2023年水力学课后习题超详细解析答案.pdf

优秀学习资料 欢迎下载 0 绪论 1 水静力学 2 液体运动的流束理论 3 液流型态及水头损失 4 有压管中的恒定流 5 明渠恒定均匀流 6 明渠恒定非均匀流 7 水跃 8 堰流及闸孔出流 9 泄水建筑物下游的水流衔接与消能 10 有压管中的非恒定流 11 明渠非恒定流 12 液体运动的流场理论 14 恒定平面势流 15 渗流 18 相似原理和模型试验基础 0 绪论 0.1 816.33kg/m3 0.2 当 y=0.25H 时Hudydum058.1 当 y=0.5H 时Hudydum84.0 0.4 f=g 0.5 h 的量纲为L 0.6 Ff184N 0.7 K=1.96 108N/m2 dp=1.96 105N/m2 1 水静力学 1.1 Pc=107.4KN/m2 h=0.959m 1.2 PB-PA=0.52KN/m2 PAK=5.89KN/m2 PBK=5.37KN/m2 优秀学习资料 欢迎下载 1.3 h1=2.86m h2=2.14m 内侧测压管内油面与桶底的垂距为 5m，外侧测压管内油面与桶底的垂距为 4.28m。1.4 Pc=27.439KN/m2 1.5 PM=750.68h KN/m2 1.6 P2-p1=218.05N/m2 1.7=BABrArBA 1.8 P=29.53KN 方向向下垂直底板 P0 1.9 W=34.3rad/s Wmax=48.5rad/s 1.10 a=LhHg)(2 1.12 当下游无水 P=3312.4KN()P2=862.4KN()当下游有水 P=3136KN()P2=950.6KN()1.13 T=142.9KN 1.14 当 h3=0 时 T=131.56KN 当 h3=h2=1.73m 时 T63.7KN 1.15 00 转轴距闸底的距离应为 1.2m 1.16 P=4.33KN LD=2.256m(压力中心距水面的距离)1.17 P=567.24KN 1.19 P45.54KN 总压力与水平方向夹角14 28 1.20 P=353KN P=46.18KN 方向向下 1.21 H=3m 1.22 =1.0cm 1.23 F=25.87KN()2 液体运动的流束理论 2.1 Q=211.95cm3/s V7.5cm/s 2.2 hw=3.16m 2.3 2p=2.35m 2.4 PK1=63.8KN/m2 2.5 Q=0.00393m3/s 2.6 Q=0.0611m3/s 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 2.7 =0.985 2.8 Q=0.058m3/s 2.9 S 点相对压强为4.9Ncm2，绝对压强为 4.9N/cm2 2.10 V3=9.9m/s Q=0.396m3/s 2.11 R=391.715KN()2.12 R=3.567KN 合力与水平方向夹角37 8 2.13 R=98.35KN()2.14 R=2988.27KN()2.15 R=1.017KN()2.16 R=153.26KN()2.17 =2 34 2.18 F=Rmv2 2.19 Q=g2H2.5 2.20 F=CdL222 2.21 mpA44.2 mpB44.4 2.22 Q1=1(2Qcos)c o s1(22QQ 2.23 R=2145KN =54 68 2.24 m=3.12kg 2.25 T充24 分 34 秒 T放23 分 10 秒 3.液流型态及水头损失 3.1 d 增加，Re 减小 3.2 Re=198019.82000 紊流 3.3 Re=64554500 紊流 3.4 cm0096.00 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 3.5 320uv 当时vux hym5 7 7.0 3.6 Q3min1654.0m/s 20/24.33mN 3.7 当 Q=5000cm3/s 时，Re=19450 紊流 2.00 光滑管区027.0 当 Q 20000cm3/s 时 Re=78200 紊 流 775.00 过 渡 粗 糙 区 026.0 当 Q200000cm3/s 时 Re=780000 紊流 1.70 粗糙区 023.0 若 l100m 时 Q5000 cm3/s 时 hf=0.006m Q=2000 cm3/s 时 hf=0.09m Q200000 cm3/s 时 hf=7.85m 3.8 0.042 3.9 n=0.011 3.10 =0.29 3.11 Q=0.004m3/s 3.12 h=0.158m 3.13 Z=11.1m 3.14 =24.7 4 有压管中的恒定流 4.1 当 n=0.012 时 Q=6.51 m3/s 当 n=0.013 时 Q=6.7m3/s 当 n=0.014 时 Q=6.3 m3/s 4.2 当 n=0.0125 时 Q=0.68 m3/s 当 n=0.011 时 Q=0.74 m3/s 当 n=0.014 时 Q=0.62 m3/s 4.3 Qmax=0.0268 m3/s Z=0.82m 4.4 当 n=0.011 时 H=7.61 m 当 n=0.012 时 H=7.0 m 4.5 Ht=30.331m 4.6 n 取 0.012 Q=0.5 m3/s hmaxv=5.1m 4.7 n 取 0.0125时 HA21.5m水柱高 4.8 Q1=29.3L/s Q2=30.7L/s =135.21m 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 4.9 H=0.9m 4.10 Q2=0.17 m3/s Q3=0.468 m3/s 4.11 Q1=0.7 m3/s Q2=0.37 m3/s Q3=0.33 m3/s 4.12 H1=2.8m 4.13 Q=0.0105 m3/s PB=10.57KN/m2 4.14 Q1=0.157 Q2 5 明渠恒定均匀流 5.1 V=1.32m/s Q=0.65 m3/s 5.2 Q=20.3 m3/s 5.3 Q=241.3 m3/s 5.4 h=2.34m 5.5 h=1.25m 5.6 b=3.2m 5.7 b=71m V=1.5 m/s 大于 V不冲1.41 m/s 故不满足不冲流速的要求 5.8 当 n=0.011 时 i=0.0026 =51.76m 当 n=0.012 时 i=0.0031 当 n=0.013 时 i=0.0036 当 n=0.014 时 i=0.0042 5.9 i=1/3000 V=1.63m/s hk1缓流 h02=0.8m hk2缓流 6.3 hk=1.56m Vk=3.34m/s Vw=5.86m/s hk h0缓流 VwV 缓流 6.5 iK=0.00344 i 缓坡 6.7 L 很长时，水面由线为 C0、b0 b2型。