水力学第二章的课后答案详解
《水力学》课后习题答案
第一章 绪论1-1．20℃的水2.5m 3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？ [解] 温度变化前后质量守恒，即2211V V ρρ= 又20℃时，水的密度31/23.998m kg =ρ 80℃时，水的密度32/83.971m kg =ρ 321125679.2m V V ==∴ρρ 则增加的体积为3120679.0m V V V =-=∆1-2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度ν增加15%，重度γ减少10%，问此时动力粘度μ增加多少（百分数）？ [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==原原原μρν035.1035.1==035.0035.1=-=-原原原原原μμμμμμ此时动力粘度μ增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02y hy g u -=，式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度，h 为水深。
试求m h 5.0=时渠底（y =0）处的切应力。
[解] μρ/)(002.0y h g dydu-=)(002.0y h g dydu-==∴ρμτ 当h =0.5m ，y =0时)05.0(807.91000002.0-⨯⨯=τPa 807.9=1-4．一底面积为45×50cm 2，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s ，油层厚1cm ，斜坡角22.620 （见图示），求油的粘度。
[解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时，等速下滑yu AT mg d d sin μθ== 001.0145.04.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg s Pa 1047.0⋅=μ1-5．已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律yud d μτ=，定性绘出切应力沿y 方向的分布图。
[解]1-6．为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。
《水力学》第二章答案
第二章:水静力学 一：思考题2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z)2-3答：水头是压强的几何意义表示方法，它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。
绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强，绝对压强是以0为起点，而相对压强是以当地大气压为基准测定的，所以两者相差当地大气压Pa.绝对压强小于当地大气压时就有负压，即真空。
某点负压大小等于该点的相对压强。
Pv=p'-pa2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中，z 表示某点在基准面以上的高度，称为位置水头，g p ρ表示在该点接一根测压管，液体沿测压管上升的高度，称为测压管高度或压强水头，g p z ρ+称为测压管水头，即为某点的压强水头高出基准面的高度。
关系是：（测压管水头）=（位置水头）+（压强水头）。
2-5.等压面是压强相等的点连成的面。
等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系，即相对静止或匀速直线运动的状态。
2-6。
图中A-A 是等压面，C-C,B-B 都不是等压面，因为虽然位置高都相同，但是液体密度不同，所以压强水头就不相等，则压强不相等。
2-7.两容器内各点压强增值相等，因为水有传递压强的作用，不会因位置的不同压强的传递有所改变。
当施加外力时，液面压强增大了Ap∆，水面以下同一高度的各点压强都增加Ap∆。
2-8.（1）各测压管中水面高度都相等。
（2）标注如下，位置水头z,压强水头h,测压管水头p.图2-82-9.选择A2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。
因为水作用面的面积不相等，而且作用面的形心点压强大小不同。
吴持恭版水力学-第二章-思考题答案
