1、第一章緒論已知1-1某水流的流速分布，u的單位為m/s，y為距壁面的距離，單位為m。 (y=0.1、0.5、1.0m時求出流速梯度(2)若水的運動粘性系數(shù)，計算相應的剪應力。解： (1)y=0.1時的流速梯度為y=0.5時的流速梯度如下y=1.0m時的流速梯度如下所示(2)剪切應力y=0.1時的剪應力如下y=0.5時的剪切應力如下y=1.0時的剪切應力如下1-3容器內(nèi)有液體，下述情況不同時，求該液體受到的單位質(zhì)量力嗎？ (1)容器靜止的情況(2)容器以等加速度g向垂直上方運動(3)容器以等加速度g向垂直下方運動。解： (1)容器靜止時液體受到的質(zhì)量力只有重力三個方向上的單位質(zhì)量力分別為(z軸垂

2、直加)(2)容器以等加速度g垂直上升時，液體受到的質(zhì)量力有重力和慣性力，慣性力和物體運動的加速度的方向相反三個方向上的單位質(zhì)量力分別為(z軸垂直加)(3)容器以等加速度g向垂直下方移動時液體受到的質(zhì)量力有重力和慣性力，慣性力和物體運動的加速度的方向相反三個方向上的單位質(zhì)量力分別為(z軸垂直加)基于1-4牛頓內(nèi)摩擦規(guī)律，推導了動力粘性系數(shù)和運動粘性系數(shù)的維數(shù)。解：從牛頓內(nèi)摩擦定律了解內(nèi)摩擦力可以得到動力粘性系數(shù)的維數(shù)運動粘性系數(shù)的維數(shù)1-6底面積為4045cm2的矩形平板，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下等速運動，斜面的傾斜=22.62。 已知平板運動速度u=1m/s，油層厚度，平板引起的油

3、層運動速度為直線分布。 求一下潤滑油的動力粘性系數(shù)。標題16圖解：圖像平板受到的力有重力g、斜面的支承力n、摩擦力t保持了力量的平衡可得第二章流體靜力學2-1封閉罐的自由面上的氣壓p0=25kN/m2、h1=5m、h2=2m。 求出a、b兩點的靜水壓。問題2-1圖解：2-3是如圖所示的復式水銀測壓計，要試著求出罐液面的絕對壓力嗎？問題2-3圖解：由于知道大氣壓作用于截面1，從點1通過壓力面，應用流體靜力學的基本方程式，按點進行推定，最后可以求出罐液面上的絕對壓力。 應用等壓面，根據(jù)式(2-3-5)，用、聯(lián)合求出的雙曲正切值。如果將已知的值代入上式已知有2-4的差壓計如圖所示，HA=HB=1m、

4、H=0.5m。 拜托了。問題2-4圖解：由圖可知，1-1面是等壓面，可以從壓力式得到，同時水銀柱和水柱之間是空氣，所以密度可以忽略如果把已知數(shù)代入公式2-6裝有同種液體的兩個容器用兩個u字壓差計連接。 上部差壓計中含有密度的液體，液面的高低差在下部差壓計中含有密度的液體，液面的高低差為。 求出容器內(nèi)液體的密度。標題2-6圖(圖中a、b分別替換為、)解：如圖所示，1-1是等壓面，可以從壓力式得到簡化(1)同樣從等壓面2-2得到(2)串聯(lián)式(1)和式(2)可以2-7表示下圖帶各文字的受壓面上的靜水壓分布圖(f )問題2-7圖(在(f )中添加到左端的水面下，去除)2-8在下圖中繪制帶有各文字的曲面

5、上的壓力體圖，顯示垂直壓力的方向。問題2-8圖(2列，各4個)2-9水閘兩側(cè)有水作用，左側(cè)水深3m，右側(cè)水深2m。 嘗試求出作用于單位寬度閘門的靜水總壓力的大小和作用點位置(用圖解法和分析法分別解)。解： (1)圖式解法：繪制靜水壓分布圖，如下所示壓力分布圖面積：單一寬度作用的靜水總壓力壓力中心位置：設距p底的距離為e左側(cè)水體相對水閘的靜水總壓力如下右側(cè)水體對水閘的靜水總壓力如下根據(jù)合計力矩=分力矩之和，如下所示(2)分析法：從圖中可以看出作用于水閘的靜水總壓力：求出壓力中心位置：如圖所示，2-12兩池的隔壁上安裝了一半半球狀的插頭。 已知：球塞半徑R=1m，規(guī)格引線值h=200mm。 (1)

