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1、- 1 -水力学课后计算题及答案水力学课后计算题及答案第一章第一章 绪论绪论1-120的水的水 2.5m2.5m3 3，当温度升至，当温度升至 8080时，其体积增加多少？时，其体积增加多少？解 温度变化前后质量守恒，即2211VV又 20时，水的密度3 1/23.998mkg80时，水的密度3 2/83.971mkg3211 25679. 2mVV则增加的体积为3 120679. 0mVVV1-2当空气温度从当空气温度从 0增加至增加至 20时，运动粘度时，运动粘度增加增加 15%，重度，重度减少减少 10%，问此时，问此时 动力粘度动力粘度增加多少（百分数）？增加多少（百分数）？解 原原)
2、 1 . 01 ()15. 01 (原原原035. 1035. 1035. 0035. 1原原原原原 此时动力粘度增加了 3.5%1-3有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为，式中，式中、/ )5 . 0(002. 02yhygu分别为水的密度和动力粘度，分别为水的密度和动力粘度，为水深。试求为水深。试求时渠底（时渠底（y=0）处的切应力。）处的切应力。hmh5 . 0解 / )(002. 0yhgdydu)(002. 0yhgdydu当=0.5m，y=0 时h)05 . 0(807. 91000002. 0Pa807. 9 1-4一底面积为一底面积为 4
3、550cm2，高为，高为 1cm 的木块，质量为的木块，质量为 5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作，沿涂有润滑油的斜面向下作 等速运动，木块运动速度等速运动，木块运动速度 u=1m/s，油层厚，油层厚 1cm，斜坡角，斜坡角 22.620 （见图示）（见图示） ，求油的粘度。，求油的粘度。u- 2 -解 木块重量沿斜坡分力 F 与切力 T 平衡时，等速下滑yuATmgddsin001. 0145. 04 . 062.22sin8 . 95sinuAmgsPa1047. 01-5已知液体中流速沿已知液体中流速沿 y 方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩
4、擦定律，yu dd定性绘出切应力沿定性绘出切应力沿 y 方向的分布图。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。已知导线直径为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径 0.9mm，长，长 度度 20mm，涂料的粘度，涂料的粘度=0.02Pas。若导线以速率。若导线以速率 50m/s 拉过模具，试求所需牵拉力。拉过模具，试求所需牵拉力。 （1.O1N1.O1N）解 253310024. 51020108 . 014. 3mdlAyuuuuyuuy= 0yy0=0y- 3 -NAhuFR01. 110024. 51005. 05002. 05
5、3 1-7两平行平板相距两平行平板相距 0.5mm，其间充满流体，下板固定，上板在，其间充满流体，下板固定，上板在 2Pa 的压强作用下以的压强作用下以 0.25m/s 匀速移动，求该流体的动力粘度。匀速移动，求该流体的动力粘度。 解 根据牛顿内摩擦定律，得dydu/sPa 3 3104105 . 025. 0/21-8一圆锥体绕其中心轴作等角速度一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。锥体与固定壁面间的距离旋转。锥体与固定壁面间的距离16rads=1mm，用，用的润滑油充满间隙。锥体半径的润滑油充满间隙。锥体半径 R=0.3m，高，高 H=0.5m。求作用于。求作用于0.1Pa s圆锥体的阻力矩。
6、圆锥体的阻力矩。 （39.6N39.6Nm m）解 取微元体如图所示微元面积：cos22dhrdlrdA切应力：0r dydu阻力：dAdT 阻力矩：rdTdMdArrdTdMMdhrrH 0cos12)(cos1203htgrdhrH H dhhtg033 cos12NmHtg6 .392857. 0106 . 05 . 0161 . 0cos4233443 - 4 -第二章第二章 流体静力学流体静力学2-1一密闭盛水容器如图所示，一密闭盛水容器如图所示，U 形测压计液面高于容器内液面形测压计液面高于容器内液面 h=1.5m，求容器液面的，求容器液面的 相对压强。相对压强。解 ghppa0k
7、Paghpppae7 .145 . 1807. 9100002-2密闭水箱，压力表测得压强为密闭水箱，压力表测得压强为 4900Pa。压力表中心比。压力表中心比 A 点高点高 0.5m，A 点在液面下点在液面下 1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。求液面的绝对压强和相对压强。解 gppA5 . 0表PagpgppA49008 . 9100049005 . 10表Papppa93100980004900002-3多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为多管水银测压计用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为 m。试求水面的绝对压。试求水面的绝对压 强强 pabs。解 )2 . 13
