《水力学》作业题参考答案
《水力学》作业题参考答案
μ=0.95。现测得水银压差计读数hp=150mm，问此时管中流量Q是多少。
解：
Q K
Hg 油
1 hp
பைடு நூலகம்
d12 2g 0.22 2 9.807
其中： 0.95； K
4
d1 d2
4
1
4
0.2 0.1
4
1
0.0359
hp 0.15 （m）
Q K
Hg 油
1 hp
可第行3章性判定：当
h1
增大时
yC
h1
h212 增大，则
IC yC A
减小，-1即2-
第2章 水静力学
作业 7、密闭盛水容器，已知h1=60cm,h2=100cm，水银测压计 读值△h=60cm。试求半径R=0.5m的半球盖AB所受总压力 的水平分力和铅垂分力。
解：（1）确定半圆中心压强P0
p0 h Hg g g(h2 h1) 76.（1 KPa）
Δh
解：找到基准面
B×
vA
dB dA
2
vB
0.4 0.2
2
1.5
6m
/
s
×A
HA
zA
pA
vA2 2g
0
30 9.807
62 2 9.807
4.89m
HB
zB
pB
vB2 2g
1.5
40 9.807
1.52 2 9.807
5.69m
第3章
18
HB HA BA
-18-
第3章 水动力学
（kPa）
（2）计算水平分量Px Px po A p0 R2 59.74KN
（3）计算铅垂分力Pz
水力学练习题答案
水力学练习题及参考答案一、是非题(正确的划“√”，错误的划“×)1、理想液体就是不考虑粘滞性的实际不存在的理想化的液体。
（√）O重合。
(×)3、园管中层流的雷诺数必然大于3000。
（×）4、明槽水流的急流和缓流是用Fr判别的，当Fr＞1为急流。
(√)5、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
（×）6、水流总是从流速大的地方向流速小的地方流动。
（×）6、达西定律适用于所有的渗流。
（×）7、闸孔出流的流量与闸前水头的1/2次方成正比。
（√）8、渐变流过水断面上各点的测压管水头都相同。
(√)9、粘滞性是引起液流运动能量损失的根本原因。
(√)10、直立平板静水总压力的作用点就是平板的形心。
（×）11、层流的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
（√）12、陡坡上出现均匀流必为急流，缓坡上出现均匀流必为缓流。
(√)13、在作用水头相同的条件下，孔口的流量系数比等直径的管嘴流量系数大。
(×)14、两条明渠的断面形状、尺寸、糙率和通过的流量完全相等，但底坡不同，因此它们的正常水深不等。
(√)15、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。
（√）16、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
（×）17、水头损失可以区分为沿程水头损失和局部水头损失。
(√)18、牛顿内摩擦定律适用于所有的液体。
(×)19、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。
（√）20、明渠过流断面上各点的流速都是相等的。
(×)21、缓坡上可以出现均匀的急流。
(√)22、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50 kPa。
(√)24、满宁公式只能适用于紊流阻力平方区。
(√)25、水深相同的静止水面一定是等压面。
(√)26、恒定流一定是均匀流，层流也一定是均匀流。
（×）27、紊流光滑区的沿程水头损失系数仅与雷诺数有关。
水力学作业答案
水力学作业答案水力学作业答案第3章一、选择题(略)二、判断题(略)三、简答题1．述流体运动的两种方法是什么？简述其内容。
答：（略）2. 流体微团体运动分为哪几种形式?答：①平移②线变形③角变形④旋转变形。
3. 写出恒定平面势流中流函数、势函数与流速的关系。
（改为：写出恒定平面势流中流函数具有的性质，流函数与流速势的关系。
）答：流函数具有的性质①流函数相等的点组成的线即流线，或曰，同一流线上个点的流函数为常数。
②两流线间的函数值之差为为单宽流量。
③平面势流的流函数为一个调和函数。
答：流函数与流速势的关系①流函数与势函数为调和函数。
②等势线与等流函数线正交。
4．什么是过流断面和断面平均流速？为什么要引入断面平均流速？答：与流线正交的断面叫过流断面。
过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。
引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。
5．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问：(1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流？是均匀流还是非均匀流？(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流？(3)恒定流情况下，当判别第II段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系？答：（1）是恒定流。
Ⅰ、Ⅲ是均匀流，Ⅱ是非均匀流。
（2）管中为非恒定流。
（3）有。
管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。
四、计算题（解题思路）1．恒定二维流动的速度场为 ay u ax u yx-==,，其中1=a 秒-1。
