西南大学水力学作业及答案 下载本文

由表5—1查得当量粗糙高度Δ=1.3mm,则由式(5—41)得,

0.25

?680.251.368

λ=0.11×(+)=0.11×(+)

dR300372042=0.0285

1v210001.4152

hf=λ=0.0285××=9.7m

d2g0.32×9.8?p=γhf=9800×9.7=95.1 KN/㎡

解:左侧水作用于闸门的压力:

Fp1

h1h1

=ρghc1A1=ρg××b

2sin60°h2h2

=ρghc2A2=ρg××b

2sin60°1

h2h23sin60°

右侧水作用于闸门的压力:

Fp2

∴Fp1(x??ρg

h1

h1

1

h13sin60°

)=Fp2(x?

1

h13sin60°

) ·b(x?

1

h23sin60°

2sin60°

·b(x?)=ρg

h2

2sin60°

)

∴x=0.795m 解:因为R=

d4

=

0.24

=0.05m

所以在管壁处:τ0=γRJ=9800×0.05×0.008=3.92N/㎡ r=0.05m处:τ=

τr00

r

=

0.050.1

×3.92=1.96N/㎡

水头损失:hf=Jl=0.008×100=0.8m

解:设甘油密度为ρ1,石油密度为ρ2,做等压面1—1,则有

P1=ρ1g(?9.14??3.66)=PG+ρ2g(?7.62??3.66)

5.48ρ1g=PG+3.96ρ2g

PG=5.48ρ1g?3.96ρ2g=12.25×5.48?8.17×3.96

=34.78KN/㎡

解:对断面1—1和断面2—2应用伯努利方程,

22

P1α1V1P2α2V2

Z1++=Z2++

ρg2gρg2g22V2V1p1p2

=Z1+(Z2+) 2gρgρg设断面2—2与右边水银面高差为L,则

p2+ρgl+ρ‘g?h=p1+ρg[l?(Z2?Z1)] 整理得:

p1?p2ρ′

Z2?Z1+=(?1)?h=0.252m

ρgρ利用连续性方程v1A1=v2A2,则

V222g

[1?()]=0.252m

A1

A22

V2=2.2231m/s Q=V2A2=0.03929m/s

从本题看出,用文丘里流量计测量管道流量时,Q的一般计算式为

π22gp1p2

Q=μd√[Z1+?(Z2+)]

d4ρgρg1?()2D如果用U型水银压差计测量水压,则Q的计算式为

p′?

π2(p?1)2g?hQ=μd√

41?(d?D)4

值得注意的是,文丘里流量计无论是水平,倾斜或者竖直放置,其

计算公式都是一样的。

解:作用在闸门上的总压力:

P=pcA=ρghcA=1000×9.8×2×2×1=39200N

作用点位置:yD=yC+∵yA=

hCsinα

JCyCA22

=

2sin45°

+

1

×1×23122×2×1sin45°=2.946m

?=

2

l2sin45°

?=1.828m

∴T×lcos45°=P(yD?yA)

P(yD?yA)39200×(2.946?1.828)T===30.99KN

lcos45°2×cos45°解:水平分力:

Fpx

?3.0=ρghcAx=ρg×h·b=1000×9.81××3

22=44.145KN

压力体体积:

2h12πh

V=[h(?h)+h]?()

sin45°28sin45°2

31π3

=[3×(?3)+×32]?()=1.1629m3

sin45°28sin45°铅锤分力:Fpy=ρgV=1000×9.81×1.1629=11.41KN

22

合力:Fp=√Fpx+Fpy=45.595KN

方向θ=arctan

π4

FpyFpxπ4

=14.5°

2解:∵d1v1=d22v2

∴v2=

d21d2

2v1=(

2002

)100

×2=8m/s

假定流动方向为1→2,则根据伯努利方程

22

p1α1v1p2α2v2

+=lsin45°+++hw ρg2gρg2g其中

p1?p2ρg

? lsin45°=(

ρ′ρ

?1)hp=12.6hp ,

取α1=α2≈1.0 ∴hw=12.6hp+

2V21?V2

2g

=12.6×0.2+

4?642×9.807

=?0.54m<0

故假设不成立,流动方向为2→1。 由

p1?p2ρg

? lsin45°=(

ρ′ρ

?1)hp=12.6hp

得p1?p2=ρg(12.6hp+lsin45°)=9807×(12.6×0.2+

2sin45°)=38.58KPa

2

解:∵d2v=dABvB A

4

4

π

π

∴vA=

d2BdA

2vB=(

4002

)200

×2=4m/s

假定流动方向为A→B,则根据伯努利方程

22

pAαAvApBαBvB

ZA++=ZB+++hw

ρg2gρg2g其中ZB?ZA=?Z,取αA=αB≈1.0 ∴hw=

pA?pBρg

+

2V2A?VB2g

??Z=

68600?39200

9807

+

42?122×9.807

?1.2=

2.56m>0 故假设成立。 解:取微元体

微元面积:dA=2πr·dl=2πr·切应力:τ=μ

dudy

dhcosθ

ωr?0δ

阻力:dT=τdA 阻力矩:dM=dT·r

1

M=∫dM=∫rdT=∫rτdA=∫rτ·2πr·dh

cosθ

0

H

ω1=μ··2π·∫r3dh(r=tanθ·h)

δcosθ

0

34

ω12πμωtanθH=μ··2π··tan3θ∫h3dh=

δcosθ4δcosθ

0H

H

π×0.1×16×0.54×0.63==39.6 N·m ?310×0.857×2

解: qV=

πd214

πd224

v1=v2?

4qv4×2.5×10?3v1=2==1.273m/s 23.14×0.05πd14qv4×2.5×10?3v2=2==5.093m/s 23.14×0.025πd2

0+?

p1ρg

+

v212g

=0+

2g

p2?p0ρgp1ρg

+

v222g

?

2g

p1+(p0?p2)

ρg

=

2v22?v1

2g

p0?p2ρg

=

2v22?v1

?=

5.0932?1.2732

?

98071000×9.807

= 0.2398mH2O

p0?p2p2+ρgh=p0?h==0.2398 mH2O

ρg

0.002ρg(h?y)/μ ∴τ=μ

dudy

dudy

=

=0.002ρg(h?y)