水力学0744
西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷
学号: 类别: 姓名: 网教 层次: 专业: 土木工程 201 5 年 12 月 A 卷
五 总分 评卷人
左侧压力中心到闸门中心的距离为
课程名称【编号】 :水力学 【0744】
题号 得分
(横线以下为答题区)
一
二
三
四
闸门右侧所受的总压力为
一、上下两块平行圆盘,直径均为 d,间隙厚度为 δ ,间隙中液体的动力粘度为 μ , 若下盘固定不动,上盘以角速度 ω 旋转,求所需力矩 M 的表达式。
解:已知:d,δ,μ,ω。 : (1)根据牛顿内摩擦定律,可得半径为 r 处,微元面积为 2πrdr 间隙力矩为
右侧压力中心到闸门中心的距离为
积分上式,得所需力矩 M 的表达式为 二、已知矩形闸门高 h=3m,宽 b=2m,上游水深 h1=6m,下游水深 h2= 4.5m,求:(1)作用在闸门上的总静水压力;(2)压力中心的位置。 解:已知:h=3m,h1=6m,h2=4.5m,b=2m。 :(1) 闸门左侧所受的总压力为
闸门所受的总压力为
总压力的方向指向右侧。 (2) 为求压力中心的位置,设总压力的作用点距底部 O 点的距离为 a,对 O 点取矩,得
则
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三、已知速度场为 u 2( x y)i ( x y) j ( x z)k (m/s),求(2,3,1)点的速度 和加速度。 (2) 列 A-A 至 B-B 及 C-C 间的伯努利方程
:(1) (2,3,1)点的速度为
(2) (2,3,1)点的加速度为
(3) 取 A-A、B-B 和 C-C 截面间的流体作为控制体,设支墩对水流的水平反推力为 Rx,列 动量方程,坐标系的方向为 u1 的方向,
那么,支墩所受的水平推力为
-10³Χ 0.6Χ (1.53Χ cos30˙-1.56)=3256.8N 五、虹吸管将 A 池中的水输入 B 池,已知长度 l1 =3m, l 2 =5m,直径 d=75mm,两池水 面高差 H=2m,最大超高 h=1.8m,沿程阻力系数 λ =0.02,局部阻力系数:进口 Ke=0.5, 转弯 Kb=0.3,出口 Ko=1,试求流量及管道最大超高截面 C 的真空度。 四、直径为 d1=700mm 的管道在支承水平面上分支为 d2=500mm 的两支管,A-A 截 解:已知:=3m,=5m,d=75mm,H=2m,h=1.8m,λ =0.02,Ke=0.5,Kb=0.3,Ko=1。 面压力为 70kN/m2,管道中水的体积流量为 Q=0.6m3/s,两支管流量相等。(1)不计压头 损失,求支墩受水平推力;(2)压头损失为支管流速压头的 5 倍,求支墩受水平推力。不 解析:(1) 列上下游水面间的伯努利方程,基准面取在下游水面上,得 考虑螺栓连接的作用。 解:已知:d1=700mm,d2=500mm,Q=0.6m3/s,pm1=70kN/m2
:(1)
依题意知
α =30°。
则
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流量为 (2) 列上游水面至 C 截面间的伯努利方程,基准面取在上游水面上,得
所以,管道最大超高截面的真空度为
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