《水力学》吴持恭课后习题答案.docx

第一章绪论1-1.20c的水2.5m3,当温度升至80c时，其体积增加多少？［解］温度变化前后质量守恒，即V2V23又20c时，水的密度1998.23kg/m80c时，水的密度2971.83kg/m3V2.5679m32则增加的体积为VV2V10.0679m31-2.当空气温度从0c增加至20c时，运动粘度增加15%,重度减少10%,问此时动力粘度增加多少(百分数)？［解］(10.15)原(10.1)原1.035原原1.035原1.035原原0.035原此时动力粘度增加了 3.5%,_2..1-3.有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为u0.002g(hy0.5y)/，式中、分别为水的密度和动力粘度，h为水深试求h0.5m时渠底(y=0)处的切应力du［解］——0.002g(hy)/dy曲 0.002 dyg(hy)当h=0.5m,y=0时0.00210009.807(0.50)9.807Pa1-4.一底面积为45x50cm2,高为1cm的木块，质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm,斜坡角22.620(见图示)，求油的粘度u［解］木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑mgsinA曳dymgsinAu9.8sin22.62c-10.40.450.0010.1047Pas1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律du——，定性绘出切应力dy沿y方向的分布图。

［解］=o1-6.为导线表面红绝缘，将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过已知导线直径的粘度=0.02Pa.So若导线以速率50m/s拉过模具，试求所需牵拉力0.9mm,长度20mm,涂料(1.O1N)h0.05mm10 3 5.024 10 5m2［解］Adl3.140.810320uFr-ah1-7.两平行平板相距求该流体的动力粘度500.0230.05103一一5一5.024101.01N0.5mm,其间充满流体，下板固定，上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动,［解］根据牛顿内摩擦定律，得du/-dy0.2532/3410Pas0.51031-8. 一圆锥体绕其中心轴作等角速度16^% 旋转锥体与固定壁面间的距离=1mm ,用(39.6N - m)Jh二0.1Pas的润滑油充满间隙锥体半径R=0.3m,高H=0.5m求作用于圆锥体的阻力矩［解］取微元体如图所示微元面积:dA 2dlc dh2 r cos切应力:dudy阻力：dT阻力矩：dMdA dTMdMrdTrdA12rdhcos-2-1-H「3dh(rtgh)cos01H2 tg3H44 cos2tg3h3dhcos00.1160.540.63——339.6Nm100.8572其单位质量力为若干？当封闭容器从空中自由下落时，其1-9.一封闭容器盛有水或油，在地球上静止时,单位质量力又为若干？［解］在地球上静止时：fxfy0；fz自由下落时：fxfy0；fz第二章流体静力学2-1. 一密闭盛水容器如图所示,［解］ P0 Pa ghPe P0 Pa gh1000 9.807 1.5 14.7kPa2-2.密闭水箱，压力表测得压强为 4900Pa。

压力表中心比 A点高0.5m, A点在液面下1.5m求液面的绝对压强和相对压强［解］Pa P表 0.5 gP0 Pa 1.5 g p表g 4900 1000 9.8 4900 PaP0 P0 Pa4900 98000 93100Pa2-3.多管水银测压计用来测水箱中的表面压强图中高程的单位为m试求水面的绝对压强 Pabs［解］Po 水 g(3.0 1.4)汞 g(2.5 1.4) 7Kg(2.5 1.2) Pa汞 g(2.3 1.2)Po 1.6 水 g 1.1 汞 g 1.3 水 g Pa 1.1 汞 gPoPa 2.2汞 g 2.9 水g 980002.2 13.6 103 9.82.9 103 9.8 362.8kPaU形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强2-4.水管A、B两点高差h1=0.2m,U形压差计中水银液面高差 h2=0.2m试求A、B两点的压强差22.736N/ 2、/m）［解］Pa 水g(hi h2) Pb 水银 gh2pApB7K银gh2水g(h1h2)13.61039.80.21039.8(0.20.2)22736Paa的允许值2-5.水车的水箱长3m,高1.8m,盛水深1.2m,以等加速度向前平驶，为使水不溢出，加速度是多少？［解］坐标原点取在液面中心，则自由液面方程为:Zo2 gZ0 x1.5m 时，Zo9.8 0.61.51.8 1.2 0.6m,此时水不溢出3.92m/s22-6.矩形平板闸门 AB 一侧挡水。

