计算题

明渠二维均匀层流流动如图所示。若忽略空气阻力，J=sinθ，试证明切应力

问答题设有一恒定均匀有压圆管管流，如图所示。现欲一次测得半径为r0的圆管层流中的断面平均流速v，试求毕托管端头应放在圆管中离管轴的径距r。

问答题有一管道，已知半径r0=15cm，层流时水力坡度J=0.15，湍流时水力坡度J=0.20，试求两种流态时管壁处的切应力τ0和离管轴r=10cm处的切应力τ。（水的密度ρ=1000kg m3）。

问答题管道直径d=100mm，输送水的流量为10kg s，如水温为5℃，试确定管内水流的状态。如用这管道输送同样质量流量的石油，已知石油密度ρ=850kg m3、运动粘度v=1.14cm2 s，试确定石油流动的流态。

问答题设有一水管中心装有枢轴的旋转洒水器，水平放置，如图所示。水管两端有方向相反的喷嘴，喷射水流垂直于水管出流。已知旋转半径R=0.3m，相对于喷嘴出流速度v=6m s，喷嘴直径d=12.5mm。试求： （1）当水管臂静止时，作用在转轴上的力矩M； （2）当水管臂以等角转速旋转，圆周速度为u时，该装置每秒所做的功和效率的表示式。

问答题设涡轮如图所示，旋转半径R为0.6m，喷嘴直径为25mm，每个喷嘴喷出流量为0.007m3 s，若涡轮以100r min旋转，试求它的功率。

问答题设一水平射流冲击一固定装置在小车上的光滑叶片，如图所示。已知射流密度ρ=1030.8kg m3，速度v0=30.48m s，过流断面面积A0=18.58cm2，叶片角度θ=180°，车的重力G=889.5N，能量损失和射流重力作用以及小车沿水平方向的磨擦阻力都略去不计。试求射流喷射10s后，小车的速度v1和移动的距离l。

问答题一装有水泵的机动船逆水航行，如图所示。已知水速v为1.5m s，船相对与陆地的航速v0为9m s，相对于船身水泵向船尾喷出的水射流的射速vr为18m s，水是从船首沿吸水管进入的。当水泵输出功率（即水从水泵获得的功率）为21000W，流量为0.15m3 s时，求射流对船身的反推力和喷射推进系统的效率。

问答题水流经180°弯管自喷嘴流出，如图所示。已知管径D=75mm，喷嘴直径d=25mm，管端前端的测压表M读数为60kPa，求法兰盘接头A处，上、下螺栓的受力情况。假定螺栓上下前后共安装四个，上下螺栓中心距离为150mm，弯管喷嘴和水重G为100N，它的作用位置如图所示。不计能量损失（摩擦阻力）。

问答题设将一固定平板放在水平射流中，并垂直于射流的轴线，该平板取射流流量的一部分为Q1，并引起射流的剩余部分偏转一角度θ，如图所示。已知v=30m s，Q=0.036m3 s，Q1=0.012m3 s。若不计能量损失（摩擦阻力）和液体重量的影响，试求作用在固定平板上的冲击力FR。

问答题设水流在宽明渠中流过闸门（二维流动），如图所示。已知H=2m，h=0.8m，若不计能量损失（摩擦阻力），试求作用于单宽（b=1m）阀门上的力FR。

问答题设有一段水平输水管，如图所示。已知d1=1.5m，d2=1m，p1=39.2×104Pa，Q=1.8m3 s。水流由过流断面1-1流到过流断面2-2，若不计能量损失，试求作用在该段管壁上的轴向力FR。

问答题有一沿铅垂直立墙壁敷设的弯管如图所示，弯头转角为90°，起始断面1-1到断面2-2的轴线长度l为3.14m，两断面中心高差Δz为2m。已知断面1-1中心处动水压强p1为11.76×104Pa，两断面之间水头损失hw为0.1mH2O，管径d为0.2m，流量Q为0.06m3 s。试求水流对弯头的作用力FR。

问答题设管路中有一段水平（Oxy平面内）放置的等管径弯管，如图所示。已知管径d=0.2m，弯管与x轴的夹角θ=45°，管中过流断面1-1的平均流速v1=4m s，其形心处的相对压强p1=9.81×104Pa。若不计管流的能量损失，试求水流对弯管的作用力FR。

问答题设水由水箱经管嘴射出，如图所示。已知水头为H（恒定不变），管嘴截面积为A，水箱水面面积很大。若不计能量损失，试求作用于水箱的水平分力FR。

问答题设烟囱直径d=1m，通过烟气量Q=176.2kN h，烟气密度ρ=0.7kg m3，周围气体的密度ρa=1.2kg m3，烟囱压强损失用计算，烟囱高度H，如图所示。若要保证底部（断面1－1）负压不小于10mmH2O，烟囱高度至少应为多少？试求高度上的压强。v为烟囱内烟气速度。