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文檔簡介
水力學第二章液體運動的流束理論第一頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-1解:根據(jù)已知條件得流速分布函數(shù)為由流量公式得第二頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-2今有一水管,管中A和B兩點高差Δz為1m(如圖),A點處管徑dA為0.25m,B點處管徑dB為0.5m,A點壓強pA為80kPa,B點壓強pB為50kPa,B點斷面平均流速vB為1.2m/s,試判斷A和B兩點間水流方向,并求出其間水頭損失hw。第三頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-3在一管路上測得過水斷面1-1的測壓管高度為1.5m,過水面積A1為0.05m2,2-2斷面的過水斷面積A2為0.02
m2,兩斷面間水頭損失hw為0.5,管中流量Q為20ls,試求2-2斷面的測壓管高度,已知z1為2.5m,z2為1.6m。第四頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-3解:由連續(xù)原理求得列1-1,2-2斷面得能量方程第五頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-4在水輪機的垂直錐形尾水管中(如圖),已知1-1斷面的直徑為0.6m,斷面平均流速v1為6m/s,出口斷面2-2的直徑為0.9m,兩斷面間的水頭損失hw為0.03,試求當z為5m時1-1斷面處的真空度。第六頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-4解:由連續(xù)原理得2-2端面得平均流速以液面為基準面,列2-2斷面和3-3斷面的能量方程(不計出口水頭斷面的損失)第七頁,共六十八頁,2022年,8月28日以2-2斷面為基準面,列1-1斷面和2-2斷面的能量方程,第八頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-5有一水平安裝的文丘里流量計,已測得為LM,為0.4M,水管橫截面積A1為0.002M2,喉道的橫截面積A2為0.001M2,水頭損失HW為0.05,求通過流量Q。
第九頁,共六十八頁,2022年,8月28日解:
由連續(xù)原理得:以管軸中心線為基準面,對1-1,2-2斷面取能量方程:第十頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-6在水平安裝的文丘里流量計上,直接用水銀差壓計測出水管與喉部壓差Δh為20cm,已知水管直徑d1為15cm,喉道直徑d2為10cm,當不計水頭損失時,求通過流量Q。第十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-6解:根據(jù)文丘里流量計流量公式第十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-6第十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日第十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日
2-7一文丘里流量計若測得當Q為5L/S時水管與喉部之間測壓管高差ΔH為11CM,當Q為5.7L/S時ΔH為14CM,喉道直徑D為6.4CM,試求該文丘里流量計的流量系數(shù)Μ。第十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日第十六頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-8從水池引出一直徑d為10cm的水管(如圖),已知從進口至管道出口之間水頭損失hw為(v為水管中斷面平均流速),求通過管道的流量Q。112200第十七頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-9為將水庫中水引至堤外灌溉,安裝了一根直徑d為15cm的虹吸管(如圖),當不計水頭損失時,問通過虹吸管的流量Q為多少?在虹吸管頂部s點處的壓強為多少?112233第十八頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-10從一水面保持恒定不變的水池中引出一管路,該管路末端流入大氣,管路有三段直徑不等的管道組成,其過水面積分別是A1為0.05m2,A2為0.03m2,A3位0.04m2,若水池容積很大,行進流速可以忽略(v0≈0),當不計管路的水頭損失時,試求:(1)出口流速v3及流量Q;(2)繪出管路的測壓管水頭線及總水頭線。11第十九頁,共六十八頁,2022年,8月28日113300第二十頁,共六十八頁,2022年,8月28日53.218.88總水頭線測壓管水頭線第二十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日第二十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日第二十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-11圖示一水電站壓力水管的漸變段,直徑D1為1.5M,D2為1M,漸變段起點壓強P1為400KPA(相對壓強),流量Q為1.8M3/S,若不計水頭損失,求漸變段鎮(zhèn)墩上所受的軸向推力為多少?解:
第二十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日以管軸中心線為基準面,對1-1,2-2斷面取能量方程第二十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日取1-1與2-2斷面間水體作為控制體得動量方程即推向力方向與X軸相同。第二十六頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-12水流由直徑dA為20cm的A管經一漸縮的彎管流入直徑dB為15cm的B管,管軸中心線在同一水平面內,A管與B管之間的夾角θ為60°,已知通過的流量Q為0.1m3/s,A端中心處相對壓強pA為120kPa,若不計水頭損失,求水流對彎管的作用力。第二十七頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-12解:第二十八頁,共六十八頁,2022年,8月28日以管軸中心線為基準面取A,B斷面的能量方程第二十九頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿x軸方向取動量梁方程沿y軸方向取動量梁方程合力與水平方向的夾角第三十頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-13一平板閘門寬b為2m,當通過流量Q為8m3/s時閘前水深H為4m,閘孔后收縮斷面水深hc為0.5m,求作用于平板閘門上的動水總壓力(不計摩擦力)。