水力学作业2：水流运动基本原理.doc

湖南水电职院2013-2014学年 第 一 学期 作业 2
课程名称 水力学 适用班级 12级给排水一班
布置时间： 2013.11.1 上交时间： 2013.11.8
姓名： 宋苗苗 成绩：
P65 习题3-16 一变直径管段AB，如下图，,，高差，今测得，，B点处断面平均流速。求A、B两断面的总水头差及管中水流流动方向。

由连续方程
从而得出
Ａ、Ｂ两断面总水头差为（以Ａ点所在水平面为基准面）：

＝
∴Ｂ点总水头大于Ａ点总水头。
∴水流从Ｂ→Ａ流动
P65 习题3-17 某水管如下图所示，已知管径，当阀门全关时，压力计读书为0.5个大气压，而当阀门全开时，保持恒定流，压力计读书降至0.2个大气压，若压力计前段的总水头损失为。求管中的流速和流量。

解：取管轴线为０—０基准面
阀门全关时：水处于静止状态，任意一点对０—０基准面的单位势能为零。
∴Ｈ=＝５（ｍ）
阀门开启时：水处于运动状态
如图所示列断面１—１和断面２—２能量方程。
断面１—１计算点选在自由表面。
断面２—２计算点处在压力计管轴中心点
Ｈ＋０＋０＝０+
动能修正系数α＝１
求得ｖ＝４．４３ｍ／s
Ｑ＝Ａ×ｖ＝＝０．０３５（ｍ３／ｓ）
P65 习题3-20 有一文德里管路，如下图，已知管径，文德里管喉部直径，水银比压计高差，实测管中流量。求文德里流量计系数。

：流量系数μ
Ｑ理论值 ＝
＝０．０６１５９（ｍ３／ｓ）
μ

P65 习题3-21一引水管的渐缩弯段，如下图，已知入口直径，出口直径，流量，断面1-1的相对压强，管子中心线位于水平面内，转角。若不计水头损失，求固定此弯管所需的力。
解：如图建立直角坐标系ｘｏｙ，取断面１—１和断面
２—２间的水体作为脱离体，对其进行受力分析。
包括动水压力Ｐ１、Ｐ２。
弯管对水流作用力Ｆ，分解为Ｆｘ、Ｆｙ（假设方向如
图）。
因为管子位于水平面内，因此重力在ｘ、ｙ方向上无分力。
分别对ｘ、ｙ方向列动量方程，动量修正系数β１＝β２＝１。
ｘ方向：Ｐ１－Ｆｘ＝ρＱ（０－ｖ１）
Ｆｙ－Ｐ２＝ρＱ（ｖ２－０）

以管轴线所在的平面为基准面，列断面１—１和断面２—２能量方程

α１＝α２＝１　　ｈｗ＝０
∴可得　ｐ２＝１８９．２６ｋＮ／ｍ２
Ｐ２＝ｐ２Ａ２＝１８９．２６××＝５．９４（ｋＮ）
Ｐ１＝ｐ１Ａ１＝１９６××＝９．６２（ｋＮ）
∴　Ｆｘ＝Ｐ１－ρＱ（０－ｖ１）＝９．６２－１×０．１５（０－３．０６）＝１０．０８（ｋＮ）
　　Ｆｙ＝Ｐ２＋ρＱ（ｖ２－０）＝５．９４＋１×０．１５（４．７８－０）＝６．６６（ｋＮ）
合力为Ｆ＝ ＝１２．０８（ｋＮ）
Ｆｘ、Ｆｙ都为正值，说明所设的Ｆ方向是正确的，合力方向α＝ａｒｃｔａｎＦｙ Ｆｘ
＝３３．４５°。
根据作用力和反作用力原理，水流对弯管的作用力Ｆ′＝Ｆ，方向与Ｆ相反，与力轴方
向的夹角为３３．４５