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流体力学第八章习题答案

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第八章习题答案

选择题(单选题)

明渠均匀流只能出现在:(b)

(a)平坡棱柱形渠道;(b)顺坡棱柱形渠道;(c)逆坡棱柱形渠道;(d)天然河道中。 水力最优断面是:(c)

(a)造价最低的渠道断面;(b)壁面粗糙系数最小的断面;(c)过水断面积一点,湿周最小的断面;(d)过水断面积一定,水力半径最小的断面。 水力最优矩形渠道断面,宽深比b/h是:(c)

(a);(b);(c);(d)。

平坡和逆坡渠道中,断面单位能量沿程的变化:(b)

(a)

dedede>0;(b)<0;(c)=0;(d)都有可能。 dsdsdsde<0。 dhde<0。 dh明渠流动为急流时:(a)

(a)Fr>1;(b)h>hc;(c)v

(a)Fr>1;(b)h>hc;(c)v

(a)水跃;(b)水跌;(c)连续过渡;(d)都可能。

在流量一定,渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时,随底坡的增大,正常水深将:

(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。

在流量一定,渠道断面的形状、尺寸一定时,随底坡的增大,临界水深将:(b)

(a)增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。 宽浅的矩形断面渠道,随流量的增大,临界底坡ic将:(b)

(a) 增大;(b)减小;(c)不变;(d)不定。

明渠水流如图8-49所示,试求1、2断面间渠道底坡,水面坡度,水力坡度。

12v1=4m/sv1=4m/s4.5m30m3m5m2m0

0解: i?3?21??0.033 30308?6.5Jp??0.05

30424.528??6.5?2g2gJ??0.0428

30答:1、2断面间渠道底坡i?0.033,水面坡度Jp?0.05,水力坡度J?0.0428。 梯形断面土渠,底宽b=3m,边坡系数m=2,水深h=1.2m,底坡i=,渠道受到中等养护,试求通过流量。

解: A?h?b?hm??1.2??3?1.2?2??6.48(m)

2

??b?2h2??hm??b?2h1?m2?3?2?1.2?5?8.367(m)

R?A2??0.7745(m),取n?0.0225(见教材153页表6-4)

23∴Q?1Rn16RiA?3

6.48?0.7745?0.0002?3.435(m3/s)

0.0225答:通过流量Q?3.435m/s。

修建混凝土砌面(较粗糙)的矩形渠道,要求通过流量Q=m/s,底坡i=,试按水力最优断面设计断面尺寸。

解: 对矩形断面,水力最优断面满足b?2h。

32h2h? ∴A?bh?2h,??b?2h?4h,∴R?4h22123∵Q?ARi,取i?0.001,n?0.017

n?h?∴2h????2?2238nQ0.017?9.7nQ?1?4.14 ,h3?1?i23i230.001,b?3.40(m) h?1.70(m)

答:断面尺寸为h?1.70m,b?3.40m。

修建梯形断面渠道,要求通过流量Q=1m/s,边坡系数m=,底坡i=,粗糙系数n=,试按不冲允许流速?vmax?=m/s,设计断面尺寸。 解: ∵ v?vmax?0.8,∴

3Q1Q??1.25(m2) ?0.8,A?vmax0.8A2n?vmax?0.03?0.81233又∵ v?Ri??vmax?,即R???0.502 12n0.0022iR?0.366

∴有 hb?mh2?1.25

hb?mh2b?2h1?m2?0.366

hb?h2?1.25??即有 ?

b?22h?3.42??解得:h2?1.87h?0.684?0

?0.5?2.01, h??b???1.37??2.455∴b?2.00(m),h?0.5(m)

答:断面尺寸为b?2.00m,h?0.5m。

已知一钢筋混凝土圆形排水管道,污水流量Q=m/s,底坡i=,粗糙系数n=,试确定此管道的直径。

解: 取充满度为??∴ Q?21AR3n3h?0.6,则A?0.4920d2,R?0.2776d。 d821i??0.4920d2??0.2776d?3?0.005?1.0575d3?0.2

0.014∴ d?0.535(m)

故应取??h?0.75,则由表8-4查得A?0.6319d2,R?0.3017d d831.4357d?0.2,d?0.478(m)

故取d?500(mm) 答:管道的直径d?500mm。

钢筋混凝土圆形排水管,已知直径d=1.0m,粗糙系数n=,底坡i=,试校核此无压管道的过流量。

解: 满流时的过流量为:

1231?2?d?Q0?A0Ri??d0???n0.0144?4?1??1?3???1????0.002 0.0144?4?2230.002 ?0.996(m3/s)

对管径为1m的输水管,取??由图8-16查得:

h?0.80 dQ?0.98,∴Q?0.974(m3/s) Q0解法2:取??h?0.80,则A?0.6736d2?0.6736;R?0.3042d?0.3042 d2A20.6736∴Q?R3i??0.30423?0.002?0.973(m3/s)

n0.0143

答:无压管道的过流量Q?0.973m/s。

三角形断面渠道,顶角为90°,通过流量Q=m3/s,试求临界水深。

3AC解: 临界水深满足 ?gBC?Q22其中 AC?hC,BC?2hC

5hC?Q2∴ ,取??1.0 ?2g?2Q?∴ hC????g?215?2?0.8?????9.807?215?0.665(m)

答:临界水深hC?0.665m。

有一梯形土渠,底宽b=12m,边坡系数m=,粗糙系数n=,通过流量Q=18m/s,试求临界水深和临界底坡。

3AC解: ?gB3?Q22 AC?hC?b?mhC??12hC?1.5hCBC?b?2mhC?12?3hC

12h?∴

C?1.5h23C?12?3hC182??33.04 9.807用试算法求解。

hC? Q? 1.0 164 0.75 66.94 0.6 33.60 0.5 19.19 hC?0.6(m)

临界底坡满足:iC?g?C 2?CCBC2

其中:AC?0.6??12?1.5?0.6??7.74m

BC?12?3hC?13.8m

?C?12?2?0.6?1?1.52?14.16m

流体力学第八章习题答案

第八章习题答案选择题(单选题)明渠均匀流只能出现在:(b)(a)平坡棱柱形渠道;(b)顺坡棱柱形渠道;(c)逆坡棱柱形渠道;(d)天然河道中。水力最优断面是:(c)(a)造价最低的渠道断面;(b)壁面粗糙系数最小的断面;(c)过水断面积一点,湿周最小的断面;(d)过水断面积一定,水力半径最小的断面。水力最优矩形渠道断面,宽深
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