《水力学》课后习题答案 吴持恭主编 高等教育出版社2003年1月第3版

0  绪论

0.1  ρ＝816.33kg/m3      

0.2  当y=0.25H时

当y=0.5H时

0.4  f = g

0.5  h的量纲为[L]

0.6  Ff＝184N

0.7  K=1.96×108N/m2  dp=1.96×105N/m2

1 水静力学

1.1Pc=107.4KN/m2  h=0.959m

1.2PB-PA=0.52KN/m2  PAK=5.KN/m2  PBK=5.37KN/m2

1.3h1=2.86m  h2=2.14m  内侧测压管内油面与桶底的垂距为5m，外侧测压管内油面与桶底的垂距为4.28m。

1.4Pc=27.439KN/m2

1.5PM=750.68h KN/m2

1.6P2-p1=218.05N/m2

1.7=

1.8P=29.53KN  方向向下垂直底板  P＝0

1.9W=34.3rad/s  Wmax=48.5rad/s

1.10a=

1.12  当下游无水  P =3312.4KN(→)  P2=862.4KN(↓)

当下游有水  P =3136KN(→)  P2=950.6KN(↓)

1.13  T=142.9KN 

1.14  当h3=0时T=131.56KN  当h3=h2=1.73m时  T＝63.7KN

1.15  0－0转轴距闸底的距离应为1.2m

1.16  P=4.33KN  LD=2.256m(压力中心距水面的距离)

1.17  P=567.24KN 

1.19  P＝45.54KN  总压力与水平方向夹角＝14º28´

1.20  P =353KN  P =46.18KN  方向向下

1.21  H=3m

1.22  =1.0cm

1.23  F=25.87KN (←)

2 液体运动的流束理论

2.1 Q=211.95cm3/s  V＝7.5cm/s

2.2  hw=3.16m 

2.3  =2.35m

2.4  PK=63.8KN/m2

2.5  Q=0.00393m3/s

2.6  Q=0.0611m3/s

2.7  =0.985

2.8  Q=0.058m3/s

2.10  V3=9.9m/s  Q=0.396m3/s

2.11  R =391.715KN(→)

2.12  R=3.567KN  合力与水平方向夹角＝37º8´

2.13  R =98.35KN(→)

2.14  R =2988.27KN(→)

2.15  R =1.017KN(←)

2.16  R  =153.26KN(→)

2.17  =2  

2.18  F=

2.19  Q=H2.5

2.20  F=CdL2

2.21        

2.22  Q1=cos  

2.23  R=2145KN  =54º68´

2.24  m=3.12kg

2.25  T充＝24分34秒    T放＝23分10秒

3.液流型态及水头损失

d增加，Re减小

Re=198019.8>2000  紊流

3.3  Re=554>500紊流

3.4  

3.5    当  

/s  

3.7  当Q=5000cm3/s时，Re=19450紊流    光滑管区

当Q＝20000cm3/s时  Re=78200紊流    过渡粗糙区  

当Q＝200000cm3/s时  Re=780000紊流    粗糙区  

若l＝100m时Q＝5000 cm3/s时  hf=0.006m  Q=2000 cm3/s时 hf=0.09m

            Q＝200000 cm3/s时  hf=7.85m

3.8  ＝0.042

3.9  n=0.011

3.10  =0.29

3.11  Q=0.004m3/s

3.12  h=0.158m

3.13  Z=11.1m

3.14  =24.7

4  有压管中的恒定流

4.1  当n=0.012时  Q=6.51 m3/s    当n=0.013时  Q=6.7m3/s

当n=0.014时  Q=6.3 m3/s

4.2  当n=0.0125时  Q=0.68 m3/s    当n=0.011时  Q=0.74 m3/s

    当n=0.014时  Q=0.62 m3/s

4.3   Q=0.0268 m3/s    Z=0.82m

4.4  当n=0.011时  H=7.61 m    当n=0.012时  H=7.0 m

4.5  Ht=30.331m

4.6  n取0.012  Q=0.5 m3/s  h=5.1m

4.7  n取0.0125时  H＝21.5m水柱高

4.8  Q1=29.3L/s  Q2=30.7L/s  =135.21m

4.9  H=0.9m 

4.10  Q2=0.17 m3/s  Q3=0.468 m3/s

4.11  Q1=0.7 m3/s  Q2=0.37 m3/s  Q3=0.33 m3/s

4.12  H1=2.8m

4.13  Q=0.0105 m3/s  P=10.57KN/m2

4.14  Q1=0.157 Q2

5 明渠恒定均匀流

5.1  V=1.32m/s  Q=0.65 m3/s

5.2  Q=20.3 m3/s

5.3  Q=241.3 m3/s

5.4  h=2.34m

5.5  h=1.25m

5.6  b=3.2m

5.7  b=71m  V=1.5 m/s大于V不冲＝1.41 m/s  故不满足不冲流速的要求

5.8  当n=0.011时 i=0.0026  =51.76m

当n=0.012时 i=0.0031      当n=0.013时 i=0.0036  

当n=0.014时 i=0.0042

5.9  i=1/3000  V=1.63m/s5.10  n=0.02  V=1.25m/s

5.11  当n=0.025时 b=7.28m  h=1.46m