（1）论证流线方程为C xy =；（2）绘出C ＝0、1及4m 2的流线；（3）求出质点加速度的表达式。
解：（1）流线方程为：yx u dyu dx = 代入数值推导（2）（略） （3）由：yuu x u u t u a x y x x x x ∂∂+∂∂+∂∂=代入数值求解。
y u u xu u tu a yyyxyy ∂∂+∂∂+∂∂=代入数值求解。
《水力学》作业题参考答案
详细描述
流速是影响水头损失的重要因素，流速越大，水流阻力越 大，水头损失也越大。流体性质对水头损失也有影响，例 如水的黏滞性、密度和表面张力等都会影响水头损失。管 道材料和管道形状也是影响水头损失的因素，不同材料的 管道对水流的阻力不同，管道的弯曲、分叉等形状也会影 响水头损失。了解水头损失的影响因素有助于更好地控制 和减少水头损失，提高水流运动的效率。
液体流动的能量平衡特性
液体流动的能量平衡具有守恒性， 即流动过程中各种形式的能量总和 保持不变。 能量平衡与流体的状态变化密切相 关，例如流体从高压状态向低压状 态流动时，压力能会转化为动能。 液体流动的能量平衡特性决定了流 体的运动规律和特性，例如流速、 压强、水位等参数的变化。
液体流动的能量平衡计算
PA R T. 0 2
流体运动
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流体运动的分类
层流运动 湍流运动 过渡流 自由表面流 流体在流动过程中，流层之间互不掺混，呈层状流动。 流体在流动过程中，流层之间有强烈的动量交换，流动呈现紊 乱、无规则状态。 介于层流与湍流之间的流动状态，具有某些层流和湍流的特性。 流体在流动过程中，存在自由表面的流动，如河流、洪水等。
水头损失
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水头损失的概念
总结词
水头损失是指水流在运动过程中，由于克服水流阻力而消耗的能量。
详细描述
水头损失是水流在运动过程中由于克服水流阻力而消耗的能量。水 流在运动过程中会遇到各种阻力，如摩擦阻力、局部阻力等，这些 阻力会导致水流的能量损失，即水头损失。
水头损失的计算
总结词
离有关。
静水压强的特性
静水压强具有方向性，垂直指向作用面， 即垂直指向受压物体表面。
水力学：作业及答案
4．液体中某点的绝对压强为88kN/m2,则该点的相对压强为（b）
a、10 kN/m2b、—10kN/m2c、12 kN/m2d、—12 kN/m2
二、填空题（每小题3分，共计12分）
1．牛顿内摩擦定律适用的条件是层流运动和牛顿液体.
2．理想液体的概念是指。没有粘滞性的液体
1．管道直径d=10 mm，通过流量Q=20 cm3/s，运动粘度=0.0101 cm2/s。问管中水流流态属层流还是紊流?若将直径改为d =30 mm，水温、流量不变,问管中水流属何种流态？
2．图示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射.若管嘴出口至水箱水面的高度h=5 m，管嘴局部水头损失系数=0.2，取动能校正系数=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z.（ 12分）
4．在无坎宽顶堰的计算中没有侧收缩系数，是因为没有侧收缩影响。 （×)
四、问答题（每小题4分，共计8分）
1．简述堰的分类和相应的水流运动特征。
答案：①薄壁堰流.当δ/H＜0.67时,过堰的水舌形状受堰顶厚度δ的影响，水舌下缘与堰顶呈线接触，而且堰顶常做成锐缘形，水面为单一的降落曲线；②实用堰流。当0。67＜δ/H＜2.5时，过堰水流受到堰顶的约束和顶托，水舌与堰顶呈面接触，但水面仍有单一的降落曲线；③宽顶堰流。当2。5＜δ/H＜10时，堰顶厚度对水流的顶托作用更为明显，水流在堰顶进口处出现第一次跌落后，形成与堰顶近乎平行的渐变流段，然后出现第二次跌落(下游水位较低时）。
解:
3．已知如图所示的文丘里管,管路中通过流量Q =10l/s，d1=5 cm，p1=78。4Pa，如果使 断面产生真空压强为6。37kPa，问d2应为多少？（不计水头损失）（12分）
水力学答案完整版
第一章 绪论答案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 dy du -=)(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y u AT mg d d sin μθ== 001.0145.05.062.22sin 8.95sin ⨯⨯⨯⨯==δθμu A mg =s Pa 08376.0⋅ 1-5．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y ud d μτ=，定性绘出切应力沿y[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。
水力学作业答案
1。
1图示为一密闭容器,两侧各装一测压管，右管上端封闭，其中水面高出容器水面3m ，管内液面压强0p 为78kPa ；左管与大气相通.求:(1）容器内液面压强c p ;（2）左侧管内水面距容器液面高度h 。
解：0789.83107.4kPac p p gh ρ=+=+⨯=右 （2）107.4980.959m 9.8c a p p h g ρ--=== 1。
2 盛有同种介质（密度3A 1132.6kg/m B ρρ==）的两容器,其中心点A 与B 位于同一高程，今用U 形差压计测定A与B 点之压差（差压计内成油，密度30867.3kg/m ρ=），A 点还装有一水银测压计。
其他有关数据如图题1。