第三十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日第三十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-14一攔河滾水壩,當通過流量Q為40m3/s時,壩上游水深H為10m,壩后收縮斷面處水深hc為0.5m,已知壩長L為7m,求水流對壩體的水平總作用力。第三十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-14解:取1-1,2-2斷面之間的水體為控制體第三十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿x方向取動量方程作用于壩體上的動水總壓力2988.27KN,其方向與Rx方向相反第三十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-15一四通叉管(如圖),其軸線均位于同一水平面內,兩端輸入流量Q1=0.2m3/s,Q3=0.1m3/s,相應斷面動水壓強p1=20kPa,p3=15kPa,兩側叉管直接噴入大氣,已知各管管徑d1=0.3m,d3=0.2m,d2=0.15m,試求交叉處,水流對管壁的作用力(忽略摩擦力不計)。第三十六頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-15解:取四通叉管1-1,2-2,3-3斷面間水體作控制體第三十七頁,共六十八頁,2022年,8月28日由于兩側叉管直接噴入大氣所以P2=0,即F2=0沿x軸方向寫動量方程第三十八頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-16一矩形明渠寬4M,渠中設有薄壁堰,堰頂水深LM,堰高2M,下游水深0.8M,已知通過堰的流量Q=6.8M3/S,堰后水舌內外均為大氣。試求堰壁上所受的水平總壓力(上下游河底為平底,河底摩擦力可以忽略)。第三十九頁,共六十八頁,2022年,8月28日解:取1-1與2-2斷面間水體作為控制體得動量方程第四十頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿X軸寫動量方程第四十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日
2-17試根據(jù)題2-1條件求管中過水斷面上的動能修正系數(shù)Α及動量修正系數(shù)Β值。斷面平均流速動能修正系數(shù)解:
第四十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日第四十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-18已知物體作曲線運動時所受的離心力與物體的質量M,切線速度V與曲率半徑R有關,試應用量綱分析法求出離心力的計算公式。解:由已知條件可將離心力計算公式表示成:第四十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日第四十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-19.已知通過薄壁矩形堰的流量Q與堰口寬度b,堰頂水頭H、密度ρ、重力加速度g、粘度η和表面張力σ等因素有關,試用量綱分析法推求薄壁矩形堰的流量計算公式。第四十六頁,共六十八頁,2022年,8月28日第四十七頁,共六十八頁,2022年,8月28日第四十八頁,共六十八頁,2022年,8月28日第四十九頁,共六十八頁,2022年,8月28日第五十頁,共六十八頁,2022年,8月28日第五十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-20題同§2-13中第二例,試以L、T、M作基本量綱來推求物體所受阻力的計算式。解:
第五十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日第五十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-21貯水器內水面保持恒定,底部接一鉛垂直管輸水,直管直徑d1=100mm,末端收縮管嘴出口直徑d2=50mm,若不計水頭損失,求直管中A、B兩斷面的壓強水頭。第五十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-21解:以2-2斷面為基準,對1-1和2-2斷面列能量方程根據(jù)連續(xù)性方程第五十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日以A-A為基準面,對1-1和A-A斷面列能量方程以B-B為基準面,對1-1和B-B斷面列能量方程第五十六頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-22設有一股自噴咀以速度V0噴射出來的水流,沖擊在一個與水流方向成α角的固定平面壁上,當水流沖擊到平面壁后,分成兩股水流流出沖擊區(qū),若不計重量(流動在一個水平面上),并忽略水流沿平面壁流動時的摩阻力,試推證沿著射流方向施加于平面壁上的壓力并求出Q1與Q2各為多少?第五十七頁,共六十八頁,2022年,8月28日2-22解:(1)沿y方向列動量方程Ry在射流方向上的壓力為沿射流方向施加于平面壁上的壓力P與R大小相等,方向相反,即第五十八頁,共六十八頁,2022年,8月28日(2)以過射流軸線的水平面為基準面,寫0-0和1-1斷面的能量方程第五十九頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿x方向寫動量方程由連續(xù)性原理知由以上兩式可解得第六十頁,共六十八頁,2022年,8月28日2.23水平放置的水電站壓力鋼管分岔段,用混凝土支座固定,已知主管直徑D=3.0M,兩個分岔管直徑D=2.0M,轉角=1200,主管末斷壓強P=294KN/M2,通過總流量Q=35M3/S,兩分岔管的流量相等,動水壓強相等,損失不計,試求水對支座的總推力為若干?第六十一頁,共六十八頁,2022年,8月28日由題意知:以岔管軸線為基準面,對1-1,2-2列能量方程解:
第六十二頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿X方向建立動量方程第六十三頁,共六十八頁,2022年,8月28日沿Y方向建立動量方程第六十四頁,共六十八頁,2022年,8月28日2.24射流自噴嘴中水平射出,沖擊在一塊與射流方向垂直的正方形平板上,平板為等厚度,邊長為30CM,平板上緣懸掛在絞上,(絞磨擦力不計),當射流沖擊到平板中心上后,平板偏轉300,以后平板不再偏轉。設噴嘴直徑D=25MM,噴嘴前漸變流起點處壓力表讀數(shù)為1.96N/CM2,該斷面平均流速V=2.76M/S,噴嘴的局部水頭損失系數(shù)嘴=0.3,求平板的質量為多少?第六十五頁,共六十八頁,2022年,8月28日解:以管軸中心線為基準面,對1-1,2-2斷面取能量方程:通過噴嘴的流量:沿X方向
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