模擬練習題(水力學)

1、心之所向，所向披靡1.用如圖所示裝置測量油的密度，已知：h=74mm,hl=152mm,h2=8mm,求油的密度。解：設油密度為P，水銀密度為P，水的密度為P,大氣壓為pa,貝y12pa+pg（.h+力1+力2）Pigh-Z=Pa+Pfh即力+仏+仏一鄉(xiāng)仏=鄉(xiāng)仏代人已知數據，計算得=0.82368,“=823.68kg/m3h3=220mmh3=220mm，求水深H。解：設水和水銀的密度分別為P和P，當地大氣壓為pa，則Po=依+p叭Pq+PgH+力2）卩前3=pt兩式相減，化簡后算得H=纟（力3力1）心=2.48m=2480mni適當分析，作圖等。3.有一金屬套由于自重沿垂直軸下滑。軸與套間

2、充滿u二3x10-5m2/s的油液,p=850kg/m3。套的內徑D=102mm,軸外徑d=100mm,套長L=250mm,套重100N。如圖1所示，試求套筒自由下滑時的最大速度（不計空氣阻力）。圖1解：在沿運動方向對金屬套進行受力分析。受重力和油液的摩擦阻力，摩擦阻力隨著速度的增加而增加，當達到最大速度時兩者相對有F=F。GT切力為AFddyA由于油液很薄，假設流速呈直線分布F=卩dUA=卩UA=upUmax2兀DLedyoo2由牛頓定律工F=ma=0ssuD得mg=upmax2兀Lo2mgo則有Umax=而頁=JG4.底面積為0.4x0.45m2、高為0.01m的木板，質量為5kg，沿著涂

3、有潤滑油的斜面向下作等速運動，如圖1所示。已知木塊運動速度u=lm/s,油層厚度0=0.1mm,由木塊所帶動的油層運動速度呈直線分布，試求油的粘度。解：在沿運動方向對木塊進行受力分析。重力在該方向的分力為mgsin,du切力為F=-TA=卩Adyduu因為呈直線分布F=卩A=卩Adyo由牛頓定律工F=ma=0ss得mgsin0-卩UA=0omgosin0則有卩=0.0105PasAu墻寬b=5m，墻寬b=5m，水深H=6m,求擋水墻受到的壓力及其作5.筑有圖示的擋水墻，解：擋水墻受到的總壓力為：P=yhA=丫BH=9800 x3x5x6=882000nc25x65x63TTJH12c12作用點

4、位置為：h=h+肓=+=3+=4mDchA2H3x5x6cBH2寬b=1.5m寬b=1.5m，求總壓力及其作用點。F=pgA=+=9800 x(l+|)xl.5x2=58800N=58.8kN/hyyx1.5X237.如圖2圓柱體，其直徑d=2m，左側水深為h=d=2m,右側水深h=d/2=lm。求12該圓柱體單位長度上所受到靜水壓力的水平分力與垂直分力。pp解：將柱體的受壓面abed分成ab、be與cd三個部分，它們的壓力體分別為abea（實）、bcaeb（虛）與edoe（虛）。三部分壓力體合成后變成圖示abedoa虛壓力體。根據公式P=PghA，單位長度L=lm的圓柱體所受的水平分力xcx

5、Px=Pg(2hi)(Lhi)pg(1h2)(Lh2)+7kN根據公式P=PgV，鉛垂分力zp31P=Pg（”X兀D2）=23.09kNz44作圖、分析&如圖所示的虹吸管泄水，已知斷面1,2及2,3的損失分別為h=0.6v2/（2g）和w1,2hw2,3=0.5v2/（2g），試求斷面2的平均壓強。w2,32=200mm1(0)1=200mm1(0)12m3m3-LL-L3而v=v=v(因d=d=d),因此可對斷面1,3寫出能量方程解：取0-0，解：取0-0，列斷面1，2的能量方程（取ai=a2=1）(a)0+0+0=-3+0+-+0.6-+0.5|(b)可得：&=r43m代入式（a代入式（a

6、）中得：9.圖示一跨河倒虹吸管，正方形斷面面積為A=0.64m2,長l=50m,兩個30。折角、進口和出口的局部水頭損失系數分別為z1=0.2,Z2=0.5,Z3=1.0，沿程水力摩擦系數入=0.024,上下游水位差H=3m。求通過的流量Q?解：按短管計算,取下游水面為基準面,對上下游渠道內的計算斷面建立能量方程H=h=（九+丫g）w4R2g計算方形管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數R=0.2m,2g=0.2x2+0.5+1.0=1.9X將參數代入上式計算,可以求解得到v二4.16m/s,Q二vA二2.662m3/s即倒虹吸管內通過的流量為2.662m3/s。10.為確定管道流量,常用如圖所

7、示的文丘里流量計測量。它由漸變管和壓差計兩部分組成。壓差計中的工作液體與被測液體相同。設已知管流流體為水,管徑d,d及壓差計的水頭差Ah。則可確定通過的流量Q。解：取管軸0-0為基準面，測壓管所在斷面1,2為計算斷面（符合漸變流），斷面的形心點為計算點，對斷面1,2寫能量方程，由于斷面1,2間的水頭損失很小，可視0,取x=2:=1,得+洛=+熹+晶由此得：2g%_祝=1,得+洛=+熹+晶由此得：2g%_祝戀故可解得：因此：式中，K對給定管徑是常量，稱為文丘里流量計常數。實際流量：“一一文丘里流量計系數，隨流動情況和管道收縮的幾何形狀而不同。11.如圖所示，文丘里流量計管道直徑d=200mm,喉管直徑d2=100mm,水銀差壓計讀數y=20mm,水銀密度pm=13.6X103kg/m3，忽略管中水頭損失，試求管道輸水流量Q。解：列1-1，2-2斷面的總流伯努利方程44z+厶+沁=z+厶+空1pg2g2pg2g取a-a=1,有12v2v221二2g(z,+)