8、 . 2()2 . 15 . 2()4 . 15 . 2()4 . 10 . 3(0gpgggpa汞水汞水- 5 -gpgggpa汞水汞水1 . 13 . 11 . 16 . 10kPaggppa8 .3628 . 9109 . 28 . 9106 .132 . 2980009 . 22 . 233 0水汞2-4 水管水管 A、B 两点高差两点高差 h1=0.2m，U 形压差计中水银液面高差形压差计中水银液面高差 h2=0.2m。试求。试求 A、B 两两 点的压强差。点的压强差。 （22.736N22.736Nm m2 2）解 221)(ghphhgpBA水银水PahhgghppBA22736
9、)2 . 02 . 0(8 . 9102 . 08 . 9106 .13)(33 212水水银2-5水车的水箱长水车的水箱长 3m,高高 1.8m，盛水深，盛水深 1.2m，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加，以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加 速度速度 a 的允许值是多少？的允许值是多少？解 坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为：xgaz0- 6 -当时，此时水不溢出mlx5 . 12mz6 . 02 . 18 . 1020/92. 35 . 1 6 . 08 . 9smxgza2-6矩形平板闸门矩形平板闸门 AB 一侧挡水。已知长一侧挡水。已知长 l=2m，宽，宽 b=1m，形心点水
10、深，形心点水深 hc=2m，倾角，倾角 =45 ，闸门上缘，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。力。解 作用在闸门上的总压力：NAghApPcc392001228 . 91000作用点位置：mAyJyycc cD946. 21245sin22112145sin23 mlhyc A828. 122 45sin2 2sin)(45cosADyyPlTkNlyyPTAD99.3045cos2)828. 1946. 2(39200 45cos)(2-7图示绕铰链图示绕铰链 O 转动的倾角转动的倾角=600的自
11、动开启式矩形闸门，当闸门左侧水深的自动开启式矩形闸门，当闸门左侧水深 h1=2m， 右侧水深右侧水深 h2=0.4m 时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离时，闸门自动开启，试求铰链至水闸下端的距离 x。解 左侧水作用于闸门的压力：- 7 -bhhgAghFcp60sin211 111右侧水作用于闸门的压力：bhhgAghFcp60sin222 222)60sin31()60sin31(2 21 1hxFhxFpp)60sin31(60sin2)60sin31(60sin2222111 hxbhhghxbhhg)60sin31()60sin31(22 212 1hxhhxh)60sin4
12、. 031(4 . 0)60sin2 31(222 xxmx795. 02-8一扇形闸门如图所示，宽度一扇形闸门如图所示，宽度 b=1.0m，圆心角，圆心角=45，闸门挡水深，闸门挡水深 h=3m，试求水对，试求水对 闸门的作用力及方向闸门的作用力及方向解 水平分力：kNbhhgAghFxcpx145.44320 . 381. 910002压力体体积：322221629. 1)45sin3(8321)345sin3(3)45sin(821)45sin(mhhhhhV铅垂分力：kNgVFpz41.111629. 181. 91000合力：kNFFFpzpxp595.4541.11145.4422
13、22方向：5 .14145.4441.11arctanarctanpxpz FF- 8 -2-9如图所示容器，上层为空气，中层为如图所示容器，上层为空气，中层为的石油，下层为的石油，下层为3mN8170石油的甘油，试求：当测压管中的甘油表面高程为的甘油，试求：当测压管中的甘油表面高程为 9.14m 时压力表的读数。时压力表的读数。3mN12550甘油解 设甘油密度为，石油密度为，做等压面 1-1，则有12)66. 362. 7()66. 314. 9(211gpgpGgpgG2196. 348. 5ggpG2196. 348. 596. 317. 848. 525.122kN/m78.34第三
14、章答案第三章答案1、如图、如图 4-5 所示，设某虹吸管所示，设某虹吸管 a=2m, h=6m, d=15cm。试求：。试求：（1） 管内的流量。管内的流量。（2） 管内最高点管内最高点 S 的压强。的压强。（3） 若若 h 不变，点不变，点 S 继续升高（即继续升高（即 a 增大，而上端管口始终侵入水内）增大，而上端管口始终侵入水内） ，问，问使虹吸管内的水不能连续流动的使虹吸管内的水不能连续流动的 a 值为多大？值为多大？【解】（1）以水箱底面为基准，对自由液面 11 断面和虹吸管下端出口处 2-2 断面建立伯努利方程，忽略水头损失， 则gvp gvpzz22212 222 11+=+其中 则hzz+=21021= pp01=vGBA空 气石 油甘 油7.623.661.529.14m11- 9 -smsmghv/85.10/681. 9222=管内体积流量：smsmdvQ/192. 0/15. 0485.104322 2=（2）以管口 2-2 断面为基准，对自由液面 1-1 断面即管内最高点 S 点为