当n=0.017时 b=6.3m  h=1.26m

当n=0.03时 b=7.8m  h=1.56m

5.12  hf=1m

5.13  Q=4.6 m3/s

5.14  Q=178.2m3/s

5.15  hm=2.18m  bm=1.32m  i=0.00036

5.16  =119.87m  Q1=45.16m3/s  Q2=354.84 m3/s

6    明渠恒定非均匀流

6.1  Vw=4.2m/s  Fr=0.212  缓流

6.2  hk=0.47m  hk=0.73m  h01=0.56m> hk缓流

h02=0.8m> hk缓流

6.3  hk=1.56m  Vk=3.34m/s  Vw=5.86m/s  hk > h0缓流  Vw>V缓流

6.5  iK=0.00344> i缓坡

6.7  L很长时，水面由线为C0、b0 b2型。当L很短时，水面曲线可能为C0、C2或C0、b2型，当L较长时，水面曲线可能为C0、b2或b0、b2型。图略。

6.8  提示：L不同，水跃发生的位置不同。

6.9  提示：先求h0=0.96m hK=0.61m h0>hK 缓坡，故产生a1型壅水曲线，在0.97~1.50间内插h,求。

6.10  前段ɑ型，两闸门间ɑ型，后段C1型接水跃。

6.11  =3497.9m

6.12  =129.462m

6.13  进口断面 b=8m  h=1.37m  中间断面b=6m  h=0.82m  进一中＝49.71

     出口断面 b=4m  h=1.07m    中一出＝50.18  图略

7    水跃

7.1  h1=0.301m

7.2  Fr=9.04>9.0  强水跃    h2=6.15m

7.3  Ej=14.23m  Pj=6972.7Kw  Ejj=0.40m  E=14.63m  Kj=37.5m

7.4  Lj=6.73m  =1060  h2=1.7m

7.5  h01=0.71m  h02=1.55m  hK=1.18m  h01< hK< h02水流由急流过渡缓流必产生水跃。设跃后水深为h2= h02=1.55m  跃前水深h1=0.87m。 h1＞h01发生远驱水跃，即水跃发生在缓坡处，以h01=0.71m和h1=0.87m作控制水深，推求S=55.8m，图略。

8    堰流及闸孔出流

8.1  Q=0.77 m3/s

8.2  b=30.52m

8.3  Hd=17m  堰顶高程250.85m  Xc=28.348m  Yc=21.m

    r=18.588-37.175m取r=25m时，反弧园心点坐标

    X＝75.634m  Y=45.85m  D点坐标XD＝55.155m  YD=60.1m

   E点坐标XE=75.634m  YE=70.85m    图略

   当上游水位高程为267.0m时，Q＝6167.8 m3/s  当上游水位为269.0m时Q＝7565.2 m3/s

  当Q＝6000 m3/s时  上游＝266.53m

8.4  当下游＝17.75时  Q＝414.9 m3/s  当下游＝16.70时  Q＝702.2 m3/s  

8.5  Q=87.8 m3/s  

8.6  =2.7  2.5<<10 宽顶堰  Q＝91.5 m3/s  (提示：考虑行进流速V0的影响)

8.7  当下游＝8.5m时，＝0.66  h=7.145m  Q=202.44 m3/s    当下游＝14时 Q＝157.9 m3/s  

8.8  Q=24.84 m3/s  

8.9  B=5.8m

8.10  e=1.07m

8.11  Q=22.02 m3/s  

9  泄水建筑物下游的水流衔接与消能

9.1  hc=0.5m  h=4.21m  远驱式水跃

9.2  hc=0.31m  h=1.m  远驱式水跃

9.3  以h1求其跃后水深  h=2.32m>ht 远驱式水跃，如水跃从1－1断面开始则所需下游水深为ht=2.32m.

9.4  d=0.9m  Lj=25.8m  LK=(0.7-0.8)Lj  取LK=19m

9.5  hc=0.99m  h=14.3m>ht  产生远驱式水跃

    坝高C＝8.54m  LK＝（61.2～70）m，取LK=65m

9.6  l=142.9m  ts=9.46m  i=0.07410  有压管中的非恒定流

10.1  T=1.24s>Ts  直接水击    H＝9.87m  l=T=9.67m

10.2  提示：增速减压  增速增压  减速增压  减速减压四个过程

10.3  阀门突然关闭时H＝227.07m  ＝860.5KN／m3

     当管壁厚度不变  D＝400mm时，P=1170.8 KN／m2

10.4  309.27m

10.5  =75.2m   H=67m

10.6  t=0.71s  v=0  =1.96 m/s2

11  明渠非恒定流

11.1  tA=0.68h  tB=0.768h

11.2第二时段波向下游传播，距1断面距离为2800m,每流段S＝4000m,共分7个流段，每个断面的水位流量见下表

断面

12.1  恒定流  有线变形、角变形，无旋转运动    流线方程  x2＋y2=C2

12.5  P=P0－

14  恒定平面势流

14.1 u =ɑ    u =-ɑ   4=ɑ  +c

14.4   =2ɑ m3/s.m

15  渗流

15.1  q=0.868cm3/s.m

15.2  

15.4  q=2.36×10-5m3/s.m

15.5  

18  相似原理和模型试验基础

18.2  Qp=322m3/s  Hp=3.0m  Vp=15m/s

18.3  v=5.1  =3447  =5.1  QM=0.0934 m3/s <0.10m3/s 满足实验室最大供水流量要求

18.4  qM=6.39L/s.m

18.3  v=