水力学第2-7章答案(吕宏兴-裴国霞等)

水力学第2-7章答案(吕宏兴--裴国霞等)文库分享网2-1解：（1）pA+γ水·ΔH=γH·Δh；所以pA=γH·Δh-γ水·ΔH=38.02kPa（γH=13.6γ水）（2）测压管长度：pA=γ水·h所以h=pA/γ水=38.02×103/9.8×103=3.88m2-3解：PA-γh=pB-γ(h1+h2+h)+γHh1所以，pA-pB=γHh1-γ(h1+h2)=13.6×9.8×0.53-9.8×(0.53+1.2)=53.68kPa2-6解：(1)设容器底部面积为S，相对压强为P，对容器底部进行受力分析：由牛顿第二定律：ΣF=m·a；-（P+G)=-m·a所以得出p·s+γ·s·h=ρ·s·h·ap=ρ·h·a-γh=γh/g·a-γh=γh(a/g-1)p=9.8×2(4.9/9.8-1)=-9.8kN/㎡(2)相对压强为0p=γh(1-a/g)=0由式可知a/g-1=0a=g=9.8m/s2时，p=02-142-16解：下游无水时，h1=1.2m，h2=1.85m，b=3m求静水总压力P方法10：P=Ωb=1/2[γh1+γ(h1+h2)]×AB×b=1/2×9.8×(2×1.2+1.85)×2.14×3=133.7kN方法20：P=γhcA=γ(h1+h2/2)×AB×b=133.7kN（2）计算P的作用点D的位置：e=l/3·（2h1+h2ˊ）/（h1+h2ˊ）=0.915m（其中hˊ=h1+h2）（3）计算T:因为ΣMa=0则：P·AC+G·AO·cos600其中：AC=AB-e=2.14-0.915=AO=AB/2133.7×(2.14-0.915)+9.8×2.14/2×1/2=T×2.14×1/2所以T=158kN下游有水时，AB=2.14,b=3m，pA=γh1=9.8×1.2=11.76kPa，pA=pB静水总压力P左=γ·hc1A1=9.8×(h1+h2/2）×AB×b=P1=133.7kN（其中hc1=h1+h2/2A1=AB×b）e1=0.915mP右=γ·hc2A2=9.8×h2/2×AB×b=P2=58.2kN（其中hc2=h2e2=l/3=2.14/3=0.71m因为ΣMa=0P1×(AB-e1）+G×AO×cos600=T×AB×cos600+P2×(AB-e2)T=80.2kN2.18已知：H=3m,b=5m,R=4.3m,θ=450求P及作用点H=Rsin450=4.3×=3m水平分力：Px=γheAx=9.8×1.5×3×5=220.5(KN)铅垂分力：Pz=γv=γΩ×b=9.8×1.143×5=56.01(KN)其中：Ω=S梯OABC—S扇OAC=8.4－7.257=1.143㎡S梯OABC=0.5×[4.3+（4.3-3）]×3=8.4㎡S扇OAC=πR2=×3.14×4.32=7.257㎡P===227.5（KN）P与水平面的夹角α：α=arctan=arctan=14.250=14015`2-192-20解:已知b=10m，k=8m夹角计算：Sinβ1=（173-170）/8=3/8=0.375（cosβ1=550.5/8）β1=22.020Sinβ2=（170-165）/8=5/8=0.625（cosβ2=0.781）β2=38.680水平方向水压力Px:(闸门宽b=10m)公式：Px=γhcAx=9.8×4×8×10=3136kN（另法：Px=1/2×9.8×8×8×10=31363136kN）垂直方向水压力Pz=γV关键计算压力体体积V=[三角形ofc（11.12㎡）+扇形ocd（33.88㎡）-梯形ofed（34.36）]×b所以V=（11.12+33.86-34.36）×10=10.636×10=106.36mPz=γV=9.8×106.36=1042.33kN总压力P:P=(Px2+Pz2)=3304.7kN作用方向α=arctan1042.3/3304.7=17.510P与水平面夹角17.510，且过o点。2.24解：已知ABCD宽度b=5m（1）作用于BC弧上的水平分力：（两种方法）压力图法：Px=Ωb=γΔH×2R×b=9.8×1×2×1×5=98(KN)分析法：Px左=γhc左Ax=9.8×(ΔH+R)×(2R×b)=9.8×2×2×5=196(KN)Px右=γhc右Ax=9.8×R×2R×b=9.8×1×2×5=98(KN)P=Px左—Px右=98（KN）方向水平向右作用于AB弧上的铅垂分力Pz:Pz=γv可见Pz左，Pz右大小相等，方向相反，故Pz=0故作用在BC段上的静水总压力P=Pz=98KN,方向过O点水平向右。