第二章2.1 “恒定流与非恒定流”，“均匀流与非均匀流”，“渐变流与急变流”等三个概念是如何定义的？它们之间有么联系？渐变流具有什么重要的性质？ 恒定流：如果在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变，这种水流称为恒定流。
非恒定流：如果在流场中有任何一个运动要素是随时间而改变的，这种水流称为非恒定流。
均匀流：当水流的流线为相互平行的直线时，该水流称为均匀流。
非均匀流：当水流的流线不是相互平行的直线，该水流称为非均匀流。
渐变流：当水流的流线虽然不是相互平行直线，但几乎近于平行直线时称为渐变流。
急变流：当水流的流线之间的夹角很大或流线的曲率很小，这种水流称为急变流。
联系：恒定流和非恒定流均可以是均匀流或非均匀流，非均匀流中又包括渐变流和急变流。
渐变流具有的重要性质：过水断面上的压强近似服从静水压强分布：2.2 图（a ）表示一水闸正在提升闸门放水，图（b ）表示一水管正在打开阀门放水，若它们的上游水位均保持不变，问此时的水流是否符合A 1V 1＝AaVa 的连续方程？为什么？图2.2否，因水流均属非恒定流p z c g ρ+=2.3 能量方程中各项的几何意义和能量意义是什么？（1）各项的几何意义：从几何观点，式中 分别为位置水头、压强水头、流 速水头和两断面间的水头损失。
（2） 各项的能量意义： 分别代表单位重量液体的 平均位能、平均压能、平动能和能量损失。
2.4 关于水流去向问题，曾有以下一些说法如“水一定是从高处向低处”，“水是由压力大的地方向压力小的地方流”，“水是由流速大的地方向流速小的地方流”这些说法对吗？试用基本方程式论证说明。
都不对。
由能量方程知：任一断面的总机械能是由位能、压能和动能三部分组成的，它们间可相互转化，但不能分割。
水流总是从总机械能大的1-1断面流向总机械能小的2-2断面，其差值用来克服两断面间的总水头损失。
2.5 什么叫总水头线和测压管水头线？水力坡度和测压管坡度？均匀流的测压管水头线和总水头线的关系怎样？各断面总能量值 连接起来的曲线或直线称总水头线，把各断面的 值的点连接起来的线称测压管水头线。
《水力学》第二章答案
第二章:水静力学 一：思考题2-1.静水压强有两种表示方法,即:相对压强和绝对压强2-2.特性(1)静水压强的方向与受压面垂直并指向手压面;(2)任意点的静水压强的大小和受压面的方位无关,或者说作用于同一点上各方向的静水压强都相等. 规律:由单位质量力所决定,作为连续介质的平衡液体内,任意点的静水压强仅是空间坐标的连续函数,而与受压面的方向无关,所以p=(x,y,z)2-3答：水头是压强的几何意义表示方法，它表示h 高的水头具有大小为ρgh 的压强。
绝对压强预想的压强是按不同的起点计算的压强，绝对压强是以0为起点，而相对压强是以当地大气压为基准测定的，所以两者相差当地大气压Pa.绝对压强小于当地大气压时就有负压，即真空。
某点负压大小等于该点的相对压强。
Pv=p'-pa2-4.在静水压强的基本方程式中C g p z =+ρ中，z 表示某点在基准面以上的高度，称为位置水头，g p ρ表示在该点接一根测压管，液体沿测压管上升的高度，称为测压管高度或压强水头，g p z ρ+称为测压管水头，即为某点的压强水头高出基准面的高度。
关系是：（测压管水头）=（位置水头）+（压强水头）。
2-5.等压面是压强相等的点连成的面。
等压面是水平面的充要条件是液体处于惯性坐标系，即相对静止或匀速直线运动的状态。
2-6。
图中A-A 是等压面，C-C,B-B 都不是等压面，因为虽然位置高都相同，但是液体密度不同，所以压强水头就不相等，则压强不相等。
2-7.两容器内各点压强增值相等，因为水有传递压强的作用，不会因位置的不同压强的传递有所改变。
当施加外力时，液面压强增大了Ap∆，水面以下同一高度的各点压强都增加Ap∆。
2-8.（1）各测压管中水面高度都相等。
（2）标注如下，位置水头z,压强水头h,测压管水头p.图2-82-9.选择A2-10.(1)图a 和图b 静水压力不相等。
因为水作用面的面积不相等，而且作用面的形心点压强大小不同。
水力学第二章课后习题答案
2.12 密闭容器，测压管液面高于容器内液面h=1.8m ,液体的密度为850kg/m 3,求液面压强。
解：P o = P a ，gh = P a 850 9.807 1.8相对压强为：15.00kPa。
绝对压强为：116.33kPa。
答：液面相对压强为15.00kPa，绝对压强为116.33kPa。
2.13 密闭容器，压力表的示值为4900N/m 2,压力表中心比A点高0.4m , A点在水下1.5m，，求水面压强。
P01.5m10.4mA解: P0 = P a P -1.1 'g二P a 4900 -1.1 1000 9.807二p a「5.888 （kPa）相对压强为：_5.888kPa。
绝对压强为：95.437kPa。
答: 水面相对压强为-5.888kPa,绝对压强为95.437kPa。
