工程流体力学A主观作业答案

庞森林-1-工程流体力学A第1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。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。解：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。解：真空计的测压管中压缩空气内压强变化可忽略不计。由题意庞森林-2-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。解：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。解：排水管堵头形心处的相对压强庞森林-3-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。解：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。解：庞森林-4-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。解：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1→2列伯努利方程（）庞森林-5-得（2）联立（1）、（2）两式，得故渠道流量工程流体力学A第2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。解：（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庞森林-6-流量流速由弗劳德准则，得流速比尺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。解：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。庞森林-7-解：取图示基准面（0-0）、过流断面（1-1、2-2）及计算点，从1→2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。解：据题意得取标准管径。管中流速庞森林-8-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1→2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）。解：将和代入明渠均匀流基本公式，得取渠道断面尺寸庞森林-9-工程流体力学A第3次作业一、主观题(共3道小题)1.简述堰流的定义及堰的分类。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。解：从出发进行设计：①判别流动状态因，故小桥过流为自由式。②计算孔径取标准孔径③校核，已转为淹没式过流。庞森林-10-（可以）3.简述渗流系数的确定方法。答：①经验公式法；②实验室法；③现场抽水试验法。