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工程流体力学教学课件ppt作者工程流体力学习题答案

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新版工程流体力学课后习题答案(杜广生)-新版.pdf

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pA + 水 g（ H A H）=p1
p2 + Hg gh=p1
pB =p2+ 水 g（ h H - H B）
联立以上三式，可得：
pA + 水 g（ H A H）=pB 水 g（h+H H B）+ H ggh
化简可得：
h= (pA
pB )+ 水 g（ H A
( Hg
水 )g
H B）
2.744 105 1.372 105 +1000 9.8 (548-304) 10-2
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
《工程流体力学（杜广生） 》习题答案
第一章 习题
1. 解： 依据相对密度的定义： d
f
13600 13.6。
w 1000
式中， w 表示 4 摄氏度时水的密度。
2. 解： 查表可知，标准状态下：
CO2 1.976kg / m3 ， SO2 2.927kg / m3 ， O2 1.429kg / m3 ，
pA =pa + Hg gh2 - 水 gh1=101325+13550 9.8 900 10-3-1000 9.8 800 10-3=212.996 kPa
4. 解：
设容器中气体的真空压强为 pe ，绝对压强为 pab
如图所示，选取 1-1 截面为等压面，则列等压面方程： pab + g h=pa
查表可知水银在标准大气压， 20 摄氏度时的密度为 13.55 103 kg/m3
因此，可以计算
h 得到：
h=
pA -pB Hg g
(2.7+2.9)
= 13.55
103
104 =0.422m

《工程流体力学》习题1～7章参考答案

《工程流体力学》习题1～7章参考答案
高
等
学
校
教
材
过程装备与控制工程专业核心课程教材
工程流体力学
习题参考答案
主讲：陈庆光
化学工业出版社教材出版中心
黄卫星, 陈文梅主编. 工程流体力学, 北京：化学工业出版社教材出版中心，2001.8
习题 1-1 如图 1-9 所示，一个边长 200mm 重量为 1kN 的滑块在 20 斜面的油膜上滑动，油膜 厚度 0.005m，油的粘度 µ = 7 × 10−2 Pa ⋅ s 。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。
V= 1000 3 1000 （因为是正方形容器，厚度为 3m） 。 m 的油，使左侧容器中的油的高度增加了 ρ油 g 3ρ油 g
假设此时右侧容器的水位在原来的基础上升高了 ym，则根据左右容器的尺寸关系，左侧的油 柱将下降 2ym。再根据等压面（等压面下降了 2ym 的高度）的性质有： 1000 1000 + ρ油 g h ( y + 2 y ) + (3 − 2) ⇒ y = 9 ρ g ≈ 0.01134m = 11.34mm 3ρ g = ρ水 g 水 油 习题 3-2 在海中一艘满载货物的船，其形态如图 3-10 所示。船底长度 12m，舱体宽度(垂直 于纸面)上下均为 6m，船长两端梯度均为 45 ，并近似取海水的密度为 1000 kg m3 。求船加 上货物的总质量。
参考答案 3
∂v ∂v y ∂vx ∂vz ∂v y ∂vx − − Ω = ∇×v = z − i + j+ ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ∂v ∂v cz cy j− k = x j+ x k = ∂z ∂y y2 + z2 y2 + z2

工程流体力学2PPT课件

工程流体力学2PPT课件

Z1
p1
g
Z2
p2
g
24
若质量力仅为重力，根据等压面方程：
axdxaydyazdz0
则有：
azdz 0 Z const
这说明绝对静止流体的等压面为水平面，自由 界面上各点的压力相等，所以自由面为等压面。
25
2.可压缩流体
可压缩流体的密度是随压强变化的，故不能 象不可压缩流体那样进行简单积分，只有知道密 度变化关系后才能积分。假设可压缩流体为气体， 对完全气体的等温过程，有：
19
四、等压面和等压面方程
1.等压面定义 若某连续曲面上各点的压强相等，则称为该
曲面为等压面。不同流体的分界面等皆为等压面， 如自由界面、不同液体的分界面。 2.等压面方程
(4)dx (5)dy (6)dz
p xd x p yd y p zd z(a X d x a yd y a zd z)
p lim P A0 A
3
二、静压强有两个特点
1)．静压强的方向永远沿着作用面的内法线方 向，理由如下：
(1)如果静压强不垂直于作用面，则可分解为正 应力和切应力。根据流体的特点，切应力存在必然 引起相对运动，这与静止液体假设矛盾，故切应力 必须为零。压强垂直于作用面。
4
(2)正应力有拉应力和压应力之分，假如压 强方向与作用面外法线方向一致，那么流体受 到拉力，根据流体特性，流体不能承受拉应力， 只能承受压应力，故压强方向与作用面内法线 方向一致。
ay
p y
0
(5)
az
p z
0
(6)
因此，用矢量表示 ：
axiayjazk p xi p y j p zk 0
a rp0
13