3m解：（1）总压力：Pz=A p=4「g 3 3 = 353.052 （kN）（2）支反力：R 二W总二W K W箱二W箱;?g 1 1 1 3 3 3=W箱 9807 28 =274.596 kN W箱不同之原因：总压力位底面水压力与面积的乘积，为压力体Qg。
而支座反力与水体重量及箱体重力相平衡，而水体重量为水的实际体积Eg。
答：水箱底面上总压力是353.052kN，4个支座的支座反力是274.596kN。
2.14 盛满水的容器，顶口装有活塞A，直径d =0.4m，容器底的直径D=1.0m，高h=1.8m ,如活塞上加力2520N （包括活塞自重），求容器底的压强和总压力解: （1）容器底的压强：P D =P A'gh =252°9807 1.8 =37.706（kPa）（相对压强）/-d24（2）容器底的总压力：P D二Ap D D2 p D12 37.706 10 = 29.614（kN）4 4答：容器底的压强为37.706kPa，总压力为29.614kN 。
2.6用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m，试求水面的压强P0。
水力学课后习题答案 (2)
水力学课后习题答案问题1分析：根据题目所给条件，可以得出以下信息： - 原水泵的扬程为15米； - 新水泵的额定功率为0.8千瓦，效率为0.9； - 新水泵的扬程为20米； - 单位时间内水的流量不变。
要求：求原水泵的额定功率。
解答：设原水泵的额定功率为P1（单位：千瓦）。
由题目可知，P1 = H1*Q1/η1，其中H1为原水泵的扬程，Q1为单位时间内水的流量，η1为原水泵的效率。
根据题目可知，H1 = 15米，Q1不变。
则有 P1 =15*Q1/η1。
又，由于单位时间内水的流量Q1不变，所以新水泵的流量Q2也不变。
即Q1 = Q2。
因此，新水泵的额定功率P2（单位：千瓦）可以表示为 P2 = H2*Q2/η2，其中H2为新水泵的扬程，η2为新水泵的效率。
根据题目可知，P2 = 0.8千瓦，H2 = 20米，η2 = 0.9。
则有 0.8 = 20*Q2/0.9。
将上式整理，得到 Q2 = 0.8*0.9/20 = 0.036立方米/秒。
由于Q1 = Q2，所以Q1 = 0.036立方米/秒。
将Q1 = 0.036代入P1 = 15Q1/η1，可得 P1 = 150.036/η1。
因此，原水泵的额定功率P1等于15*0.036/η1。
问题2分析：根据题目所给条件，可以得出以下信息： - 水泵的扬程为12米； - 水泵的额定功率为3.2千瓦； - 水泵的效率为0.85；- 单位时间内水的流量不变。
要求：求单位时间内水的流量。
设单位时间内水的流量为Q（单位：立方米/秒），根据题目可知，P = H*Q/η，其中P为水泵的额定功率，H为水泵的扬程，η为水泵的效率。
根据题目可知，P = 3.2千瓦，H = 12米，η = 0.85。
则有3.2 = 12*Q/0.85。
将上式整理，得到 Q = 3.2*0.85/12 = 0.2267立方米/秒。
因此，单位时间内水的流量为0.2267立方米/秒。
问题3分析：根据题目所给条件，可以得出以下信息： - 水泵的额定功率为2.5千瓦；- 水泵的效率为0.75；- 水泵的扬程为15米。
水力学习题答案第二章
选择题（单选题）2.1静止流体中存在：（a）（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（c）压应力和剪应力；（d）压应力、拉应力和剪应力。
2.2相对压强的起算基准是：（c）（a）绝对真空；（b）1个标准大气压；（c）当地大气压；（d）液面压强。
2.3金属压力表的读值是：（b）（a）绝对压强；（b）相对压强；（c）绝对压强加当地大气压；（d）相对压强加当地大气压。
2.4某点的真空度为65000Pa,当地大气压为，该点的绝对压强为：（d）（a）65000Pa；（b）55000Pa；（c）35000Pa；（d）165000Pa。
2.5绝对压强P abs与相对压强p、真空度P V、当地大气压P a之间的关系是：（c））P abs=P+P v ；a b P=P abs+P a ；（c）P V = P a-P abs ；（d）P = P V +P V。
（a2.6在密闭容器上装有U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为：（c）a P I> P2 > P3 ；（b）P1= P2= P3 ；（c）P1 < P2 < P3 ；（d）P2 < Pl < P3。
2.7用U形水银压差计测量水管内A、B两点的压强差，水银面高差h P=10cm, p A- p B为:(a); ( b); ( c); (d )。