2所示.问: （1)A 与B 两点之压差为多少?（2)A 与B 两点中有无真空存在,其值为多少？ 解：（1）()011A A e B B e p gh gh p g h h ρρρ--=-+3A 1132.6kg/m B ρρ==()()011132.6867.39.80.2519.99Pa B A A p p gh ρρ-=-=-⨯⨯=（2）136009.80.041132.69.80.055886.17Pa A Hg A p gh gs ρρ=--=-⨯⨯-⨯⨯=- 因此A 点存在真空519.995366.18Pa B A p p =+=-因此B 点也存在真空。
1.3 图示一圆柱形油桶，内装轻油及重油。
轻油密度1ρ为3663.26kg/m ，重油密度2ρ为3887.75kg/m ，当两种油重量相等时,求：(1）两种油的深度1h 及2h 为多少?15,20,4s cm h cm h cm===(2）两测压管内油面将上升至什么高度？ 解：（1）两种油的重量相等，则1122gh A gh A ρρ=①，其中A 为容器的截面积。
又有125h h +=②解①②得1 2.86m h =,1 2.14m h =。
《水力学》试题及答案
《水力学》试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 水力学是研究下列哪一项的学科？A. 液体的运动规律B. 液体的力学性质C. 液体的平衡状态D. 液体与固体的相互作用答案：B2. 下列哪项不是液体的特性？A. 不可压缩性B. 流动性C. 无固定形状D. 可压缩性答案：D3. 下列哪个原理是水力学的基本原理？A. 动量守恒B. 能量守恒C. 连续性方程D. 伯努利方程答案：D4. 液体在流动过程中，下列哪个因素会影响流速分布？A. 液体的粘度B. 液体的密度C. 液体的温度D. 液体的压力答案：A5. 下列哪个方程描述了理想流体在流动过程中的压力、速度和高度之间的关系？A. 动量方程B. 能量方程C. 伯努利方程D. 流体力学方程答案：C二、填空题（每题2分，共20分）6. 液体的密度是液体质量与______之比。
答案：体积7. 液体的粘度表示液体内部______的阻力。
答案：摩擦力8. 流体的______方程描述了流体在流动过程中的质量守恒。
答案：连续性方程9. 液体在流动过程中，流速与管道截面积的乘积称为______。
答案：流量10. 伯努利方程表明，在理想流体流动过程中，流速增加时，______减小。
答案：压力三、计算题（每题20分，共60分）11. 一水平管道内，水的流速为2m/s，管道直径为100mm。
求管道出口处的流量。
解：已知流速v=2m/s，管道直径d=100mm，管道截面积A=π(d/2)^2。
A = π(0.1/2)^2 = 0.00785m^2流量Q = v A = 2m/s 0.00785m^2 = 0.0157m^3/s答案：0.0157m^3/s12. 一水箱的液面高度为2m，液面压力为大气压。
水箱底部有一小孔，孔口面积为0.01m^2，求孔口处的流速。
解：已知液面高度h=2m，孔口面积A=0.01m^2，液面压力P=大气压。
根据伯努利方程，有：P1 + ρgh1 + 1/2ρv1^2 = P2 + ρgh2 + 1/2ρv2^2由于孔口处流速v2远大于液面流速v1，可以近似认为v1=0，且h1<h2，因此有：P1 + ρgh1 = P2 + ρgh2 + 1/2ρv2^2代入已知数据，解得：v2 = √(2g(h1 - h2)) = √(29.8(2 - 0)) = 6.26m/s答案：6.26m/s13. 一水平管道内，水的流速为3m/s，管道直径由100mm渐变为50mm。
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0
xy3
1 xy3 3
2 3
xy3
ax
1, 2,3
1 3
1
24
16（m 3
/
s2）
ay
1, 2,3
1 25 3
32（m 3
/
s2）
az
1,
2, 3
2 3
1 23
16（m 3
/
s2）
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a
ax2
a
2 y
az2
13.0（6 m / s2）
-15-
（2）二维运动，空间点的运动仅与、坐 标有关；
（3）是恒定流还是非恒定流；（4）是均匀流还是非均匀流？
解：（1）
ax
ux t
ux
ux x
uy
ux y
uz
ux z
xy 4
2 3
xy 4
0
1 xy4 3
ay
u y t
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
00 1 3
y5
0
1 3
y5
az
uz t
ux
uz x
uy
uz y
uz
uz z
解：假定压强为0.5MPa。
K dV / V dP
dP dV / V K
当dV / V 0.1%
P
0.1% 0.538 109
1.86MPa
当dV / V 1%
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P
1% 0.538 109
18.6MPa
-4-
第1章 绪论
作业
3、温度为10oC、体积为2.5m3的水加热到60oC， 体积增加了多少？
作业
6、矩形平板闸门，宽b=0.8m，高h=1m，若要求在当水深h1 超过2m时，闸门即可自动开启，转轴的位置y应是多少？
解：
当水深达到 h1 时，水压力作用位置应作用在转轴点，当水深 大于 h1 时，水压力作用位置应作用于转轴上面，使闸门 开启。
P
h1
h 2
g
hb
1.5
1000
