水力学0744大作业A卷.doc
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西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷
学号:XXXXXXXX 姓名:XXXXXX 层次:专升本
类别: 网教 专业:土木工程 2015年 12 月
课程名称【编号】:水力学 【0744】 A卷
题号一二三四五总分评卷人得分
(横线以下为答题区)
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。
已知:d,δ,μ,ω。
解析:(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
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。
已知:h=3m,h1=6m,h2=4.5m,b=2m。
解析:(1) 闸门左侧所受的总压力为
左侧压力中心到闸门中心的距离为
闸门右侧所受的总压力为
右侧压力中心到闸门中心的距离为
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
三、已知速度场为 (m/s),求(2,3,1)点的速度和加速度。
已知:
解析:(1) (2,3,1)点的速度为
(2) (2,3,1)点的加速度为
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。不考虑螺栓连接的作用。
已知:d1=700mm,d2=500mm,Q=0.6m3/s,pm1=70kN/m2
解析:(1) 依题意知 ,α=30°。
(2) 列A-A至B-B及C-C间的伯努利方程
(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
(4) 假若压头损失为支管流速压头的5倍,则A-A至B-B及C-C间的伯努利方程为
则
(5) 取A-A、B-B和C-C截面??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
五、虹吸管将A池中的水输入B池,已知长度=3m,=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。
已知:=3m,=5m,d=75mm,H=2m,h=1.8m,λ=0.02,Ke=0.5,Kb=0.3,Ko=1。
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
则
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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