已知长 l=2m ,宽b=1m,形心点水深 hc=2m ,倾角 =45°,闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力试求开启闸门所需拉力［解］作用在闸门上的总压力:PpcAghcA10009.822139200N作用点位置：yDJc1d-1212ycAsin452sin45——2.946m21hcsin2sin451.828mlcos45P(yDP(yDYa)yA)39200(2.9461.828)30.99kN时，闸门自动开启，试求钱链至水闸下端的距离lcos452cos452-7.图示绕钱链转动的倾角=60°的自动开启式矩形闸门，当闸门左侧水深h1=2m,右侧水深h2=0.4mghdA1bsin60c%g2Fpi右侧水作用于闸门的压力:Fp2h2h2,ghc2A2g——b2sin60Fpi(x1h13sin60o)Fp2(x3sin60o)h2(xsin601hb(x3sin602sin60b(x1h23sin60223sin6012h2(x3篇)(x)3sin6020.42(x10.43sin60x0.795m2-8.一扇形闸门如图所示，宽度b=1.0m,圆心角=45°,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及2 12h 6[解]水平分力：h30FpxghcAxg—hb10009.8130344.145kNp22压力体体积：h12h2V[h(h)-h2]—()2sin4528sin45[3(-3)-32]-(—)2sin4528sin451.1629m3铅垂分力:FpzgV1000 9.81 1.1629 11.41kN合力：__2_222Fp.FpxFpz44.14511.4145.595kN方向：arctanFpzFpx11.41arctan—44.14514.52-9 .如图所示容器，上层为空气，中层为石油8170N/m3的石油，下层为甘油12550N/m3的甘油，试求：当测压管中的甘油表面高程为9.14m时压力表的读数。

b=0.6m ,高h1= 1m ,较接装置于距离底 h2= 0.4m ,闸门可绕A[解]设甘油密度为1,石油密度为2,做等压面1-1,则有p11g(9.143.66)pG2g(7.623.66)5.481gpg3.962gpg5.481g3.962g12.255.488.173.9634.78kN/m22-10.某处设置安全闸门如图所示，闸门宽［解］当hd h h2时，闸门自动开启hdJc n、—a (h I)1 3—bh112(h —L)bh1112h 6将hd代入上述不等式1一 h 0.4点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米112h0.164-m32-11.有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动,试求容器中水面的倾［解］由液体平衡微分方程dp(fxdxfydyfzdz)fxacos30°,fy0,fz(gasin300)在液面上为大气压，dp0acos300dx(gasin300)dz0dzdxtan0acos30gasin3000.2691502-12.如图所示盛水U形管，静止时，两支管水面距离管口均为求保持液体不溢出管口的最大角速度3max。

h,当U形管绕OZ轴以等角速度co旋转时,［解］由液体质量守恒知,满足等压面方程：管液体上升高度与管液体下降高度应相等，且两者液面同在一等压面上,22r——zC2g液体不溢出，要求ZiZi2h,以「1a,Rb分别代入等压面方程得:2gh2a2b2aba>b2ghmaxJ、2.2,a2b22-13.如图，600,上部油深h1=1.0m,下部水深h2=2.0m,油的重度=8.0kN/m3,求：平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点［解］合力油hi2=46.2kNh1,一0sin60作用点:油hisin60°hi2.69m)h2一水h220.77mh2sin60°油hih2.”0sin60h31.155m水h2.h20+油hi.20sin60sin604.62kN23.09kN18.48kNh11.414m3sin 3sin45对B点取矩：P^P2h2P3h3PhDhD1.115mhp―'.一03hDsin602.03m2-14.平面闸门 大小及作用点AB倾斜放置，。