9.807
1
0.8
（3）计算铅垂分力Pz
Pz
V
g
4 R3
3
1 2
g
4 0.53
6
9.807
2.56KN
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-13-
第3章 水动力学
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-14-
第3章 水动力学
作业
1、已知流速场 ux
xy 2 , u y
1 3
y3,uz
xy ，试求：
（1）点（1，2，3）之加速度；（2）是几元流动；
水力学
作业题参考答案
第1章 绪论
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-2-
第1章 绪论
作业
1、密度为850kg/m3的某液体动力黏度为 0.005Pa·s，其运动黏度为多少？
解：
0.005 5.8810（6 m2 / s） 850
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-3-
第1章 绪论
作业
2、0oC时，若使水的体积减小0.1%和1%，压强应分 别增加多少？
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作业
-9-
第2章 水静力学
作业
4、绘制题图中AB面上的压强分布图
解：
A
ρgh1 ρgh1
ρgh1
ρgh2
B
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ρg(h2-h1)
ρg(h2-h1)
B
A
A
B
-10-
ρgh
第2章 水静力学
作业
5、矩形平板闸门AB如图所示,A处设有转轴。已知闸门长
l=3m，宽b=2m，形心点水深hc=3m，倾角α=45°，忽略闸
解：
v
dV / V dT
100 C时，v =0.1410-4 0 C-1
dV v dT V 1.75L
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-5-
第2章 水静力学
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-6-
第2章 水静力学
作业
1、密闭水箱，压力表测得压强为4900Pa。压力 表中心比A点高0.4m，A点在液面下1.5m。求液 面绝对压强。
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-8-
第2章 水静力学
3、多个U型水银测压计串联起 来成为多管测压计。可测量较 大的压强值。图中高程的单位 为m。试求水面的绝对压强pabs。
解：p0 pa 2.3 1.2 Hg g 2.5 1.2 g 2.5 1.4 Hg g 3.0 1.4 g
pa 265.0 98 265.0 363kPa
设所需拉力为FT，则水的作用力和拉力分别对A点取力矩，有
FP AD FT AB cos45
即：FP ( yD OA) FT AB cos45 则有：
176.5 (2.475 ( hc sin 45
l) 2
FT
l cos45
解得： FT 139
7、密闭盛水容器，已知h1=60cm,h2=100cm，水银测压计 读值△h=60cm。试求半径R=0.5m的半球盖AB所受总压力 的水平分力和铅垂分力。
解：（1）确定半圆中心压强P0
p0 h Hg g g(h2 h1) 76.（1 KPa）
（kPa）
（2）计算水平分量Px Px po A p0 R2 59.74KN
门自重及门轴摩擦力。试求开启闸门所需拉力FT。 解： 水对闸门的的作用力大小为：
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FP ghc A 1000 9.807 3 (3 2) 176526pa 176.5Kpa
水作用力的作用点为D点：yD
yc
Ic yc A
3 sin 45
1 2 33
12
4.42
3
23
sin 45
解：（1）总压力：PZ A p 4 g 3 3 352.（8 kN）
（2）支反力：
R W总 W水 W箱 W箱 g 111 333
W箱 9807 28 W箱 274.7kN
不同之原因：总压力为底面水压力与面 积的乘积，为压力体 。而支座反力与水
体重量及箱体重力相平衡，而水体重量 为水的实际体积的重量 。
11.7684
（kPa）
yD
h1
h 2
h1
h2
h 2
12
1.5 12 1.512
1.556 （m）
∴转轴位置距渠底的距离为： 2 1.556 0.444 （m）
可高校行教性育精判品定PPT：当 h1 增大时 yC
h1
h 2
增大，则
IC yC A
减小，即
-12-
第2章 水静力学
作业
解：p0 pa p 1.1 g
pa 4900 1.11000 9.81 pa 5.89 （kPa）
相对压强为： -5.89（kPa）
绝对压强为： 98-5.89=92.11（kPa）
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-7-
第2章 水静力学
作业
2、水箱形状如图所示。底部有4个支座。试求底 面上总压力和4个支座的支座反力。
（3）为恒定流动，运动要素与无关；
（4）非均匀流动。
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-16-
第3章 水动力学
作业
2、水管直径50mm，末端阀门关闭时，压力表读数为
21kPa。阀门打开后读值降至5.5 kPa，如不计水头损失，求 通过的流量。