当 L 很短时，水面曲线可能为 C0、C2或 C0、b2型，当 L 较长时，水面曲线可能为 C0、b2或 b0、b2型。图略。6.8 提示：L 不同，水跃发生的位置不同。6.9 提示：先求 h0=0.96m hK=0.61m h0hK 缓坡，故产生 a1型壅水曲线，在0.971.50间内插 h,求s。6.10 前段1型，两闸门间1型，后段 C1型接水跃。6.11 S=3497.9m 6.12 S=129.462m 6.13 进口断面 b=8m h=1.37m 中间断面 b=6m h=0.82m s进一中49.71 出口断面 b=4m h=1.07m s中一出50.18 图略 7 水跃 7.1 h1=0.301m 7.2 Fr1=9.049.0 强水跃 h2=6.15m 7.3 Ej=14.23m Pj=6972.7Kw Ejj=0.40m E=14.63m Kj=37.5m 7.4 Lj=6.73m =1060 h2=1.7m 7.5 h01=0.71m h02=1.55m hK=1.18m h01 hK h02水流由急流过渡缓流必产生水跃。设跃后水深为 h2=h02=1.55m 跃前水深 h1=0.87m。h1h01发生远驱水跃，即水跃发生在缓坡处，以 h01=0.71m 和 h1=0.87m 作控制水深，推求S=55.8m，图略。8 堰流及闸孔出流 8.1 Q=0.77 m3/s 8.2 b=30.52m 8.3 Hd=17m 堰顶高程 250.85m Xc=28.348m Yc=21.89m r=18.588-37.175m取 r=25m 时，反弧园心点坐标 X075.634m Y0=45.85m D 点坐标 XD55.155m YD=60.189m 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 E 点坐标 XE=75.634m YE=70.85m 图略 当上游水位高程为 267.0m 时，Q6167.8 m3/s 当上游水位为 269.0m 时 Q7565.2 m3/s 当 Q6000 m3/s 时 上游266.53m 8.4 当下游17.75 时 Q414.9 m3/s 当下游16.70 时 Q702.2 m3/s 8.5 Q=8987.8 m3/s 8.6 H=2.7 2.5Hht 远驱式水跃，如水跃从 11 断面开始则所需下游水深为 ht=2.32m.9.4 d=0.9m Lj=25.8m LK=(0.7-0.8)Lj 取 LK=19m 9.5 hc=0.99m hc=14.3mht 产生远驱式水跃 坝高 C8.54m LK（61.270）m，取 LK=65m 9.6 l=142.9m ts=9.46m i=0.074Ts 直接水击 H9.87m l=T=9.67m 10.2 提示：增速减压 增速增压 减速增压 减速减压四个过程 10.3 阀门突然关闭时H227.07m 88960.5KNm3 当管壁厚度不变 D400mm 时，P=1170.8 KNm2 10.4 2 0 0H309.27m 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 10.5 AH1=75.2m HA2=67m 10.6 t=0.71s v=0 dtdv=1.96 m/s2 11 明渠非恒定流 11.1 tA=0.68h tB=0.768h 11.2 第二时段波向下游传播，距 1 断面距离为 2800m,每流段S4000m,共分 7个流段，每个断面的水位流量见下表 断面 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 水位 2 504.8 498.2 491.2 484.2 477.5 470.7 464.2 457.7 流量 Q 2100 1970 1590 1242 1000 840 760 735 12 液体运动的流场理论 12.1 恒定流 有线变形、角变形，无旋转运动 流线方程 x2y2=C2 12.5 P=P0)(4922yx 14 恒定平面势流 14.1 u=u=-4=+c 14.4 AB=2 m3/s.m 15 渗流 15.1 q=0.868cm3/s.m 15.2 h0/m 3 4 5 6 Q/m3/s 0.000282 0.000255 0.000218 0.000168 15.3 1.53m 15.4 q=2.36 10-5m3/s.m 15.5 计算点 1 2 3 4 5 6 hN/m 12 13.5 16.0 13.0 13.0 12.0 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗优秀学习资料 欢迎下载 hf/m 0 1.0 4.0 6.0 9.0 10.0 mrP/12 12.5 12.0 7.0 4.0 2.0 Q=4 10-5m3/s.m 18 相似原理和模型试验基础 18.2 Qp=322m3/s Hp=3.0m Vp=15m/s 18.3 v=5.1 Q=3447 t=5.1 QM=0.0934 m3/s 0.10m3/s 满足实验室最大供水流量要求 18.4 qM=6.39L/s.m 18.3 v=5.0h 5.1hLQ 5.0)(hvc 动的流场理论恒定平面势流渗流相似原理和模型试验基础绪论当时当时时转轴距闸底的距离应为压力中心距水面的距离总压力与水平方向夹角习资料欢迎下载当时当时紊流光滑管区当时紊流过渡粗糙区当时紊流粗