2.8 露天水池，水深 5 m处的相对压强为：(b)(a) 5kPa; (b) 49kPa; (c) 147kPa; (d) 205kPa。
2.9垂直放置的矩形平板挡水，水深3m,静水总压力P的作用点到水面的距离y D为：(c)(a) 1.25m； ( b) 1.5m; (c) 2m; (d) 2.5m。
2.10圆形水桶，顶部及底部用环箍紧，桶内盛满液体，顶箍与底箍所受张力之比为：(a)(a) 1/2 ; ( b); (c) 2; (d) 3。
2.11在液体中潜体所受浮力的大小：(b)(a)与潜体的密度成正比；(b )与液体的密度成正比；(c)与潜体淹没的深度成正比；(d)与液体表面的压强成反比。
(完整)水力学第二章思考题答案
(完整)水力学第二章思考题答案2.1。
恒定流:如果在流场中任何空间点上所有的运动要素都不随时间而改变.非恒定流：如果在流场中任何空间点上有任何一个运动要素是随时间而变化。
均匀流:水流的流线为相互平行的直线.非均匀流：水流的流线不是相互平行的直线。
渐变流：水流的流线虽然不是相互平行的直线，但几乎近于平行的直线.急变流：水流的流线之间夹角很大或者流线的曲率半径很小.按运动要素是否彼此平行的直线分为均匀流和非均匀流,而非均匀流按流线的不平行和弯曲程度又分为渐变流和急变流。
渐变流重要性质为：过水断面上近似服从静压分布：Z+P/y=C2.2。
此时的A₁υ₁=A₂υ₂符合连续方程.两个断面无支流，且上游水位恒定，则下游通过的流量一定，则流量保持平衡，满足该公式。
2。
3能量方程：Ζ₁＋Ρ₁/ρg＋α₁（μ₁）²/2g=Ζ₂＋Ρ₂/ρg＋α₂（μ₂)²/2g＋hw’。
Ζ₁：位置水头;Ρ₁/ρg：压强水头;（μ₁）²/2g：流速水头；Ζ₂：单位位能；Ρ₂/ρg：单位压能；（μ₂）²/2g：单位动能；hw’：水头损失。
能量意义：在总流中任意选取两个过水断面,该两断面上液流所具有的总水头若为H₁和H₂，则：H₁=H₂+hw。
2.4这些说法都不对.对于理想液体来说，在无支流进去的情况下，其各断面的流量总和是相等的，根据能量方程：Ζ₁＋Ρ₁/ρg＋α₁（μ₁）²/2g=Ζ₂＋Ρ₂/ρg＋α₂（μ₂）²/2g＋hw’,及连续方程：A ₁υ₁=A₂υ₂。
可以看出：只要其流量不改变，能量的总和就不会变。
则水是由流速大地方向流速小的地方流这种说法就是错误的。
总流的动量方程：ΣF=ρQ（Β₂υ₂-Β₁υ₁)，也说明了这一点。
2.5总水头线：把各断面H=Ζ＋Ρ/ρg＋α(μ）²/2g描出的点子连接起来得到的线就是总水头线；测压管水头线：把各断面的（Ζ＋Ρ/ρg）值的点子连接起来得到的线就是测压管水头线。
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1 2 6 11答案在作业本
2.12 （注：书中求绝对压强）用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m ，
试求水面的压强0p 。
解： ()04 3.0 1.4p p g ρ=--
()()5 2.5 1.4 3.0 1.4Hg p g g ρρ=+---
()()()()2.3 1.2 2.5 1.2 2.5 1.4 3.0 1.4a Hg Hg p g g g g ρρρρ=+---+--- ()()2.3 2.5 1.2 1.4 2.5 3.0 1.2 1.4a Hg p g g ρρ=++---+--
()()2.3 2.5 1.2 1.413.6 2.5 3.0 1.2 1.4a p g g ρρ=++--⨯-+--⎡⎤⎣⎦ 265.00a p =+（kPa ）
答：水面的压强0p 265.00=kPa 。
2-12形平板闸门AB ，一侧挡水，已知长l =2m ，宽b =1m ，形心点水深c h =2m ，倾角α=︒45，闸门上缘A 处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，试求开启
闸门所需拉力T。
l
b
α
B
A
T
h
c
解：（1）解析法。
10009.80721239.228
C C
P p A h g bl
ρ
=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯=（kN）
3
2
222
1222 2.946
122
sin sin4512
sin45
sin
C C
D C
C
C
bl
I h
y y
h
y A bl
α
α
=+=+=+=+=
⨯
⋅
o
o
2-13矩形闸门高h =3m ，宽b =2m ，上游水深1h =6m ，下游水深2h =4.5m ，试求：（1）作用在闸门上的静水总压力；（2）压力中心的位置。
解：（1）图解法。
压强分布如图所示：
∵ ()()12p h h h h g ρ=---⎡⎤⎣⎦
