《水力学习题及答案-液体一元恒定总流的基本原理.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水力学习题及答案-液体一元恒定总流的基本原理.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-第 3 章液体一元恒定总流的基本原理题解3.1 如图*水平放置的分叉管路，总管流量Q=40m3/s，通过叉管 1 的流量为Q1=20m3/s，叉管 2 的直径d=1.5m 求出管 2 的流量及断面平均流速。题 3.1 图解：由连续方程可知Q Q1Q23则Q2 Q Q1 40 20 20m/s13.2 有一底坡非常陡的渠道如图所示，水流为恒定流，A 点流速为 5m/s，设A 点距水面的铅直水深H=3.5m，若以oo为基准面。求 A 点的位置水头。压强水头，流速水头，总水头各为多少？题 3.2 图解：A 点的位置水头：zA10mA 点的压强水头为：pA Hcos230 3.50.75 2.63m
2、g2uA251.27mA 点的流速水头：2g29.812pAuA102.631.27 13.9m总水头：EA zAg2g3.3 垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径D 4.0m，喉管处的直径d 2.0m，水银压差计读数h=3.0cm，两断面间的水头损v12失hw 0.05（v1对应喉管处的流速）求管中水流的流速和流量。2g题 3.3 图解：以 22 断面为基准面对 11 断面和 22 断面列能量方程有（并取121.0）2p1v12p2v2v12z1 0 0.05整理后得出g2gg2g2g22p1p2v2v12v12v2v12z1 0.050.95（a）gg2g2g2g
3、2g2g.z.-列出水银压差计上的等压面方程有经化简，由于z20v12p1 p2z1 12.6h代入（a）后可得12.6h 0.892gg从而可解出v12.89m/s流量Q v1A1 2.89d24 9.07104m3/s3.4 有一水泵，抽水流量Q=0.02m3/s,吸水管直径d=20cm，管长L=5.0m，泵内允许真空值为 6.5m 水柱，吸水管（包括底阀、弯头）水头损失hW=0.16m，试计算水泵的安装高度hs。题 3.4 图解：以水池水面为基准面，列水面和水泵进口断面的能量方程而v 4Q40.02 0.637m/sd23.140.22则hs6.50.0210.166.32m3.5 如图
4、为一水轮机直锥形尾水管。已知AA 断面的直径d=0.6，断面AA 与下游河道水面高差 z=5.0。水轮机通过流量Q=1.73/s 时，整个尾水管的水头损失v2hW 0.14(v为对应断面 AA 的流速)，求 AA 断面的动水压强。2g题 3.5 图解：选下游水面为基准面，列AA 断面与下游河道 22 断面的能量方程22pAvAvA4Q41.7z 0000.14而vA 6.02m/sg2g2gd23.140.62将vA代入左式得：3.6 如图为一平板闸门控制的闸孔出流。闸孔宽度b=3.5，闸孔上游水深为H=3.0,闸孔下游收缩断面水深hc0=0.6，通过闸孔的流量Q=123/s 求水流对闸门的水
5、平作用力（渠底与渠壁摩擦阻力忽略不计）。题 3.6 图解：取 11，22 断面截取一段水体为控制体列出动量方程有P1 P2 R Q(v2v1)则可解出R Q(v2v1)P1 P2而v1Q12Q121.14m/s ,v2 5.71m/sbH33.5bhc03.50.6式中：P111gH2b 9810323.5 154.51kN22将上述速度和压力值代入动量方程后，可得出而水流对闸门的作用力为R R.z.-3.7 固定在支座内的一段渐缩形的输水管道如图所示，其直径由d1=1.5变化到直径d2=1.0，在渐缩段前的压力表读数p=405kN/2，管中流量Q=1.83/s，不计管中的水头损失，求渐变段支
6、座所承受的轴向力R。题 3.7 图解：列 11 与 22 断面能量方程，可解出p2而v14Q4Q1.02m/s,v 2.29m/s代入上式后可得222d1d2列出动量方程P1 P2 R Q(v2v1)4051.524 402.8614 R 1.8(2.29 1.02)可解得渐变支座所承受的力R 396.79kN3.8 有一突然收缩的管道，收缩前的直径d1=30cm，d2=20cm，收缩前压力表读数p=1.5pa，管中流量Q=0.30m3/s,若忽略水流阻力，试计算该管道所受的轴向拉力N。题 3.8 图解：取 11，22 断面为控制体，分别列出该两断面的能量方程和动量方程有2p1v12v2)取1
