西南交大2014-2015工程流体力学A离线作业.doc

工程流体力学A第一次作业四、主观题(共8道小题)33.简述流体的形态特征和力学特征。参考答案： 形态特征：流体随容器而方圆，没有固定的形状。 力学特征：流体主要承受压力，静止流体不能承受拉力和剪力。34.一封闭水箱如图所示，已知金属测压计读数Pa，金属测压计中心和容器内液面分别比A点高0.5m和1.5m，试求液面的绝对压强和相对压强。 参考答案： 由得水箱液面的相对压强绝对压强 或93.1kPa35.如图所示为测量容器中A点压强的真空计。已知 ，试求A点的真空压强及真空度。 参考答案： 真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意 得A点真空压强 及真空度 36.如图所示绕铰链C 转动的自动开启式矩形平板闸门。已知闸门倾角为，宽度为，闸门两侧水深分别为和，为避免闸门自动开启，试求转轴C至闸门下端B的距离x。 参考答案： 为避免闸门自动打开，由理论力学知必有关系 式中 故 37.利用检查井作闭水试验检验管径 的市政排水管道施工质量。已知排水管堵头形心高程为256.34m，检查井中水面高程为259.04m，试求堵头所受的静水总压力大小。参考答案： 排水管堵头形心处的相对压强 堵头所受的静水总压力 38.如图所示盛水（重度为 ）容器由半径为 R 的两个半球用 N 个螺栓连接而成，已知测压管水位高出球顶 H ，试求每个螺栓所受的拉力 F 。 参考答案： 取上半球为隔离体，由 ，得式中为静止液体作用在上半球面上的总压力的铅垂分力，由上半球面的压力体计算得 故每个螺栓所受的拉力为 39.如图所示水流流经等径直角弯管。已知管径mm，管轴上A、B两点高差400mm，U形水银差压计读数 =300mm，管流速度m/s，相对压强，试求相对压强和A、B两断面间的机械能损失。 参考答案： 由差压计原理 得 由伯努利方程 考虑到 ,得A、B两断面间的机械能损失 40.如图所示，为测流需要，在宽度m的平底矩形断面渠道的测流段，将渠底抬高0.3m。若测得抬高前的水深为1.8m，抬高后水面降低0.12m，水头损失经率定按抬高后流速水头的一半计算，试求渠道流量。 参考答案：上游水深 ，下游水深 据连续性方程得 （1）取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）和计算点（过流断面与液面的交点），从12列伯努利方程（） 得 （2）联立（1）、（2）两式，得故渠道流量 第二次作业四、主观题(共5道小题)19.为研究某铁路盖板箱涵无压过流的水力特征，拟取线性比尺进行水工模型实验。已知原型涵洞的宽度m ，高度m ，洞内设计水深m和设计流速m/s 。试确定模型的几何尺寸和模型流量。参考答案： （1）由给定线性比尺 计算模型各几何尺寸模型宽 模型高 模型水深 （2）按弗劳德准则确定模型流速及流量 流量 流速 由弗劳德准则 ，得流速比尺 ，故20.已知钢筋混凝土输水管道的水力半径 ，水以均匀流流过1km长度上的水头损失，管壁粗糙系数，试求管中的流速和流量。参考答案： 由谢才公式 和曼宁公式,得流速流量 21.水从封闭容器A经直径 、长度的管道流入容器B。已知容器A内水面上的相对压强，沿程阻力系数；局部阻力系数，进口、阀门、弯道、出口，试求管路的通过流量。 参考答案： 取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从12列伯努利方程管路流量 得 22.一城市排污渠道采用倒虹吸管穿过河流，如图所示。已知污水流量，管道沿程阻力系数，管道进口、弯头和出口的局部阻力系数分别为，管长，上、下游渠道的流速均为。为避免污物在管中沉积，要求管中流速不得小于，试确定倒虹吸管的管径及倒虹吸管两端的水位差。 参考答案： 据题意 得取标准管径 。管中流速 取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点（与液面交点），从12列伯努利方程 考虑到 ，得23.试按水力最优条件设计一路基排水沟的断面尺寸。设计流量，沟底坡度依地形条件采用，断面采用边坡系数的梯形，并用小片石干砌护面（粗糙系数）。 参考答案： 将 和 代入明渠均匀流基本公式 ，得 取渠道断面尺寸 第三次作业1.简述堰流的定义及堰的分类。参考答案： 2.试设计一跨越矩形过流断面的小桥孔径 。已知河道设计流量（据水文计算得)m3/s,桥前允许壅水水深m，桥下铺砌允许流速m/s，桥下游水深m，选定小桥进口形式后知，取动能修正系数。参考答案： 从出发进