()12h h g ρ=-
()6 4.510009.807=-⨯⨯ 14.71=（kPa ）
14.713288.263P p h b =⋅⋅=⨯⨯=（kN ）
合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面(1.5m,)2
b
处。
（2）解析法。
()()111 1.56 1.5980732264.789P p A g h hb ρ==-⋅=-⨯⨯⨯=（kN ） 3
221221124.5 4.54.5 4.512C D C C bh I h y y y A bh ⎛⎫=+=+=+ ⎪⨯⎝⎭
()1
20.250.75 4.6674.5
=
⨯+=（m ） ()222 1.539.80732176.526P p A g h hb ρ==-⋅=⨯⨯⨯=（kN ）
()22
211111130.75 3.253
C C
D C C C C I I y y y y A y A ⎛⎫=+
=+=+= ⎪⎝⎭（m ） 合力：1288.263P P P =-=（kN ）
合力作用位置（对闸门与渠底接触点取矩）：
()()111222D D D y P P h y P h y =---
()()111222D D D P h y P h y y P
---=
()()
264.7896 4.667176.526 4.5 3.2588.263
⨯--⨯-=
1.499=（m ）
答：（1）作用在闸门上的静水总压力88.263kN ；（2）压力中心的位置在闸门的
几何中心，即距地面(1.5m,)2
b
处。
2-14矩形平板闸门一侧挡水，门高h =1m ，宽b =0.8m ，要求挡水深1h 超过2m 时，闸门即可自动开启，试求转轴应设的位置y 。
解：当挡水深达到1h 时，水压力作用位置应作用在转轴上，当水深大于1h 时，水
压力作用位置应作用于转轴上，使闸门开启。
1 1.510009.80710.811.76842h P h g hb ρ⎛
⎫=-⋅=⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝
⎭（kPa ）
221111.5 1.5562 1.512122D h h y h h h ⎛
⎫=-+=+= ⎪⨯⎛⎫⎝⎭-⨯ ⎪
⎝⎭（m ）
∴转轴位置距渠底的距离为：2 1.5560.444-=（m ）
可行性判定：当1h 增大时12C h y h ⎛
⎫=- ⎪⎝
⎭增大，则C C I y A 减小，即压力作用位置
距闸门形越近，即作用力距渠底的距离将大于0.444米。
答：转轴应设的位置y 0.444=m 。
2 -16一弧形闸门，宽2m，圆心角=30，半径R=3m，闸门转轴与水平齐平，试求作用在闸门上的静水总压力的大小和方向。
2-18球形密闭容器内部充满水，已知测压管水面标高1∇=8.5m，球外自由水面标高
∇=3.5m，球直径D=2m，球壁重量不计，试求：（1）作用于半球连接螺2
栓上的总压力；（2）作用于垂直柱上的水平力和竖向力。
Δ1
Δ2
解：（1）取上半球为研究对象，受力如图所示。
∵()2
124
z D P V g g πρρ==
⋅∇-∇⋅
()2
28.5 3.510009.8074
π⨯=
⨯-⨯⨯
154.048=（kN ） ∴154.048z T P ==（kN ）
（2）取下半球为研究对象，受力如图。
y
∵()()2
2
1228.5 3.510009.807154.0484
4
z D P g ππρ⨯'=
⋅∇-∇⋅=
⨯-⨯⨯=（kN ）
0z z F P T ''=-=
0x y F F ==
答：（1）作用于半球连接螺栓上的总压力为154.048kN ；（2）作用于垂直柱上的
水平力和竖向力0x y F F ==。
2-19密闭盛水容器，水深1h =60cm ，2h =100cm ，水银测压计读值h ∆=25cm ，试求半径R =0.5m 的半球形盖AB 所受总压力的水平分力和铅垂分力。
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解：（1）确定水面压强0p 。
01Hg Hg p h g g h h ρρρρ⎛⎫=∆⋅⋅=∆⋅- ⎪⎝⎭
()10009.8070.2513.60.6=⨯⨯⨯- 27.460=（kPa ）
（2）计算水平分量x P 。
()202x C P p A p h g R ρπ=⋅=+⋅
()227.460 1.09.8070.5π=+⨯⨯ 29.269=（kN ） （3）计算铅垂分力z P 。
33
4140.59.807 2.567326
z R P V g g ππρρ⨯⨯==⨯⨯=⨯=（kN ） 答：半球形盖AB 所受总压力的水平分力为29.269kN ，铅垂分力为2.567kN 。