解:
hc?3?3?4.5m 2A?3?2?6m2
P??hcA?9.8?4.5?6?264.6KN
1?2?32IhD?hc?C?4.5?12?4.667m
hcA4.5?612、如图所示桥墩施工围用钢板桩,当水深h=5m时,求每米宽扳桩所受的静水总压力及其对c点的力矩M.
解:
hc?h?2.5m 2A?1?h?5m2
1?1?52IhD?hc?c?2.5?12?3.333m
hcA2.5?5Mc?P(h?hD)?122.5(5?3.333)?204.2KNm
13、如图所示,其左斗部在水中,受有浮力PZ作用,设圆筒可绕横轴转动,轴间摩擦力可忽略不计,问圆筒可否在PZ作用F转动不止?
3
解:不会,因为曲面上的静水总压力的分力除了PZ之外·还有P
?它们的合力P通过圆筒的轴.P对轴的力矩为零·威作如下分析:该曲面上任一点
的压强都垂直于曲面,即指向圆筒的轴,各微分面积上的静水压力对圆筒的轴的力矩为零,合力矩也为零,故不会转动。 14、绘出下列各图中壁面AB的相对压强分布图。
15、绘出下列各图中圆柱面的压力体并标明PZ的方向。
4
5
16、如图所示.d1=200mm.d2=400mm,已知pl=68.6kPa.p2=30.2kPa,√2=1m/s,△Z=lm,试确定水流方向及两断面间的水头损失。
解:
V1A1?V2A2 A2d220.42V1?V2?V2()?1?()?4m/sA1d10.2以1-1断面中心线所在平面为基准面,
p1?V268.61?42则1-1断面总水头H1?0???0???7.816m
?2g9.82?9.8p2?2V230.21?122-2断面总水头H2??z???1???4.133m
?2g9.82?9.8因
22H1?H2,所以水流方向从1-1流向2-2。
水头损失
hw?H1?H2?3.683m
17、如图所示的有压涵管,其管径d=1.5m,上、下游水位差H=2m。设涵管水头损失(√为符中流速).求涵管泄流量Q。
解:
以下游水面为基准面,写出上游断面与涵管出口断面的能量方程:
H?0?0?0?0??V22g?hw取??1
V22V21.5V2则H???2g2ggV?
gH9.8?2??3.615m/s 1.51.56
d1.5Q?VA?V??()2?3.615?3.14?()2?3.385m3/s
2218、如图所示,河内有一排桥墩,其间距B=2m,墩前水深H1=6m,行近流速√0=2m/s,下游水深H2=5m,求每个桥墩所受的水平推力。
习题18图
解:取一个桥墩受到宽为B=2m的水流作用来考虑。
V1?V0?2m/s V2?V1A1B?H16?V1?2??2.4m/s A2B?H251?H12B?352.8KN 21?H22B?245KN2
Q?V1A1?2?2?6?24m3/s
P1?pc1A1?P2?pc2A2?设桥墩对水流的水平作用力为R,逆水流方向。沿水流方向写动量方程:
P1?P2?R??Q(V2?V1)
则R?P.8?245?1?24(2.4?2)?98.2KN 1?P2??Q(V2?V1)?352即每个桥墩所受水平推力为98.2KN,顺水流方向。
19、已知实验渠道断面为矩形,底宽b=25cm.当Q=10L/s时,渠中水深h=30cm,测知水温t=20℃,运动粘度√=0.0101cm2/s.试判别集中流态。 解:
V?Q10?1000??13.33cm/s A25?30R?A??25?30?8.82cm
25?2?30?13.33?8.82?11641?580
0.0101Re?VR?渠中为紊流。
20、钢筋混凝士涵管内径d=800mm.粗糙系数n=0.014,长l=240m,沿程水头损失hf=2m。求断面平均流速及流量。(提示:有压涵管流.管流) 解:
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