解：質(zhì)量力：重力、慣性力；設(shè)z軸鉛直向上為正。

（1）當(dāng)容器靜止時，只有重力G=mɡ，在三個軸分量為Gx=0、Gy=0、Gz=-mɡ。因此，單位質(zhì)量力在三個軸向分量：X=0、Y=0、Z=-ɡ（2）容器以等加速度g垂直向上運動時，重力、慣性力，重力與慣性力均向下。質(zhì)量力F在三個軸向分量分別為Fx=0Fy=0Fz=-2mɡ。因此，單位質(zhì)量力在三個軸向分量：X=0、Y=0、Z=-2ɡ

（3）容器以等加速度g垂直向下運動時，重力、慣性力，重力與慣性力方向相反。質(zhì)量力F在三個軸向分量分別為Fx=0Fy=0Fz=0

因此，單位質(zhì)量力軸向分量X=0、Y=0、Z=0考慮一裝滿液體封閉容器，當(dāng)容器靜止或以加速度g垂直相上或向下運動時，受質(zhì)量力各為多少？1第1頁三種液體盛有容器中，如圖所示四條水平面，其中為等壓面是

B—B2第2頁重度為γ1和γ2兩種液體裝在容器中，各液體深度如圖，若γ2＝10kN/m3，本地壓強Pa＝98kpa，試求γ1和A點絕對壓強及相對壓強。0.5m0.5mMNγ1γ2γ2A解：0.80PM=PN0.5γ1=(0.8-0.5)γ2γ1=0.6γ2=6kN/m3pA＝0.80γ2＝8kN/m2pAab=PA+Pa=8+98=106kN/m23第3頁自由液面絕對壓強p0ab＝81.5kpa，水箱內(nèi)水深h=2.8m，試求：1）水箱內(nèi)絕對壓強和相對壓強最大值；

2）水箱內(nèi)相對壓強最小值和真空度最大值。本地壓強pa=98kN/m2。p0h解：A1)A點壓強最大pAab=p0ab+γh=81.5+9.8×2.8=108.94kpaPA＝pAab－pa＝108.94－98＝10.4kpa2)液面上壓強最小，真空度最大p0=p0ab