6、求出水位差h (2)半球形活塞的總壓力的大小和方向。解： (1)如圖1-1所示，是一等壓面(2)水平分力：垂直投影面面積：投影面心形的淹沒深度：方向：水平左(3)垂直分力：由于左右兩側(cè)壓力體相互抵消(4)總壓力：方向：水平左2-14圓弧門如圖所示。 門長二米。 (1)求出作用于閘門的水平總壓力及其作用線位置。 (2)求出垂直總壓力及其作用線方向。解： (1)水平分力：垂直投影面面積：投影面心形的淹沒深度：方向：水平右(2)垂直分力：壓力體圖、壓力體體積方向：垂直向上(3)總壓力：(4)力的方向合力指曲面，作用線和水平方向的角度如下如圖2-16所示，在涵洞入口處設置圓形平板閘門，直徑d=1m，閘

7、門與水平面形成傾斜角，樞接在b點，閘門中心點為水中4m，門重量G=980N。 門后面沒有水時，求開門的力t (摩擦力除外)。解：澆口中心的淹沒深度水閘承受的靜水總壓力作用點距水面的距離根據(jù)力矩一定：門輸出必須大于31.87kN。2-17是校核圖所示的混凝土重力壩的穩(wěn)定性，在沒有下游水和有水的情況下，分別計算作用于單位長度水庫體的水平水的壓力和垂直水的壓力。解： (1)下游無水情況：水平分力：垂直投影面面積：投影面心形的淹沒深度：方向：水平右垂直分力：壓力體圖，壓力體體積方向：垂直向下總壓力：作用力的方向合力指曲面，作用線和水平方向的角度如下(2)下游有水時：水平分力：上游受壓面：垂直投影面面積

8、：投影面心形的淹沒深度：方向：水平右下游受壓面：垂直投影面面積：投影面心形的淹沒深度：方向：水平左整體水平分力：方向水平右垂直分力：左側(cè)的壓力體如圖所示，壓力體的體積方向：垂直向下右側(cè)的壓力體如圖所示，壓力體的體積方向：垂直向下總垂直分力：方向：垂直向下總壓力：作用力的方向合力指曲面，作用線和水平方向的角度如下第三章流體運動學3.2試一下是否存在下述非壓縮流體的運動(1)(2)解：代入連續(xù)性方程式(1)滿足連續(xù)條件，存在運動。(2)滿足連續(xù)條件，存在運動。已知如圖3.5圖那樣垂直放置的有壓管路為d1=200mm、d2=100mm、截面1-1處的流速v1=1m/s。 (1)求出送水流量q (2)

9、截面2-2處的平均流速v2 (3)如果該管被水平放置，送水流量q及截面2-2處的速度v2會變化嗎？ (4)在圖a中，水從下向上流動時，q和v2會變化嗎？解： (1)送水流量q(2)截面2-2處的平均流速：基于連續(xù)性方程式(3)如果將該管水平放置，則送水流量q及截面2-2處的速度v2不變化。(4)水從下向上流動時，q和v2不變。第四章流體力學4-1用一個管路測得的過流斷面1-1的壓力管的高度為1.5m，過流面積A1為0.05m2，過流斷面2-2的面積A2為0.02m2，兩斷面間的水頭損失為管中的流量q為20l/s，z1為2.5m，z2為2.0m。 求出截面2-2的壓力管的高度。 (提示：請注意流

10、動方向)。問題4-1圖解：首先，求出截面1-1和截面2-2的截面平均流速，(1)假設水流從截面1-1流向截面2-2以0-0為基準面，列截面1-1和截面2-2之間的總流能方程式：令(1)假設水流從截面2-2向截面1-1流動以0-0為基準面，列截面2-2和截面1-1之間的總流能方程式：如圖4-2所示，從水面保持一定的池中引出管路，在管路的末端水流流入大氣，管路由直徑不同的管路構(gòu)成，其過水面積分別為A1=0.05m2、A2=0.03m3、A3=0.04m2，如果池的容積大，則近流速被忽略(2)畫出管路的壓力管水頭線和總水頭線。問題4-2圖解： (1)以管路中心為基準面，示出截面0-0截面3-3的能量

