―二三四五六七八九十總分

標(biāo)準(zhǔn)分306955100

價(jià)分

—,簡(jiǎn)要問答（共30分.每小即3分）12二、實(shí)際流體伯努利方程每一項(xiàng)的幾何意義及物理意義。（6分）

1.牛頓內(nèi)摩擦定律

2.表面力

3真空度

4.流線

三、畫圖推導(dǎo)管嘴定常自由出流的流量計(jì)算式Q="|“T?（〃為流量系數(shù)）

to17

5急變流

（9分）

6.水力半徑

7.層流

-8.水力坡度

SIsr

Y

群9.并聯(lián)管路的最殛本特性

—

“

8

?X3

法-E

橋

最

矮

涉

一10.量鋼和諧原理

四、計(jì)算題（共55分）

1.一鉛直短形平板AB如圖3所示，板寬為1.5米，板高h(yuǎn)=2.0米，板頂水深3、如織3.水淤旅整計(jì)連接在水平放置的汾丘里流fit計(jì)上.今測(cè)知其中水餓而差h=80mm.

h產(chǎn)1米，求板所受的總壓力的大小及力的作用點(diǎn)。Jc=^/12：（10分）已如D=10cm,d=5cm.汾丘里流量i|的流優(yōu)系數(shù)u=0.98,水銀承度為l33OOON，ml間水通

過流卡計(jì)的實(shí)際流域?yàn)槿舾?？?5分）

圖3

郭

ot

人如圖2所示為一側(cè)有水的他!斜安裝的均質(zhì)矩形聞門，其寬度加2m,陋斜角a=6d\

欽林中心。位于水面以上C=lm,水深力=3m,求刖門開后時(shí)所需鉛面向上的提升力7；設(shè)網(wǎng)

埸門由方G=0」96X10，N,A=B///12；（15分）

4、如圖4所示.流fit%.=（10015n3/s的水流過。=4?的收縮彎管《在水平面內(nèi)）.彎

管進(jìn)口工徑a=Q05n，壓力四=29.4x10'N/nf,彎管出口口徑出=0015m,設(shè)流動(dòng)

定常.不計(jì)投失,求水流對(duì)彎管壁的作用力？（15分）

_

W

S

Y

珅圖I

壬

-=郎

捶

】

液體力學(xué)12參考答案

一、簡(jiǎn)答題

1、牛頓內(nèi)摩擦定律：流體的內(nèi)摩擦切應(yīng)力與速度遞度成正比例，其表達(dá)式為：7=4半。

dy

2、表面力：表面力作用于流體表面或內(nèi)部界面，是通過與表面或內(nèi)部界面的直接接觸而實(shí)

現(xiàn)，其力分布于接觸面。

3、真空度真空度是絕對(duì)壓妞不足一個(gè)大氣壓強(qiáng)的不足部分。其值不能為負(fù)。

4、流線：如果某?瞬間在流場(chǎng)中作出一條曲線CD,使這?瞬間所有處在這條曲線上的流體

質(zhì)點(diǎn)的速度矢量都和它相切，符合這樣條件的曲線稱為流線。

5、急變流流線之間的夾角很大，或流線的曲率半徑很小的流動(dòng)。

6、水力半徑：過流斷面積除以濕周稱為水力半徑；水力半徑的4倍稱為水力直徑

7、層流：流體質(zhì)點(diǎn)無(wú)橫向脈動(dòng)、質(zhì)點(diǎn)互不混雜、層次分明、穩(wěn)定安詳?shù)牧鲃?dòng)狀態(tài)，稱為層

流。

8、水力坡度：

9、并聯(lián)管路基本特征；

10：量綱和諧原理：一個(gè)完整、正確的物理方程式中的每一項(xiàng)應(yīng)具有相同的量綱。

二、實(shí)際流體伯努利方程每一項(xiàng)的幾何意義及物理意義。（6分）

答：（I）實(shí)際流體能量方程上多了一項(xiàng)能量損失項(xiàng)。%

4+邑+止=小區(qū)+生+如（2分）

，2gr2g

（2）每一項(xiàng)的幾何意義：z、K、z+K、E、z+K+匕、h分別稱為位置水頭、壓強(qiáng)

rr2gr2g

水頭、測(cè)壓管水頭、速度水頭和總水頭，也可稱為位置高度、壓強(qiáng)高度、測(cè)壓管高度、速度

高度和總高度。（2分）

每一項(xiàng)的能量意義：z』、z+2、或、z+?+或、分別稱為位能、壓能、勢(shì)能、動(dòng)能、總

rr2gr2g

能量和能量損失。（2分）

三.答案

當(dāng)管嘴外伸長(zhǎng)度L大于管嘴內(nèi)徑d的3倍以上時(shí)

