武大水力学答案

1、1、 （ ）2、 （ ）6、等于；相同；相反。第一章 导 论3、 ( )4、( 1 )5、( 2 )7、L/T2 ； L2/T；M/LT 或 FT/L2。8、变形；弹性。 9、直线；渠底。 10、连续介质。11、相反；相同。12解：等速线运=mgsinA=0sin512 25213A= ;du u=；dy 10-4m2/smgsin = = Pa s Au = Pas13、解：切应力分别为： （ du ） 上 （ ） dy上 （薄板上下表面）u下 x薄板所受切应力上 下du) dy u+xx下=则薄板所受切力T A第二章 水静力学1、()2、()3、()4、()5、 ()6、()7、() 8、

2、 () 9、( ) 10、()11、（3 )12、( 3 )13、 ( 4 ) 14 、( 3 ) 15、(4) 16 、(2 )17、( 4 ) 18、( 2 )19、( 1 ) 20、(2)21 、单位重量液体的总势能22、单位重量液体的位置势能；单位重量液体的压强势能。23、 0当地大气压强。24、27、解：28、解 :29、解：30、解 :2.00 H 2 Op g32、解 :h pa p0 = 0.663 m33、解：此时自由液面(等压面)是与水平面夹角为 将 Xa ,Y=0 ,Z=-g 代入欧拉方程 dp= (Xdx Ydy Zdz) ( adx ( g)dz) 积分有 p= (a

3、x gz) C的斜面，在自由面上a则 tan =gp34、解 :ax gz Ch2g=4.9 m/s先求出静水总压力P1gh2P2ghL g Lsin 30?LP1，P2对 A点求矩有gh21h3ghL222g L2 sin 302 L3化简得h(h2 12)=8解此方程h=3.759 m35、解 :1)(2) Px 212 1gh1 2 g(h h1 R) 2g(h h1)Rb= kN34 R2b 2gPz1 gh1 Rb2 g(h h1)Rb= kNPPx2Pz2kNarctanPzPx36、解 : 液体是质量力为(g a),1gh1)2g1g液面对水平面的倾斜角tan = zacosg-

4、asin代入公式dp(g a)dz积分p(g a)zczh1 时 ,ppa,代入方程则cpa(g a)(h1z)pag(1 a)h g其中:hh1 z，为任一点处的水深g 为重力加速度。37、解: 设油面压强为p01，水面压强为p02，则p011g(2.20.7)Hgg(0.7 0.5)p02 2g(1p02p01 1.51g 0.2Hg g 1.2 2 g26 896 PaHgghp02p01故 h p02 p01 =0.2018 m Hg g7 0.5)38、解 :由图可知当压力体 abfec 的重量等于压力体时，球处于平衡状态。D213D213 h2D32gh1D 1g42124112

5、1DDh2 D32gh1D31g2gh21gh1(1g2g)D3D3( 2gh2HJFKC的重量39、解 : 根据图中坐标方向，单位重量力的投影 acos , =0 , =-g+a sin dp (acos d x+a sin d z-gd z) 积分 p a(cos )x a(sin )z gz C液面方程为 a(cos )x (asin -g)z=022r积分 p ( gz) C2341、解 : RNgH D2gD3 cos45+=(kN)42、解 :p0Hg g(1Dd22)hkPa43、证 :( Hg gg)Hg g(hh) g(HhgHHg 13.1Hg g246 、解 :2h)gh

6、(1) 容器底部静水压强相同，因为由重力作用下的静水压强的基本方 程式 p=gH+pa，表面压强为大气压，而水深相同，故p 相同。(3) 桌面受的压力不相同， 桌面受的压强(2) 底面所受的静水压力相同， 原因是压力 P=pA 压强相同，面积相同， 则压力相等，则重量不等，原因是盛水的容器体积不同，p=G/A，重量不等，面积相等，故压强不同。第三章 水动力学基础1、() 2 、()3、()4、()5、(6、() 7 、()8、()9、()10、(11、() 12 、()13、()14、()15、(16、() 17 、() 18 、( 3)19、(2)20、(321、(1 )22、( 3)23、