工程流体力学第三版A ppt课件

工程流体力学第三版A ppt课件

数值分析方法 随着技算机技术的突飞猛进，过去无法 求解的流体力学偏微分方程可以用计算机数值方法求 解。
计算流体力学
有限差分法 有限元法 边界元法 谱分析等
11
如飞行器、汽车、河道、桥梁、涡轮机流场计算； 湍流、流动稳定性、非线性流动中的数值模拟； 大型工程计算软件是研究工程流动问题的有力武 器。
观看动画
2.连续介质假设的意义
排除了分子运动的复杂性。
表征流体性质和运动特性的物理量和力学
量为时间和空间的连续函数，可用数学中连续 函数这一有力手段来分析和解决流体力学问题。
练习题
工程流体力学第三版A
一、表面力： 外界通过接触传递的力，用应力来表示。
pnn
lAi m0FAn
dFn dA
pn
limF dF A0 A dA
应该指出，这里所说的理想流体和热力学中的理想气体 的概念完全是两回事。
三.牛顿流体和非牛顿流体
1、牛顿流体：运动流体的内摩擦切应力与速度梯 度间的关系符合于牛顿内摩擦定律的流体，称为 牛顿流体。
所有的气体以及如水、甘油等这样一些液体都是 牛顿流体。
2、非牛顿流体：实验表明，象胶液、泥浆、纸浆、 油漆、低温下的原油等，它们的内摩擦切应力与速度 梯度间的关系不符合于牛顿内摩擦定律，这样的流体 称为非牛顿流体。
在实际工程中，要不要考虑流体的压缩性，要视具 体情况而定。
二.粘性流体和理想流体
1.粘性流体：自然界中的各种流体都是具有粘性 的，统称为粘性流体或称实际流体。由于粘性的 存在，实际流体的运动一般都很复杂，这给研究 流体的运动规律带来很多困难。为了使问题简化， 便于进行分析和研究，在流体力学中常引入理想 流体的概念。
模型试验

新版工程流体力学第二版习题答案-(杜广生)-新版.pdf

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=
=1.31m
(13550-1000) 9.8
6. 解：
如图所示，选取 1-1,2-2 截面为等压面，则列等压面方程可得：
pab 水g(h2 h1 )=p1
p1+ Hg g(h2 h3)=p2 =pa
因此，联立上述方程，可得：
pab =pa Hg g(h2 h3)+ 水 g(h2 h1) =101325 13550 9.8 (1.61 1)+1000 9.8 (1.61 0.25)=33.65 kPa
N2 1.251kg / m3 ， H2O 0.804kg / m3 ，因此烟气在标准状态下的密度为：
11
22
nn
1.976 0.135 2.927 0.003 1.429 0.052 1.251 0.76 0.804 0.05
1.341kg / m3
3. 解：（ 1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为
4atm
的空气的等温体积模量：
KT 4 101325 405.3 103 Pa ；
（ 2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为 熵体积模量：
4atm 的空气的等
K S p 1.4 4 101325 567.4 103 Pa
式中，对于空气，其等熵指数为 1.4。
4. 解： 根据流体膨胀系数表达式可知：
对 3-3 截面： pB + 油ghB + Hg gh2 =p3
联立上述方程，可以解得两点压强差为：
p =pA =( Hg
pB = Hg gh1 油 gh1 油gh2 + Hg gh2 油 )g(h1+h2)=(13600-830) 9.8 (60+51) 10-2