（L>3d）稱厚壁孔，其流量的研究方法于薄壁小孔時(shí)是相

同的（參看圖6-19）。以管嘴軸線為基準(zhǔn)，對(duì)斷面（1-1）

和（2-2）列Bemulli方程：

旦+=+d+（3分）

y2gy2g

由三部分組成：（1）斷面1—1到C—C之間的能量損失，屬進(jìn)口損失；（2）斷面C—C

之后的擴(kuò)散損失；（3）先流附壁后的沿程（/。上）摩擦阻力損失。前兩項(xiàng)損失之和為

%=G二,由表6.2知g=0.5；第三項(xiàng)損失=24土，（3分）

2gd2g

代入式（6.4-21）可確定管內(nèi)流速町為

則管中流量為Q=Q&〃2=Q&,2（g”+費(fèi)）（3分）

四、計(jì)算題

1、一鉛直矩形平板AB如圖4所示，板寬為1.5米，板高h(yuǎn)=2.0米，板頂水深5=1米，求

板所受的總壓力的大小及力的作用點(diǎn)。Jc=B/?/12；（15分）

解：板形心點(diǎn)距液面的高度為：

hc=hi+h/2=l+2/2=2（米）（3分）

板所受的總壓力為：

P=yh,A=9800（N/m3）*2（m）*（l.5*2.0）（m2）=58800N

（6分）

總壓力的作用點(diǎn)

33

JcBh/n2|1,5*2/12

=2.17m（6分）

hcA—1.5*2*2

2、如圖所示為一側(cè)有水的傾斜安裝的均質(zhì)矩形閘門，其寬度力=2m,傾斜角a=6（f,錢鏈

中心。位于水面上，水深A(yù)=3m,求閘門開啟時(shí)所需鉛直向上的提升力。設(shè)閘門重力G=0.196

Xl^NoJc=B/f八2；（15分）

解：閘門所受總壓力

p=A=9800xl.5xx2）=101844.67V（4分）

sin60

壓力中心D到較鏈中心O的距離為:

h

）

,J/hsin60

L=Z0+-----c---=（----------------4-）（4分）

z.A2sin60h

2sin60sin60

=1.732+693=2.3095，"

12

拉力T對(duì)。點(diǎn)的力臂x：x=-=1.73/z?

依60

由力矩平衡工何=Tx-pL-G^=0（4分）

230950.196xi0-給分）

T=p-+—=101844.6x+=|4520a3N

x21.732

3、如圖3,水銀壓差計(jì)連接在水平放置的汾丘里流量計(jì)上。今測(cè)得其中水銀高差h=80m叫已知

D=10cm.d=5cm,汾丘里流量計(jì)的流量系數(shù)口=0.98,水銀重度為l33OOON/m3。問水通過流量計(jì)的實(shí)際流

解：根據(jù)流量計(jì)計(jì)算公式:

2=M—1）其中：?2=（—）2；全部代入后得：Q=2.4617xl0-3,〃3/

d

4、流量%=00015n3/s的7K流過0=4蝮的收縮彎管（在水平面內(nèi)），彎管進(jìn)口直徑q=Q05ii,壓力

42

pl=4xl0N/m,彎管出口宜徑《=Q025n。設(shè)流動(dòng)定常，不計(jì)阻力損失，求水流對(duì)彎管壁的作

用力？（15分）

曲.

1

解：以水平方向?yàn)閄軸，以右向?yàn)檎较颉Ｒ源怪狈较驗(yàn)閅軸，以上方為正方向。

().(X)15().(X)15

_e_=0.764mls

v3.14*0.052/40.0019625

V-。?叫=也巴w/s

A,3.14*0.0252/40.00049

在斷面1-1和2-2建立貝努力方程:

馬+且+止=z,+衛(wèi)+工

「2g-r2g

因?yàn)閆]=z2

400000.7642