坐标方向的动量方程式，得

将此题中的数据代入：

= = kN 水流对弯管的作使劲大小与

相等，方向与F相反。

3-20．如下图，在河道上修筑一大坝。已知坝址河段断面近似为矩形，单宽流量qV=14m3/s，上游水深h1=5m，实验求下游水深h2及水流作用在单宽坝上的水平力F。假定摩擦阻力与水头损失可忽略不计。

[解] 由持续性方程：

由伯努利方程：

由动量方程：