工程流体力学教学作者闻建龙工程流体力学习题+答案

工程流体力学教学作者闻建龙工程流体力学习题+答案

闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案第一章 绪论1-1 物质就是按什么原则分为固体与液体两大类的？解:从物质受力与运动的特性将物质分成两大类:不能抵抗切向力,在切向力作用下可以无限的变形(流动),这类物质称为流体。

如空气、水等。

而在同等条件下,固体则产生有限的变形。

因此,可以说:流体不管就是液体还就是气体,在无论多么小的剪应力(切向)作用下都能发生连续不断的变形。

与此相反,固体的变形与作用的应力成比例,经一段时间变形后将达到平衡,而不会无限增加。

1-2 何谓连续介质假设？引入连续介质模型的目的就是什么？在解决流动问题时,应用连续介质模型的条件就是什么？解:1753年,欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型,即不考虑流体分子的存在,把真实的流体瞧成就是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质,甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此,这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。

流体连续性假设就是流体力学中第一个根本性假设,将真实流体瞧成为连续介质,意味着流体的一切宏观物理量,如密度、压力、速度等,都可瞧成时间与空间位置的连续函数,使我们有可能用数学分析来讨论与解决流体力学问题。

在一些特定情况下,连续介质假设就是不成立的,例如:航天器在高空稀薄气体中飞行,超声速气流中激波前后,血液在微血管(1μm)内的流动。

1-3 底面积为25.1m 的薄板在液面上水平移动(图1-3),其移动速度为s m 16,液层厚度为mm 4,当液体分别为C 020的水与C 020时密度为3856m kg 的原油时,移动平板所需的力各为多大？题1-3图解:20℃ 水:s Pa ⋅⨯=-3101μ20℃,3/856m kg =ρ, 原油:s Pa ⋅⨯='-3102.7μ水:233/410416101m N u=⨯⨯=⋅=--δμτ N A F 65.14=⨯=⋅=τ油: 233/8.2810416102.7m N u =⨯⨯=⋅'=--δμτ N A F 2.435.18.28=⨯=⋅=τ1-4 在相距mm 40=δ的两平行平板间充满动力粘度s Pa ⋅=7.0μ液体(图1-4),液体中有一边长为mm a 60=的正方形薄板以s m u 15=的速度水平移动,由于粘性带动液体运动,假设沿垂直方向速度大小的分布规律就是直线。

工程流体力学第二版习题答案解析-[杜广生]

《工程流体力学》习题答案（杜广生主编）第一章 习题1. 解：依据相对密度的定义：1360013.61000f w d ρρ===。

式中，w ρ 表示4摄氏度时水的密度。

2. 解：查表可知，标准状态下：231.976/CO kg m ρ=，232.927/SO kg m ρ=，231.429/O kg m ρ=，231.251/N kg m ρ=，230.804/H O kg m ρ= ，因此烟气在标准状态下的密度为：112231.9760.1352.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n nkg m ρραραρα=++=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=3. 解：（1）气体等温压缩时，气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强，因此，绝对压强为4atm的空气的等温体积模量：34101325405.310T K Pa =⨯=⨯ ；（2）气体等熵压缩时，其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积，因此，绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量：31.44101325567.410S K p Pa κ==⨯⨯=⨯式中，对于空气，其等熵指数为1.4。

4. 解：根据流体膨胀系数表达式可知：30.0058502V dV V dT m α=⋅⋅=⨯⨯=因此，膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。

