水力学习题评讲ppt课件.ppt

解 由 得 又由连续性方程 Q1 Q2或v1A1 v2A2得 3 6如图所示自来水管直径d1 200mm 通过流量Q 0 025m3 s 求管中的平均流速v1 该管后面接一直径d2 100mm的较细水管 求断面平均流速v2 1 3 7在图示管路水流中 过水断面上各点流速按下列抛物线方程轴对称分布 式中水管半径r0为3cm 管轴上最大流速umax为0 15m s 试求管流流量Q与断面平均流速v 解 由题意 2 3 3 8题3 8图所示输送海水的管道 管径d 0 2m 进口断面平均流速v 1m s 若从此管中分出流量 问管中尚余流量Q2等于多少 设海水密度为1 02 103kg m3 求重量流量 解 由有分流情况的连续性方程知 Q Q1 Q2 4 解 以管轴线0 0为基准线 写A B的伯方程 1 3 11利用毕托管原理测量输水管中的流量 题3 11图 已知输水管直径d为200mm 测得水银压差计读数hp为60mm 若此时断面平均流速v 0 84uA 式中uA是毕托管前管轴上未受扰动之水流的A点的流速 问输水管中的流量Q多大 5 又由水银压差计公式 在本题中 zA zB 0 故知 2 将 2 代入 1 中得 6 解 过水断面分别选择1 2 3点处 认为1点水面恒定 选择2点为基准面 对1点和2点之间建立伯诺里方程 v2 8 28m s 3 12一个水深1 5m 水平截面积为3m 3m的水箱 题3 12图 箱底接一直径d 200mm 长为2m的竖直管 在水箱进水量等于出水量情况下作恒定出流 试求点3的压强 略去水流阻力 即hw 0 7 P3 1m水柱 由连续性方程可知v3 v2 8 28m s 对3点和2点之间建立伯诺里方程 v2 8 28m s 8 3 14有一输水管路 由两根直径不同的等径管段与一直径渐变的管段组成 dA 200mm dB 400mm A点的相对压强pA为0 7个大气压 B点的相对压强pB 0 4个大气压 B点处的断面平均流速vB 1m s A B两点高差 z 1m 要求判明水流方向 并计算这两断面间的水头损失hw 解 设OA连线为基准面 列A B的伯努利方程 假设水流由A B 则 9 dA 200mm dB 400mm pA 0 7个大气压 pB 0 4个大气压 vB 1m s z 1m 又由连续方程有 10 所以 pA 0 7个大气压 pB 0 4Pa vB 1m s z 1m 11 解 文丘里管常数 流量 3 15为了测量石油管道的流量 安装一文丘里流量计 题3 15图 管道直径d1 20cm 文丘里管喉道直径d2 10cm 石油密度 850kg m3 文丘里管流量系数 0 95 水银压差计读数hp 15cm 问此时石油流量Q为多大 12 解 以1 1水平面为基准面 写1 1到2 2断面的能量方程 又由连续性方程 3 17题图示一文丘里流量计 水银压差计读数为360mm 若不计A B两点间的水头损失 试求管道中的流量 已知管道直径d1 300mm 喉段直径d2 150mm 渐变段AB长为750mm 13 对压差计 N N为等压面 故有 14 解 选择A3截面作为基准面 对A0和A3截面之间建立伯诺里方程 v3 7 668m s 由连续性方程v1A1 v2A2 v3A3可知v1 5 751m s v2 2 3m s 3 19图示容器内存有水 水流沿变断面管道流入大气作恒定流动 已知A0 4m2 A1 0 04m2 A2 0 lm2 A3 0 03m2 水面与各断面距离为 h1 1m h2 2m h3 3m 不计水头损失 试求断面A1及A2处的相对压强 15 对A0和A1截面之间建立伯诺里方程 p1 6737 5Pa 对A0和A2截面之间建立伯诺里方程 p2 16954Pa 16 3 20一大水箱下接直径d 150mm之水管 水经最末端出流到大气中 末端管道直径d 75mm 设管段AB和BC间的水头损失均为 管段CD间的水头损失 试求B断面的压强和管中流量 解 以水箱水面为基准面 对0 0到D D写能量方程 17 由连续性方程 又由0 0面到B B写能量方程 18 解 选择管道轴线作为基准面 1 对水箱水面和出口之间建立伯诺里方程 v2 8 85m s 19 对水箱水面和B之间建立伯诺里方程 pB 29 4KPa 2 对水箱水面和出口之间建立伯诺里方程 由连续性方程v1A1 v2A2 2v1 v2 从而可得v1 1 98m sv2 3 96m s 由连续性方程v1A1 v2A2得v1 4 43m s 20 解 以0 0断面为基准面 写1 1到C C断面的能量方程 1 1与C C两断面均接大气 p 0 hw1 c 0 5 0 5 1 3 25题3 25图所示一虹吸管 通过的流量Q 0 028m3 s 管段AB和BC的水头损失均为0 5m B处离水池水面高度为3m B处与C处的高差为6m 试求虹吸管的直径d和B处的压强 21 对1 1到2 2断面能量方程 以1 