水力学第四章4.7已知：l=10m,d=50mm,h=0.80mQ==0.00274(m3/s)求V===1.4m/s圆管（计算均匀流沿程水头损失的一个基本公式）；达西—威廉巴赫公式hf=hf=h=0.8m(ABO无局部水头损失）故==0.044.11已知：棱柱体渠道，均匀流，紊流粗糙区。A=24m2,X=12m,v=2.84m/s,J=0.002.求n一般渠道中的流动为均匀流V=C=,故n==0.0254.12谢才公式：v=CJ==其中A=d2R=C=n取0.013k=AC=×d2=1751.15(m3/s)故hf=l=3.91(m)(n=0.012,k=1897.08,hf=3.33m偏小）水力学第五章有压管道中的恒定流5.2已知：预制混凝土引水管查表（P118）n=0.01~0.013D=1m,l=40m,=0.4D上=70m,D下=60.5m,D管底=62.0m求Q解：自由出流流量公式Q=μcAn取0.013作用水头Ho=70-62.5=7.5m(管道形心点与上有水面的距离)A=D2=㎡μc=假设在阻力平方区=C==×=61.05(/s)故==0.021μc==0.668Q=0.668××=6.36（m3/s)V===8.10m/s>1.2m/s原假设成立5.4已知Zs=4.5m,l=20m,d=150mm,l1=12m,d1=150mm,=0.03ξ自网=2.0，ξ水泵阀=9.0，ξ=0.3，若hv≤6m,求：（1）Q泵Z解：水泵安装高度为：Zs≤hv-（α+γ+）故=(hv-Zs)2g/(α++)=(6-4.5)×19.6/(1+0.03×+9.0+0.3)=2.15故vmax=1.52（m/s)Qmax=vmax.A=1.52×=0.0269(m3/s)对于自流管：Q=μcA作用水头Z=Q2/A22g其中A==0.018μc===0.378故Z==0.83（m)5.6已知：d=0.4m,H=4m,Z=1.8m,=8m,=4m,=12m求（1）Q（2）pmin的断面位置及hvmax解：（1）淹没出流：Q=μcAμc=(n的取值及ξ的取值都要明确)取n为0.013，c==×=52.41(/s)==0.029故μc==0.414A==×=0.1256(㎡)故Q=0.414×0.1256×=0.460(m3/s)最小压强发生在第二转折处（距出口最远且管道最高）n=0.012对上游1-1,2-2，列能量方程，0-0为上游水面0++0=(Z－)+++(＋)V2===3.766(m/s)hv==Z－+()+=(1.8-0.2)+(1+0.024×++)×=4.871(m)5.9解：如P145例5法1：取Ch=130采用哈森-威廉森S=×=S1=1.38×(d1=1200mm)S2=3.35×(d2=1000mm)S3=9.93×(d3=800mm)假设J节点压力水头为h=25(m)(5m<h<30m)设A,B,C的水位分别为DA=30m,DB=15m,DC=0利用hf=hf1=30－25=5m=S1=1.38××750=3.92(m3/s)5.12并联：==即====所以=/=/k=故=××=××=××相同故====所以==0.17(m3/s)==0.47(m3/s)另法：利用达西公式hf=V=且hf1=hf2=hf3得到==即==所以==0.17(m3/s)==0.47(m3/s)水力学第六章明渠恒定均匀流6.2已知h=1.2m,b=2.4m,m=1.5,n=0.025,i=0.0016求v和Q解：A=（b+mh)h=(2.4+1.5×1.2)×1.2=5.04m2=b+2h=2.4+2×1.2×=6.73mR==0.75mV=C==×=1.32(m3/s)Q=vA=1.32×5.04=6.65(m3/s)6.4已知：n=0.028,b=8m,i=,求Q（断面为矩形m=0)=2(－m)=2==4mAm=bmhm=8×4=32=＋2=16m==2mC==×=40.09Q===20.28(m3/s)6.7已知：矩形渡槽，b=1.5m,=116.5m,Q=7.65m3/s,D进口=52.06mh=1.7m,求i及D出口Q=ACi=A=bh=1.5×1.7=2.55m2=b+2h=1.5+2×1.7=4.9mR===0.52mC===69所以i==0.003625D出口=D进口－i=51.64m6.15解：=b+h=3.677m=1.5m===0.02678A=(b+b+mh)×=3.56m2=b+h+h=5.177mR==0.688mC===35.09()Q=AC=3.56×35.09×=4.63(m3/s)6.14已知：b=3.4m,梯形m=1.5,i=,渠底至