7、( 4 )24、(1 )25、 (2 )26、( 2 )其物理意义为作用于液体外力合力27、1v1qv 2v2等于单位时间内液体动量的变化。28、液流从总流断面 1 流到断面 均值。其量纲是长度。2 时单位重量液体的机械能损失的平29、30、31、32、小于；低于。 总流过水断面上平均单位动能； 不变；减小。11 与 33 和11 与 2 2 ；长度。22 与 3 3。33、0.014m 。34、pA= pB； pA pB。35、渐变流；急变。36、0.008 m 。37、8.85 m s。38、 h2 h1 。39、vA vB vC 2g(H hw) 。40、渐变流断面上 z + p g C

8、； 动水压强或动水总压力。41、解： qv2 q qv1 0.024 m s列 Y 向动量方程Ryqv1v qv2vsin = 列 X 向动量方程Rxqv2vcos qvv 384.5N水流对平板作用力为，方向与R 相反。242、解：列能量方程(H a) hc ( c 2.5)vcc c 2gvc 13.22 msqv vchc 10.58m3s写 X 向动量方程g(vc v1)21 g(H a)2 12 ghc2 R v1 0解得 R 4874 .6 KN水流对单宽坝段的力43、解：水箱水面 11，喷嘴出口为 2 2，列能量方程22H v2l v2H 2gd 2gv22gH 2gH1ld列

9、X 方向动量方程Rqvv2RAv22A 2 2gH要使重物维持静止，得Gsin = RGsin2g AGsingd244、解： uA2g 0.3 2.42 msA、B 同在一过水断面上zA pAzB pAgggp (10g) 0.2 0.037 mg2 uB 2g2 即 uB2 2guB2uA 0.037 m 2g2uB 0.037 0.263 m 2g2g 0.263 2.27 ms45、解：列出口及最高点断面能量方程v22g(vcos )22g0Hv2sin2g1.875md22d12vvcos 44d2d1 1cos = 14.14cm46、解：列 1 1，22 能量方程hp2g22v2

10、2gp2g(h22v2 )2g )如图列 2 2，33Y 向动量方程RyP2qvv3v2v3v2P2d2gL1g4d2(h22v2 )2g )d2(LLL)每个螺钉拉力列水箱中渐变流断面 1 1，和喷嘴出口22 能量方程H ( dlH 5.75m222)2vgv22gp148、解：12 v1p22 v20g2g0g2g而 p1p2( Hg g1) h 0.22 m0g0gv1 2.23 m sQ v2A2 0.0182 m 3 s2p1 0.22 0g p2 26370 N m2求轴向力 R，列 X 向动量方程p1A1 p2A2 Rqv(v2 v1)RN水流对管壁作用力49、解：以水箱水面为

11、1 1，管嘴出口为 22，管嘴中收缩断面为c c，写1 1， 22 能量方程2H v122g2 v12 0 2g得 H (12v22g2 hw由连续方程vcA2v2Ac 23.59ms写 1 1，c c 能量方程Hpcg2 vc 2ghwpc Hg(12vc) = - 0.29m-0.3m2g颜色液体上升高度为hpc 0.297mg50、解： (1)以上游渐变流断面为 11，和管口断面 22 列能量方程2h2 h1 0 0 0 02gv22g(h2h1) 6.26m sqvd2v40.197m 3 s(2) 00022 pBv2g 2gpB224mH2Og51、解：列 11， 22 能量方程2

12、2 p1 v1p2 v2由此解得v2 4.117 m sv1= 3.635 m sqv v1A2= 178337 cm3sX、 Y向动量方程： p1A1 p2 A2 cos 60 Rxqv (v2 cos 60 v1)p2 A2 sin 60 Rxqv v2sin 60 0分别解得 RxNRyNRRxRyNRRxy arctg52、解：列 11， 22 能量方程p12 v1p22 v2g2gg2g其中v14qv4d121.27 m s4qvv22 5.1 m sd2p12 mg解得 p2 0.755 mp2g 0.755 KN m2g列 X 向动量方程Rx p2A2 p1A1qv(v2 v1)