11、方程式漸變流截面的各點的常數(shù)是選擇任意截面的任意點來計算的。 為了方便，截面0-0選擇水面上的點，該點的相對壓力為零，即流速水頭可用：流量(2)可以從連續(xù)性方程式中得到因為不在乎管路的水頭損失，所以總水頭沿線不變。各截面壓力管水頭：管路的總水頭線和壓力管水頭線如下為了把4-7水庫的水引到堤外，安裝了直徑d為15cm的虹吸管(圖)。 沒有水頭損失時，通過虹吸管的流量q是多少？虹吸管頂部的s點的壓力是多少？問題4-7圖解： (1)以水庫水面為截面1-1，以虹吸管出口為截面2-2，以截面2-2為基準面，排列截面1-1和2-2的能量方程式從問題可以看出，截面1-1上的速度小到可以忽略，因此流速水頭不顧

12、水頭損失，代入能量方程式知道虹吸管的流出流速流出量：(2)以具有s點的管軸平面為截面3-3，以截面2-2為基準面，將截面3-3和2-2的能量方程式列從問題可以看出：令代入能量方程式：為了得到虹吸管前端的s點壓力：圖4-9所示的分支管路在截面1-1的過水截面積、海拔、流速、壓力已知的2-2截面中，在3-3截面中，從1-1截面到2-2截面和3-3截面的水頭損失分別用3m和5m求出 2-2截面和3-3截面上的流速v2和v3； 2-2截面上的壓力p2。問題4-9圖解： (1)列截面1-1和截面3-3之間的能量方程：取式中、即水頭損失動能修正系數(shù)，代入能量方程式后解3-3截面上的流速從連續(xù)性方程式：即代

13、入式中、連續(xù)性方程式，求出2-2截面上的流速(2)列截面1-1和截面2-2之間的能量方程式；式中、 取水頭損失動能修正系數(shù)，代入能量方程式后解除2-2截面上的壓力4-10是如圖所示埋入底座內(nèi)的送水管。 管徑d1=1.5m、d2=1m、臺前截面的相對壓力p1=400kN/m2、管中通過流量Q=1.8m3/s。 如果沒有水頭損失，試著求出施加在支撐臺上的軸向力吧？問題4-10圖解：從連續(xù)性方程式可以看出1-1截面平均流速2-2截面平均流速以送水管中心軸所在的平面為0-0基準面，列截面1-1和2-2之間的能量方程式：為了便于計算，把管軸上的點作為計算點； 令解除2-2截面上的壓力選擇截面1-1、2-

14、2和管壁包圍的區(qū)域作為隔離體，建立截面1-1和2-2的動量方程式取運動量修正系數(shù)受到的軸力為391.864kN，方向為水平右。已知4-13橫管(圖)的軸線位于同一水平面上，向兩端輸入流量，各自的截面動水壓=20kPa、=15 kPa，兩側(cè)橫管直接噴出到大氣中，各管的直徑=0.3m、=0.2m、=0.15m。 試驗交叉的水流對管壁的力(忽略摩擦力)。問題4-13圖解：解： (1)求出管中的流速從連續(xù)性方程式可以看出(2)取控制體的圖，作用于控制體的外力如下各截面的動水壓：兩側(cè)的叉子直接吹到大氣上分支管對水流的反作用力r，其分力分別為Rx和Ry。重力。 因為分支管的軸線在水平面內(nèi)，所以不考慮重力。

15、(3)列動量方程式：x方向：如果取運動量校正系數(shù)的話y方向：管壁對水流的總力，方向為右。交叉水流作用于管壁的力為1.106kN，方向為左。4-14平板快門寬度b為2m，通過流量q為8m3/s時，快門前水深h為4m，快門后收縮截面水深hC為0.5m，求出作用于平板快門的水的總壓力(除去摩擦力)。問題4-14圖解：取快門前滿足漸變流條件的截面是截面1-1，截面1-1和c-c之間的流體是隔離體，對控制體水平的力如圖所示起作用。截面1-1平均流速：截面c-c的平均流速：截面1-1的動水壓：截面c-c的動水壓：列控體的水平動量方程：取運動量修正系數(shù)如果代入動量方程式作用于平板百葉窗的動水的總壓力為98.35kN，方向為右。第五章流動阻力和能量損失5-1 .圓管徑、管中的水流流速、水溫、(1)判別其流動的類型(2)如果流速和水溫不變，管徑變化的話，管中的水流