5. 解：由流体压缩系数计算公式可知：392511050.5110/(4.90.98)10dV V k m N dp -⨯÷=-=-=⨯-⨯ 6. 解：根据动力粘度计算关系式：74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==⨯⨯=⨯⋅7. 解：根据运动粘度计算公式：3621.310 1.310/999.4m s μνρ--⨯===⨯8. 解：查表可知，15摄氏度时空气的动力粘度617.8310Pa s μ-=⨯⋅，因此，由牛顿内摩擦定律可知：630.317.83100.2 3.36100.001U F AN h μπ--==⨯⨯⨯⨯=⨯ 9. 解：如图所示，高度为h 处的圆锥半径：tan r h α=，则在微元高度dh 范围内的圆锥表面积：2=2=tan cos cos dh h dA rdh παπαα由于间隙很小，所以间隙内润滑油的流速分布可看作线性分布，则有：===tan d r h υυωωαυδδδ则在微元dh 高度内的力矩为：332===2tan tan tan tan cos cos h h dM dA r dh h h dh ωαπαωατμαπμδαδα⋅⋅因此，圆锥旋转所需的总力矩为：33430==2=24tan tan cos cos H H M dM h dh ωαωαπμπμδαδα⎰⎰10. 解：润滑油与轴承接触处的速度为0，与轴接触处的速度为轴的旋转周速度，即：=60n Dπυ 由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着径向的速度分布可看作线性分布，即：=d dy υυδ则轴与轴承之间的总切应力为：==T A Db υτμπδ克服轴承摩擦所消耗的功率为：2==P T Db υυμπδ因此，轴的转速可以计算得到：60=r/min n D υπ11．解：根据转速n 可以求得圆盘的旋转角速度：2290===36060n ππωπ⨯ 如图所示，圆盘上半径为r 处的速度：=r υω，由于间隙很小，所以油层在间隙中沿着轴向的速度分布可看作线性分布，即：=d dy υυδ则微元宽度dr 上的微元力矩：3233==2=2=6r dM dA r rdr r r dr r dr ωπμτμππμπδδδ⋅⋅ 因此，转动圆盘所需力矩为：4422322-30(2)0.40.23==6=6=6 3.14=71.98N m 40.23104DD M dM r dr μμππδδ⨯⨯⨯⋅⨯⎰⎰12. 解：摩擦应力即为单位面积上的牛顿内摩擦力。

工程流体力学课后习题答案(第二版)

第一章绪论1—1．20℃的水2.5m3，当温度升至80℃时，其体积增加多少？［解］温度变化前后质量守恒,即又20℃时，水的密度80℃时，水的密度则增加的体积为1—2．当空气温度从0℃增加至20℃时，运动粘度增加15％，重度减少10%，问此时动力粘度增加多少(百分数)？[解]此时动力粘度增加了3.5%1-3．有一矩形断面的宽渠道，其水流速度分布为,式中、分别为水的密度和动力粘度,为水深。

试求时渠底（y=0）处的切应力.［解]当=0.5m，y=0时1—4．一底面积为45×50cm2，高为1cm的木块,质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s,油层厚1cm，斜坡角22。

620 (见图示），求油的粘度。

［解］木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑1—5．已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况，试根据牛顿内摩擦定律，定性绘出切应力沿y方向的分布图。

[解］1—6．为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过.已知导线直径0。

9mm，长度20mm,涂料的粘度=0.02Pa．s。

若导线以速率50m/s拉过模具,试求所需牵拉力。

（1.O1N）[解］1—7．两平行平板相距0。

5mm，其间充满流体，下板固定，上板在2Pa的压强作用下以0.25m/s匀速移动，求该流体的动力粘度。

[解］根据牛顿内摩擦定律,得1-8．一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转。

锥体与固定壁面间的距离=1mm，用的润滑油充满间隙.锥体半径R=0。

3m，高H=0。

5m.求作用于圆锥体的阻力矩。

(39。

6N·m）[解］取微元体如图所示微元面积：切应力：阻力:阻力矩：1—9．一封闭容器盛有水或油,在地球上静止时，其单位质量力为若干?当封闭容器从空中自由下落时,其单位质量力又为若干？[解] 在地球上静止时：自由下落时:第二章流体静力学2-1．一密闭盛水容器如图所示,U形测压计液面高于容器内液面h=1。