1为基准 B点必然产生负压 才能将池中水吸上高处 22 解 选择水池水面作为基准面对0 0面和2 2面之间建立伯诺里方程 又有Q v2A2可得v2 3 112m s从而有hS 3m 3 26一台离心泵 抽水量为0 22m3 s 水泵进口允许真空度已知为4 5m水柱 水泵进口直径d 300mm 题3 26图 从水池经管道进口的吸水滤头至水泵进口的水头损失为1m 求能避免汽蚀的水泵进口轴线至水源水面的最大高度 称为水泵的最大安装高度 hs 23 解 对1 1面和2 2面之间液流建立伯诺里方程 3 29一水池通过直径有改变的管道系统泄水 题3 29图 已知管道直径d1 125mm d2 100mm 喷嘴出口直径d3 75mm 水银压差计中读数 h 175mm 不计管道中流动的液体的水头损失 求管道流量Q和喷嘴上游管道中的压力表读数p 压力表与3 3断面中心点的高差可略 24 由连续性方程v1A1 v2A2 v3A3联立可得v1 5 48m sv2 8 56m sv3 15 21m s流量Q v1A1 v2A2 v3A3 0 0672m3 s 25 基准面过3 3断面形心点 从压力表所在断面到3 3断面建立伯诺里方程 忽略高差和水头损失 压力表读数 v1 5 48m sv2 8 56m sv3 15 21m s 26 解 取d1及d2直径处的渐变流断面1 1断面及2 2断面 基准线选在管轴线上 由连续性方程 3 31一水平变截面管段接于输水管路中 管段进口直径d1为10cm 出口直径d2为5cm 题3 31图 当进口断面平均流速v1为1 4m s 相对压强p1为58 8kN m2时 若不计两断面间的水头损失 试计算管段出口断面的相对压强 27 写1 1断面到2 2断面的伯诺里方程 28 解 取如图所渐变流断面1 1及2 2 基准面0 0取在上游渠底 写1 1断面到2 2断面的伯诺里方程 3 34一矩形断面平底的渠道 其宽度B为2 7m 河床在某断面处抬高0 3m 抬高前的水深为1 8m 抬高后水面降低0 12m 题3 34图 若水头损失hw为尾渠流速水头的一半 问流量Q等于多少 29 30 3 36水流从喷嘴中水平射向一相距不远的静止壁面 接触壁面后分成两段并沿其表面流动 其水平面图如题3 36图所示 设固壁及其表面的液流对称于喷嘴的轴线 若已知喷嘴出口直径d 40mm 喷射流量Q为0 0252m3 s 求 液流偏转角 分别等于60 90 与180 时射流对固壁的冲击力FR 并比较它们的大小 解 取渐变流断面0 0 1 1 2 2以及液流边界面所围的封闭面为控制面 重力垂直于射流平面 略去机械能损失 由总流的伯诺里方程得 31 总流的动量方程在x轴上的投影为 FR FR 方向相反 32 固壁凸向射流 固壁为垂直平面 固壁凹向射流 33 解 取渐变流断面1 1及2 2 以2 2断面为基准面 写1 1断面到2 2断面间水流的能量方程 3 38有一沿铅垂直立墙壁铺设的弯管如题3 38图所示 弯头转角为90 起始断面1 1与终止断面2 2间的轴线长度L为3 14m 两断面中心高差 Z为2m 已知1 1断面中心处动水压强pl 117 6kN m2 两断面之间水头损失hw 0 1m 已知管径d 0 2h 试求当管中通过流量Q 0 06m3 s时 水流对弯头的作用力 34 将hw 0 1m p1 117 6KN m2代入上式得 于是 弯头内的水重为 35 1 1断面的动水总压力 2 2断面的动水总压力 x方向的动量方程 y方向的动量方程 36 管壁对水流的总作用力 令反作用力F与水平轴x的夹角为 则 水流对管壁的作用力与F大小相等 方向相反 37 3 40一过水堰 上游渐变流断面1 1的水深h1 1 5m 下游渐变流断面2 2的水深h2 0 6m 断面1 1和2 2之间的水头损失略去不计 求水流对每米宽过水堰的水平推力 解 水流对1 1断面和2 2断面的动水压力分别为 38 对1 1断面和2 2断面之间建立伯诺里方程 连续性方程Q v1A1 v2A2可得v1 1 833m sv2 4 583m s又由总流动量方程 可得FR 1 71kN因此 水流对每米宽水堰的推力为1 71kN 方向向右 39 3 41管道在某混凝土建筑物中分叉 如题3 41图所示 已知 主管直径d 3m 分叉管直径d 2m 主管流量Q 35m3 s 两分岔管流量均为Q 2 分岔管转角 为60 断面1 1处的压强水头水柱 不计水头损失 求水流对支座的作用力 解 由连续性方程 40 又由伯诺里方程 求p2 p3 写出有分流的伯诺里方程 同理可得 41 设支座对液体的反作用力为Rx与Ry 则 x方向动量方程 水流对支座的作用力 y方向动量方程 42 3 42一矩形断面渠道宽4m 渠中设有薄壁堰 置于渠道横截面上的挡水薄板 水可以从板顶部溢流至下游 用于测量流量 堰顶水深1m 堰高2m 下游尾水深0 8m 已知通过堰的流量Q 6 8m3 s 堰后水舌内外均为大气 试