流体力学A第1-3次作业.doc
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《 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。 答: 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。 由 得水箱液面的相对压强 绝对压强 或93.1kPa 35. 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。 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。 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。 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 。 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。 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。 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( ) 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。 答:(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。 答: 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。 答: 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。 答: 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)。 答: 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 一、主观题(共3道小题) 1. 简述堰流的定义及堰的分类。 答: 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。 答: 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。 (可以) 3. 简述渗流系数的确定方法。 答: ① 验公式法;②实验室法;③现场抽水试验法。- 配套讲稿:
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