流体动力学基础(工程流体力学).ppt课件


dV
II '
t t
dV
II '
t
dt t0
t
lim
dV
III
t t
dV
I
t
t 0
t
δt→0, II’ → II
x
nv
z
III
v II ' n
I
o y
20 20
dV
dV
II
tt II
t
lim t t0
t
dV
dV
lim III
t t
t0
t
v cosdA
质点、质点系和刚体 闭口系统或开口系统
均以确定不变的物质集协作为研讨对象！
7 7
定义：
系统(质量体)
在流膂力学中，系统是指由确定的流体质点所组成的流 体团。如下图。
系统以外的一切统称为外界。 系统和外界分开的真实或假象的外表称为系统的边境。
B C
A
D
Lagrange 方法！
系统
8
8
特点：
(1) 一定质量的流体质点的合集 (2) 系统的边境随流体一同运动，系统的体积、边境面的
31 31
固定的控制体
对固定的CV，积分方式的延续性方程可化为
CS
ρ(
vn
)dA
CV
t
dV
运动的控制体
将控制体随物体一同运动时，延续性方程方式不变，只
需将速度改成相对速度vr
t
dV
CV
CS (vr n)dA 0
32 32
延续方程的简化
★1、对于均质不可压流体： ρ=const
dV 0
令β＝1，由系统的质量不变可得延续性方程

《工程流体力学》习题答案

封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习第一章流体及其主要物理性质1-1.轻柴油在温度15ºC时相对密度为0.83，求它的密度和重度。

解：4ºC时相对密度：所以，1-2.甘油在温度0ºC时密度为1.26g/cm3，求以国际单位表示的密度和重度。

解：1-3.水的体积弹性系数为1.96×109N/m2，问压强改变多少时，它的体积相对压缩1％？解：1-4.容积4m3的水，温度不变，当压强增加105N/m2时容积减少1000cm3，求该水的体积压缩系数βp和体积弹性系数E。

解：1-5.用200L汽油桶装相对密度为0.70的汽油，罐装时液面上压强为1个大气压，封闭后由于温度变化升高了20ºC，此时汽油的蒸气压为0.18大气压。

若汽油的膨胀系数为0.0006ºC－1，弹性系数为14000kg/cm2。

试计算由于压力及温度变化所增减的体积？问灌桶时每桶最多不超过多少公斤为宜？解：E＝E’·g＝14000×9.8×104PaΔp＝0.18at所以，从初始状态积分到最终状态得：另解：设灌桶时每桶最多不超过V升，则（1大气压＝1Kg/cm2）V＝197.6升dV t＝2.41升dV p＝2.52×10-3升G＝0.1976×700＝138Kg＝1352.4N1-6.石油相对密度0.9，粘度28cP，求运动粘度为多少m2/s?解：1-7.相对密度0.89的石油，温度20ºC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？解：ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10-4m2/sμ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa·s1-8.图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？解：1-9.如图所示活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？解：A＝πdL , μ＝0.65P＝0.065 Pa·s , Δu＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2第二章流体静力学2-1. 如图所示的U形管中装有水银与水，试求：（1）A、C两点的绝对压力及表压各为多少？（2）A、B两点的高度差为多少？解：①p A表＝γh水＝0.3mH2O＝0.03at＝0.3×9800Pa＝2940Pap A绝＝p a+ p A表＝（10+0.3）mH2O＝1.03at＝10.3×9800Pa＝100940Pap C表＝γhg h hg+ p A表＝0.1×13.6m H2O+0.3mH2O＝1.66mH2O＝0.166at＝1.66×9800Pa＝16268Pap C绝＝p a+ p C表＝（10+1.66）mH2O＝11.66 mH2O＝1.166at＝11.66×9800Pa＝114268Pa② 30c mH2O＝13.6h cmH2Oh＝30/13.6cm=2.2cm题2-2 题2-32-2.水银压力计装置如图。