－pa=81.5－98＝-16.5kpa真空度p0v＝|-16.5|=16.5kpa＝16.5/9.8mh2o＝1.68mh2o4第4頁圖為傾斜水管上測定壓差裝置，已知Δz=20cm，差壓計液面之差Δh＝15cm，γ1＝9.00KN/m3，求：A、B兩點壓差為多少？ABΔzΔhγ1水解：cd水平面為等壓面設(shè)該面壓強為px,AA′與cd垂直距離為hxcdA點壓強為：pA=px+hxpB=px+(hx-Δh)γ+Δhγ1＋Δzγ故pB-pA=px+(hx-Δh)γ+Δhγ1＋Δzγ-px-hx=Δzγ-(γ-γ1)ΔhA′5第5頁U形壓差計倒置，當(dāng)被測A、B點壓差甚微時，可采取此裝置，頂部裝有輕質(zhì)液體。量測較大壓差時用水銀壓差計，U形管在下部，裝有水銀。6第6頁一鉛直矩形閘門，已知h1=1m，h=2m，門寬b=1.5m，試求靜水總壓力。yDyCCDh1hPb解：總壓力P＝γhcAhc=h1+h/2A=bhP=9.8×(1+2/2)×1.5×2=58.8KN作用點yD=yC+ICyC·AyD=2+1.5×23/12/2/(1.5×2）=2.17mIC=bh3/127第7頁如圖所示得扇形門，閘門寬1.5m，試求閘門所受水壓力大小。αoABDPz30°30°Pyx水r=6m解：曲面所受力分為水平方向分力和鉛垂方向分力Px=γhcA=γ·r·sin30°·2r·sin30°·b=9.8×2×(6.0×sin30°)2×1.5=264.6KNPz=γ·VPz=γ·V=9.8×4.892＝47.938KN8第8頁靜水總壓力9第9頁求圖中弧形閘門所受靜水總壓力和它作用線位置。閘門寬度為3m，其他尺寸見圖。zxohD4.0mθ3θ1DD′Eθ2PzPxFGαr=5mP解：Px＝9.8×2.5/2×2.5×3＝91.875KN為了計算Pz，先計算壓力體面積EFG=ΔEFG+(扇形面積OEF－ΔOEF)。由于θ1＝sin-1(4/5)=53.13°θ2＝sin-1[(4-2.5)/5]=17.46°θ3＝θ1-θ2=35.67°2.5m10第10頁11第11頁12第12頁3.有一如圖所示等直徑彎管，試問：⑴水流由低流向高處AB管段中斷面平均流速v是否會沿程減少？在由高處流向低處BC管段中斷面平均流速v是否會沿程增大？為何？⑵假如不計管中水頭損失，何處壓強最小？何處最大？進(jìn)口內(nèi)A點壓強是否為γH？ABCH1113第13頁解：⑴由于v=Q/A，V只與Q、A有關(guān)，與其他原因沒有關(guān)系，故從A→B→C，流速無變化。⑵選過A點水平面為基準(zhǔn)面，對A、B兩點列能量方程：＞選過C點水平面為基準(zhǔn)面，對A、C兩點列能量方程：＞＞＞對1—1和A點列能量方程：14第14頁如圖示，直徑1m圓筒水槽下方接一長3m，直徑15cm圓管出流，當(dāng)供應(yīng)水槽流量為時，問水槽中水深為多少？再求管內(nèi)壓強分布。解：若忽視水頭損失，則值保持為常數(shù)，而在自由液面A和出口B處壓強為大氣壓強（p=0)。故若對A、D、B列伯努力方程(假設(shè)B點作為基準(zhǔn)，D點在B點上方Z處）（1）15第15頁若設(shè)水槽直徑為DA,管徑為DB,則：因此上式中因此上式中同相比能夠忽視。因此由（1)式首尾得：求壓強分布，由于VB=VD,由（1）式第二和第三式得：16第16頁另一方面，水槽內(nèi)壓力是靜水壓力分布，若設(shè)到水面距離為，則因此在管子入口處壓強是不連續(xù)。17第17頁5.應(yīng)用細(xì)管式粘度計測定油粘度，已知細(xì)管直徑d=6mm,測量段長L=2m。實測油流量Q=77cm3/s，水銀壓差計讀值hp=30cm，油密度ρ=900Kg/m3。試求油運動粘度ν和動力粘度μ。解：在1、2斷面列伯努力方程18第18頁設(shè)為層流19第19頁校核流態(tài)：＜2300層流，計算成立。20第20頁HLd水箱中水通過等直徑垂直管道向大氣流出。如水箱水深為H，管道直徑為d，管長為L，沿程阻力系數(shù)為λ，局部阻力系數(shù)為ξ，試問在什么條件下，流量隨管長增加而減少？解：在出口和水箱自由液面列伯努力方程21第21頁流量隨管長增加而減少，流速也隨管長增加而減少。當(dāng)＜時流速隨管長增加而減少＜解得：＞22第22頁有方圓兩條自然粗糙有壓管，其斷面尺寸如圖所示，若通過流量Q和動力粘性系數(shù)μ均相等，其相對粗糙度e/D也相等，當(dāng)兩管中水流均為層流向紊流過渡區(qū)時，試分析哪一根管中沿程阻力系數(shù)更大。1m1md=1m23第23頁解：在層流向紊流過渡區(qū)，λ與相對粗糙度無關(guān)，Re大則λ大方管圓管＞圓管λ大24第24頁水從直徑d、長L鉛垂管路流入大氣中，水箱中液面高為h，管路局部阻力能夠忽視，其沿程阻力系數(shù)為λ，試求：（1）管路起始斷面A處壓強？（2）h等于多少，可使A點壓強為大氣壓？（3）試求管中平均速度？（4）h等于多少，可使管中流量與L無關(guān)？（5）假如d=4cm，L=5m，h=1m，λ＝0.04，試求A點（即x＝0）及x＝1、2、3、4m處壓強。25第25頁解：（1）設(shè)A斷面上壓強為pA，對液面及A斷面列伯努利方程式，則即(a)對A斷面和管出口斷面列伯努力方程，再將上式代入，則(b)26第26頁得（2）A處壓強為大氣壓，即pA表壓強為零，于是由上式可得（3）用（a）式和（b）式聯(lián)立，消去27第27頁（4）要使Q與L無關(guān)，則必根號中得28第28頁（5）解得29第29頁30第30頁31第31頁水從水箱經(jīng)水平圓管流出，開始為層流。在保持水位不變條件下，改變水溫度，當(dāng)水溫由低向高增加時，出流量與水溫關(guān)系為：（a）流量隨水溫增高而增加；(b)流量隨水溫增高而減小；(c)開始流量隨水溫增高而顯著增加，當(dāng)水溫增高到某一值后，流量急劇減小，之后流量變化很??；(d)開始流量隨水溫增高而顯著減小，當(dāng)水溫增高到某一值后，流量急劇增加，之后流量變化很小。解：圓管內(nèi)流動處于層流狀態(tài)時，流動主要受流體粘性支配，提高水溫(相當(dāng)于減小流體黏度)流量急劇增加。隨溫度升高，流體黏度減小，相應(yīng)雷諾數(shù)增大到臨界時，流動由層流過渡到紊流。32第32頁在紊流情況下，當(dāng)紊流阻力(附加阻力)大于粘性阻力時，因此流量在出現(xiàn)紊流時減小。之后再提高水溫，粘性阻力雖然減小，但因紊流阻力起支配主要，流量增加甚微。(本題內(nèi)容為1839年G

Hagen所做著名實驗)33第33頁是非題(正確劃“√”，錯誤劃“×”)1、水流總是從壓強大地方向壓強小地方流動。

（×）2、水流總是從流速大地方向流速小地方流動。

（×）3、漸變流過水?dāng)嗝嫔细鼽c測壓管水頭都相同。

(√)

4、粘滯性是引發(fā)液流運動能量損失主線原因。

(√)

5、層流沿程水頭損失系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)。

(√)

6、水力粗糙管道是表達(dá)管道邊壁比較粗糙。

（×）7、牛頓內(nèi)摩擦定律適用于所有液體。

（×）8、恒定總流能量方程只適用于整個水流都是漸變流情況。

（×）9、恒定流一定是均勻流，層流也一定是均勻流。

（×）34第34頁單選題(填寫唯一正確答案編號)1、已知水流沿程阻力系數(shù)

只與邊界粗糙度有關(guān)，可判斷該水流屬于

1

層流區(qū)；2

紊流光滑區(qū)；

3

紊流過渡粗糙區(qū)；4

紊流粗糙區(qū)。（4）2、紊流斷面流速分布規(guī)律符合

1

對數(shù)分布；

2

直線分布；

3

拋物線分布；

4

橢圓分布。（1）3、層流斷面流速分布規(guī)律符合

1

對數(shù)分布；2

直線分