7、21则可解出2断面压强p2g(g2g2g由于v14Q40.34Q40.3 4.25m/s,v 9.55m/s2d123.140.32d223.140.22将流速代入上式可得 2 断面压强为p2 9810(15.49 0.92 4.65)115.37kN/m列动量方程P1 P2 R Q(v2v1)可解出该管道所受轴向力为N R3.9 如图为一挑流式消能所设置的挑流鼻坎，已知：挑射角=35，反弧半径r=25，单宽流量q=80m2/s反弧起始断面的流速v1=30m/s，射出速度v2=28m/s，不计坝面与水流间的摩擦阻力，试求：水流对鼻坎的作用力。题 3.9 图解：求出断面 1 和 2 处水深水重G
8、 h1h2lg 149.7kN21 和 2 断面的动水总压力为P11111gh1298102.672 34.97kN,P2gh2298102.862 40.12kN2222列*向动量方程.z.-列 z 向动量方程3.10 如图将一平板放置在自由射流之中，并且垂直于射流轴线，该平板截去射流流量的一部分Q，射流的其余部分偏转一角度，已知v=30m/s，36l/s,Q112l/s不计摩擦，试求：（1）射流的偏转角度；（2）射流对平板的作用力。题 3.10 图解：由连续方程Q Q1Q2可得出Q2 24l/s列*向动量方程R Q2v2cosQv列 y 向动量方程0 Q2v2sinQ1v1由能量方程可知v
9、 v1 v2由 y 向动量方程可解出sinQ11 30Q22由*向动量方程可解出R 10000.024300.86610000.03630 456.5N而R R3.11 如图所示，有一铅直放置的管道，其直径d=0.35，在其出口处设置一圆锥形阀门，圆锥顶角=60，锥体自重G=1400N。当水流的流量Q为多少时，管道出口的射流可将锥体托起？题 3.11 图解：管道出口流速为v，绕过阀体后仍为v列出 z 方向动量方程有G Q(vcosv)则G v2A(1cos)代入数据后可得流速v3.140.352v 10.42 1.0m3/s因此需流量Q 443.12.一水平放置的 180弯管。如图所示。已知管
10、径 d=0.2，断面 11 及 22 处管中心的相对压强 p=4.0104N/m2,管道通过的流量 Q=0.157m3/s。试求诸螺钉上所承受的总水平力。（不计水流与管壁间的摩阻力）题 3.12 图解：取 11，22 断面的水体为控制体，并选坐标。列*向动量方程：d2Rx P1 P22Qv d24(p1 p2)2Qv3.140.22(8104)210000.1575则4 4082N.z.-3.13.一放置在铅直平面内的弯管，直径 d=100，11，22 断面间管长 L=0.6，与水平线的交角=30，通过的流量Q=0.03m3/s，11 和 22 断面形心点的高差z=0.15，11 断面形心点的
11、相对压强为p1=49kN/m2，忽略摩擦阻力的影响，求出弯管所受的力。题 3.13 图解：选择水平管轴线为基准面，列出11，22 断面能量方程2p1v12v24Q40.03z)由于v 可解出p2g(3.82m/s22g2g2gd3.140.1则p2 9.81(490.15)47.53kN/m29.81列出*方向的动量方程：P1 P2cos RxQ(v2cosv1)则Rx P1 P2cosQ(v2cosv1)3.140.123.140.12 4947.530.8660.033.820.134 0.077kN44求出该水体的重量G gd243.140.12L 9.810.6 0.046kN4列出
12、z 方向动量方程P2sinG RzQ(v2sin)则R Rx2 Rz2 0.301kNRz75.18Rx弯管所受总的力R R方向角arctg3.14 在水位恒定的水箱侧壁上安装一管嘴，从管嘴射出的水流喷射到水平放置的曲板上，如图所示，已知管嘴直径 d=5.0cm，局部水头损失系数=0.5，当水流对曲板的水平作用力 R=980N 时，试求水箱中的水头H 为多少(可忽略水箱的行近流速)题 3.14 图解：取基准面，并列出能量方程3.140.052v23.61 H 0.0071 Hm3/s则Q 44取 22，33 断面列*方向动量方程d23.140.05210003.612H 25.58H可解出HR Qv2 980 4.z.