13、解得 RxN水流作用于收缩管壁上的力RRx53、解： z1p1 g2 v12p2 v2hw g 2g w2gz1(z1pg1)(z2pg2)0.3 mgg2220.3v1v2(A21)2v222g2g(A11) 2g解得v2 0.99 m sd223sqvv2 0.0311 m s454、解：水箱水面为 1 1，装测压管收缩段取 列 11，22 能量方程33，管出口为 2 2，2v( 3 1)2g(1)25gH1 1， 3 3 能量方程22 p3 v3 3 v g 2g 32g(2)v32 16vv9v，p3，v3值代入 (2)1.51 m解得55、解：列能量方程zp1 g2 v1 2gp2

14、g2 v2 2g令12122v2 v1p1p2z2ggg从压差计得：p1 g( zhh) p2gh m g hp1p2z0.252 mgg而 v1v2 0.295 m sqvv2d2240.018 m 3s56、解：列 1，2 v1 2g2 间能量方程p12 v2 2gp2hwg令121而 p1gh1，p2gh2， hw2 v2 2g由图知：h1h2p1 p2ggh1h2代入能量方程2 v1 2g(12)2v2g22 qv 2gA21(12q222gA22qv2gA2所以 qv与 z无关57、解： (1)A A 是渐变流断面， zg(2)B B 急变流断面，且离心力向上，故上端测压管水面高于

15、下端。(3)C CJ 急变流断面， 离心力向下， 故下端测压管液面高于上 端的。58、解：对水箱水面及管咀出口断面列能量方程002v2g2v0.22g9.04 m s2 v2g4.17 m59、解：对水箱水体列 X 向动量方程Fx Rxqv(v 0)d2 2v4Rx F 460 N60、解：列 11，22；11及 33的能量方程，可得p1p2zgg2 p1 v1p22g 2g g 2gp2p1g22g(v12v22)v14qvd124.95 ms， v3v24qv25.57 m sp2KN m2列 X 向动量方程qv1v1P1 2 P2 cos60 Rx 2 qv2v2 cos 60Rx 12

16、400 KN列 Y 向动量方程：2 P2 sin 60 Ry2 qv v2 sin 60RyKNRRx2 Ry2 KN61、解： H22v1g h h22 v2 2g2v232gv1h2h2 v2H20.38 mv1 v2代入能量方程得0.0565v22 0.12v2 1.457 m s qv bh2v2 14.95 m 3s62、解：列 Y 向动量方程Ryqv v cos 606.13N平板运动时，水流单位时间冲击到板上质量为A(v u)列 Y 向动量方程Ryqv1(v u)cos 60d2(vu)2= 2.12N63、解：列 X 向动量方程，令 1 2 1P1P2Rqv1 v2 v112P

17、1b2gH2156800NP212 gbhc2450N2qHvb1 1.0msv2 qv1 8 m2 hcbsR 98350N 作用于板上力 P与 R量值相等，方向相反。12静水总压力 Pgbh2 100352N2所以作用在闸门上的动水总压力小于静水总压力。64、解：对容器自由面 oo 和出口22 段面写能量方程得2 v2 2gv22gHv1 A1 2 gH A2对收缩段面 1 1 及出口断面 ( AA1 2gH)222 写能量方程h ( A2)2 1HA165、解：写 x 向动量方程qv 2v2 xv2 xv2 cos 135v1xRxqv(v2cos 135v)由能量方程z12 p11v1

18、g 2gz2p22v22g因为Z1=Z2, P1=P2=Pa , hw=0v1v2 v 19.8ms于是 Rx5.256KN水流对叶片冲击力 FxRx5.256KN方向为 +x 向，叶片为对称，冲击力 y 向分量为零 冲击力 F Fx66、解：dvB ( A )2vA 2.667 ms BdBA列 A A、BB 间能量方程zApAg2vAzp0v0hz0hw A-o2g 0 g 2g w A-o而 hwA-o20.2vA22gvB2gpA zgvAA (1 2g20.2) vB2g当 z=6 m当 A 处真空度为 5 m ， 大允许值pA2 vA2 vBz0.8 A3.894 mg2g2gpAg0.82 vA 2g2 vB 2gmH2O367、解： qv v2 A2 0.0047 m sqvA10.938 m s由能量方程，求出 p1 KN sG g 1L2(d2 D2 dD) 10-3 KNP1 G Rqv v2113