流体力学例题

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第一章流体的性质

例1:两平行平板间充满液体,平板移动速度0.25m/s,单位面积上所受的作用力2Pa(N/m2>,试确定平板间液体的粘性系数μ。

0.25m/

0.5m

例2:一木板,重量为G,底面积为S。此木板沿一个倾角为,表面涂有润滑油的斜壁下滑,如图所示。已测得润滑油的厚度为,木板匀速下滑的速度为u。试求润滑油的动力粘度μ。

b5E2RGbCAP例3:两圆筒,外筒固定,内筒旋转。已知:r1=0.1m,r2=0.103m,L=1m。。

求:施加在外筒的力矩M。

例4:求旋转圆盘的力矩。如图,已知ω, r1,δ,μ。求阻力矩M。

第二章流体静力学

例1:用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强,如图所示。已知:水面高程z0=3m,

压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPw

ρ´=13600kg/m3,水的密度ρ=1000kg/m3 。试求水面的相对压强p0。

例2:用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压

计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm,倾角

θ=30∘,试求压强差p1 –p2 。DXDiTa9E3d例

3:用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所

示)。两个U形管的工作液体为水银,密度为ρ2 ,其连接管充以酒精,密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、z4 ,试求压强差pA –pB。RTCrpUDGiT

例4:用离心铸造机铸造车轮。求A-A面上的液体

总压力。

例5:已知:一块平板宽为 B,长为L,倾角

,顶端与水面平齐。求:总压力及作用点。

例7:坝的园形泄水孔,装一直径d = 1m的

水平面成,闸门A端设有铰链,B 端钢索

可将闸门拉开。当开启闸门时,闸门可绕A向上转动(如图1所示>。在不计摩擦力及钢索、闸门重力时,求开启闸门所需之力F。5PCzVD7HxA

例8:如图,一挡水弧形闸门,宽度为b<垂直于黑板),圆心角为

θ ,半径为R,水面与绞轴平齐。试求静水压力的水平分量Fx与铅垂分量Fz。jLBHrnAILg

例9:一球形容器由两个半球铆接而成

(如图1所示>,铆钉有n个,内盛重度

为的液体,求每一铆钉所受的拉力。

xHAQX74J0X

第三章流体运动的描述和基本方程

例1:已知vx = -(y + t2>, vy = x + t,vz = 0。求t=2,经过点<0,0)的流线方程。LDAYtRyKfE

例2:已知某流场中流速分布为: vx = -x, vy = 2y,vz = 5-z。求通过点(x,y,z>=(2,4,1>的流线方程。Zzz6ZB2Ltk

例3:已知流场的速度分布为:vx= x + t ,vy= -y + t 。试求:

<1)t=0,过点<-1,-1)的迹线;

<2)t=0,过点<1,2)的迹线;

<3)t=0,过点<-1,-1)的流线;

<4)t=1,点<1, 2)的加速度。

第四章伯努利方程和积分型基本方程的应用

例1:输气管入口,已知:ρ’=1000kg/m3,ρ=1.25kg/m3,d = 0.4m,h = 30mm。求:Q = ?dvzfvkwMI1

例2:喷雾器、淋浴器:

已知:高度H,喷管直径d1,活塞直径D、活

塞速度V0 ,液体重度γ1、空气重度γ2 。液管直径d2。rqyn14ZNXI

求: 液体喷出量Q

例3:如图所示,假设左面为恒定水位的大水池。问

右边水池水位上升2m需多长时间?已知H = 3m , D

= 5m , d = 250mm , 。EmxvxOtOco

例4:如图,已知:V1 、 S1 、 S2 ;θ;相对压强p1 ;且管轴线在水平面内,试确定水流对弯管的作用力。SixE2yXPq5

例5:水渠中闸门的宽度 B = 3.4m。闸门

上、下游水深分别

为h1 = 2.5m, h2 =

0.8m,求:固定闸门

应该施加的水平力

F。6ewMyirQFL

例6:嵌入支座内的一段输水管,其直径由d1为1.5m变化到d2为1m(见图1>,当支座前的压强p1 = 4个工程大气压(相对压强>,流量为1.8m3/s时,试确定渐变段支座所受的轴向力R,不计水头损失。kavU42VRUs

例7:如图所示一水平放置的具有对称臂的洒水器,旋臂半径R = 25cm,喷嘴直径d = 1cm,喷嘴倾角45°,若总流量。求:y6v3ALoS89

(1>不计摩擦时的最大旋转角速度。

(2>若旋臂以作匀速转动,求此时的摩擦阻力矩M及旋臂的功率。

例8:洒水器如图所示,喷嘴a,b的流量均为Q=2.8×10-4m3/s,喷嘴的截面积均为1cm2,略去损失,试确定洒水器的转速ω。 M2ub6vSTnP

例9:船上有两股射流以此带动叶轮转动来充当动力推船前进。设进水道与船运动方向垂直,进水截面均为0.02m2,水通过船上的喷嘴<截面积为0.04m2)沿船纵向以相对速度V向后射出。若该船航行速度v=6m/s,所受阻力为3.924KN。求:射流的流量和射流的推进效率。0YujCfmUCw

第五章旋涡理论

例1:已知流体流动的流速场为: Vx = ax ,Vy = by , Vz = 0,试判断该流动是无旋流还是有旋流?eUts8ZQVRd

例2:设流场的速度分布为Vr=0,Vθ= rω,ω=const.,求涡线方程。

例3:对于平面流动,设面积A´外的

区域是无旋流动区。试证明包围A´

的任一条封闭曲线L上的速度环量等

于区域的边界曲线L´上sQsAEJkW5T

的速度环量。