西南交大,工程流體力學(xué)A離線作業(yè)

1、工程流體力學(xué)A第一次作業(yè)四、主觀題(共8道小題)33. 簡(jiǎn)述流體的形態(tài)特征和力學(xué)特征。答： 形態(tài)特征：流體隨容器而方圓，沒(méi)有固定的形狀。 力學(xué)特征：流體主要承受壓力，靜止流體不能承受拉力和剪力。34. 一封閉水箱如圖所示，已知金屬測(cè)壓計(jì)讀數(shù)Pa，金屬測(cè)壓計(jì)中心和容器內(nèi)液面分別比A點(diǎn)高0.5m和1.5m，試求液面的絕對(duì)壓強(qiáng)和相對(duì)壓強(qiáng)。 解：由 得水箱液面的相對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)  或93.1kPa35. 如圖所示為測(cè)量容器中A點(diǎn)壓強(qiáng)的真空計(jì)。已知 ，試求A點(diǎn)的真空壓強(qiáng)及真空度。 解：真空計(jì)的測(cè)壓管中壓縮空氣內(nèi)壓強(qiáng)變化可忽略不計(jì)。由題意 

2、60;                  得A點(diǎn)真空壓強(qiáng)  及真空度             36. 如圖所示繞鉸鏈C 轉(zhuǎn)動(dòng)的自動(dòng)開(kāi)啟式矩形平板閘門。已知閘門傾角為 ，寬度為，閘門兩側(cè)水深分別為和，為避免閘門自動(dòng)開(kāi)啟，試求轉(zhuǎn)軸C至閘門下端B的距離x。 解：為避免閘門自動(dòng)打開(kāi)，由理

3、論力學(xué)知必有關(guān)系      式中   故 37. 利用檢查井作閉水試驗(yàn)檢驗(yàn)管徑 的市政排水管道施工質(zhì)量。已知排水管堵頭形心高程為256.34m，檢查井中水面高程為259.04m，試求堵頭所受的靜水總壓力大小。 解：排水管堵頭形心處的相對(duì)壓強(qiáng)          堵頭所受的靜水總壓力          38. 如圖所示盛水（重度為

4、）容器由半徑為 R 的兩個(gè)半球用 N 個(gè)螺栓連接而成，已知測(cè)壓管水位高出球頂 H ，試求每個(gè)螺栓所受的拉力 F 。     解：取上半球?yàn)楦綦x體，由 ，得式中為靜止液體作用在上半球面上的總壓力的鉛垂分力，由上半球面的壓力體計(jì)算得      故每個(gè)螺栓所受的拉力為    39. 如圖所示水流流經(jīng)等徑直角彎管。已知管徑mm，管軸上A、B兩點(diǎn)高差400mm，U形水銀差壓計(jì)讀數(shù) =300mm，管流速度m/s，相對(duì)壓強(qiáng)，試求相對(duì)壓強(qiáng)和 A、B兩斷面間的機(jī)械能損失。 解:由差壓

5、計(jì)原理    得 由伯努利方程 考慮到 ,得A、B兩斷面間的機(jī)械能損失 40. 如圖所示，為測(cè)流需要，在寬度 m的平底矩形斷面渠道的測(cè)流段，將渠底抬高0.3m。若測(cè)得抬高前的水深為1.8m，抬高后水面降低0.12m，水頭損失經(jīng)率定按抬高后流速水頭的一半計(jì)算，試求渠道流量。 解：上游水深 ，下游水深 據(jù)連續(xù)性方程得              （1）取圖示基準(zhǔn)面（0-0）、過(guò)流斷面（1-1、2-2）和計(jì)算點(diǎn)（過(guò)流斷面與液面的交點(diǎn)），從12列

6、伯努利方程（ ）    得 （2）聯(lián)立（1）、（2）兩式，得 故渠道流量          工程流體力學(xué)A第二次作業(yè)四、主觀題(共5道小題)19. 為研究某鐵路蓋板箱涵無(wú)壓過(guò)流的水力特征，擬取線性比尺進(jìn)行水工模型實(shí)驗(yàn)。已知原型涵洞的寬度m ，高度m ，洞內(nèi)設(shè)計(jì)水深m和設(shè)計(jì)流速m/s 。試確定模型的幾何尺寸和模型流量。解： （1）由給定線性比尺 計(jì)算模型各幾何尺寸模型寬  模型高    模型水深 

7、（2）按弗勞德準(zhǔn)則確定模型流速及流量 流量    流速   由弗勞德準(zhǔn)則 ，得流速比尺 ，故20. 已知鋼筋混凝土輸水管道的水力半徑 ，水以均勻流流過(guò)1km長(zhǎng)度上的水頭損失，管壁粗糙系數(shù)，試求管中的流速和流量。解：由謝才公式  和曼寧公式,得流速 流量  21. 水從封閉容器A經(jīng)直徑 、長(zhǎng)度的管道流入容器B。已知容器A內(nèi)水面上的相對(duì)壓強(qiáng)，沿程阻力系數(shù)；局部阻力系數(shù)，進(jìn)口、閥門、彎道、出口，試求管路的通過(guò)流量。 解： 取圖示基準(zhǔn)面（0-0）、過(guò)流斷面（1-1、2-2）及計(jì)算點(diǎn)，從12列伯努利方程管路流量  

8、  得 22. 一城市排污渠道采用倒虹吸管穿過(guò)河流，如圖所示。已知污水流量，管道沿程阻力系數(shù)，管道進(jìn)口、彎頭和出口的局部阻力系數(shù)分別為，管長(zhǎng)，上、下游渠道的流速均為。為避免污物在管中沉積，要求管中流速不得小于，試確定倒虹吸管的管徑及倒虹吸管兩端的水位差。 解： 據(jù)題意 得     取標(biāo)準(zhǔn)管徑 。管中流速   取圖示基準(zhǔn)面（0-0）、過(guò)流斷面（1-1、2-2）及計(jì)算點(diǎn)（與液面交點(diǎn)），從12列伯努利方程   考慮到 ，得23. 試按水力最優(yōu)條件設(shè)計(jì)一路基排水溝的斷面尺寸。設(shè)計(jì)流量，溝底坡度依地形條件采用，斷面采用邊坡系數(shù)的梯形，并用小片石干砌護(hù)面（粗糙系數(shù)）。 解： 將 和 代入明渠均勻流基本公式 ，得    取渠道斷面尺寸 工程流體力學(xué)A第三次作業(yè)1. 簡(jiǎn)述堰流的定義及堰的分類。 2. 試設(shè)計(jì)一跨越矩形過(guò)流斷面的小橋孔徑 。已知河道設(shè)計(jì)流量（據(jù)水文計(jì)算得)m3/s,橋前允許壅水水深m，橋下鋪砌允許流速m/s，橋下游水深m，選定小橋進(jìn)