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题2-10图
解：
,,=83.3
求：
，
2-11 绕轴转动的自动开启式水闸，当水位超过时，闸门自动开启。若闸门另一侧的水位，角，试求铰链的位置。
题2-21图
解： （取）
第三章 流体运动学基础
3-1 已知不可压缩流体平面流动的流速场为，，试求在时刻时点处流体质点的加速度。
解：
将代入得：，
3-2 用xx观点写出下列各情况下密度变化率的数学表达式：
基本比例尺之间的换算关系需满足相应的相似准则（如Fr，Re，Eu相似准则）。线性比例尺可任意选择，视经济条件、场地等条件而定。
4-2 何为决定性相似准数？如何选定决定性相似准数？
解：若决定流动的作用力是粘性力、重力、压力，则只要满足粘性力、重力相似准则，压力相似准则数自动满足。
所以，根据受力情况，分别确定这一相似相似流动的相似准则数。
1）假定截面1、2和3上的速度是均匀分布的，在三个截面处圆管的直径分别为、、，求三个截面上的速度。2）当，，，时计算速度值。3）若截面1处的流量，但密度按以下规律变化，即，，求三个截面上的速度值。
题3-4图
解：1） ，，
2） ，，
3） ，
即
即
3-5 二维、定常不可压缩流动，方向的速度分量为，求方向的速度分量，设时，。
1-3 底面积为的薄板在液面上水平移动（图1-3），其移动速度为，液层厚度为，当液体分别为的水和时密度为的原油时，移动平板所需的力各为多大？
题1-3图
解： 水：
，， 原油：
水：
油：
1-4 在相距的两平行平板间充满动力粘度液体（图1-4），液体中有一边长为的正方形薄板以的速度水平移动，由于粘性带动液体运动，假设沿垂直方向速度大小的分布规律是直线。
2）如不让它转动，应施加多大力矩？
题3-11图
解：1）出口相对流速
取固定于地球坐标系：
对系统而言 ，，
代入动量方程： ，
2）不转动
动量方程两端，得动量矩方程：
取，，
或：1） 由于无阻力，则出口速度的切向分量＝洒水器的圆周速度
，
3-12 图为一水泵的叶轮，其内径，外径，叶片宽度（即垂直于纸面方向），水在叶轮xx处沿径向流入，在出口处与径向成流出，已知质量流量，叶轮转速。求水在叶轮xx与出口处的流速、及输入水泵的功率（不计损失）。
1）试求自由液面到达顶部边缘时的转速；2）试求自由液面到达底部中心时的转速。
题2-6图
解：（1）
由旋转抛物体体积＝相应柱体体积的一半
又
（2）
原体积抛物体外柱体抛物体
式（2）
代入（1）
2-7如图所示离心分离器，已知：半径，高，充水xx，若容器绕轴以等角速度旋转，试求：容器以多大极限转速旋转时，才不致使水从容器中溢出。
3-10 如图所示，水流经一水平弯管流入大气，已知：，，，水的密度为。求弯管上受到的力。（不计水头损失，不计重力）
题3-10图
解：（1） xx1-1，出口2-2的B.E
(1)
，，，
，
，
列所画控制体的动量方程：
取
，
3-11 图所示的一洒水器，其流量恒定，，每个喷嘴的面积，臂长，不计阻力。求
1）转速为多少？
题3-5图
解：1) 列水面A，出口C的B.E
列水面A，顶点B处的B.E
(相对压强)
(绝对压强，)
2）列水面A，顶点B处的B.E
3-6 图为射流泵装置简图，利用喷嘴处的高速水流产生真空，从而将容器中流体吸入泵内，再与射流一起流至下游。若要求在喷嘴处产生真空压强水头为，已知：、、。求上游液面高（不计损失）
题2-8图
1）等压面方程
2）压强分布规律
又，
2-19 如图所示矩形闸门宽，门重，，，。试求：
1）下游无水时的启门力。
2）下游有水时，即时的启门力。
题2-9图
解：1）
对转轴求矩可得：
2）下游水压力
作用点：离下底（垂直距离）
离：
对求矩得
2-10 如图2-52所示为一溢流坝上的弧形闸门。已知：，门宽，。试求：作用在该弧形闸门上的静水总压力。
对主要作用力为重力，则决定性相似准则数为Fr相似准则数，其余可不考虑，也能达到近似相似。
对主要作用力为粘性力，则其决定性相似准则数为Re相似准则数。
4-3 如何安排模型流动？如何将模型流动中测定的数据换算到原模型流动中去？
解：1.模型的选择
为了使模型和原型相似，除要几何相似外，各主要相似准则应满足，如Fr，Re相似准则。
1）均质流体；2）不可压缩均质流体；3）定常运动。
解：1）均质流体
2）不可压缩均质流体
，，即
3）定常流动
2-3 已知平面不可压缩流体的流速分量为
，
试求：1）时过点的迹线方程。2）时过点的流线方程。
解：1）
将时代入得，将二式中的消去为：
，
2），，
积分得
将代入，得时的流线为：
3-4 如图所示的一不可压缩流体通过圆管的流动，体积流量为，流动是定常的。
解：时，，，质点做等的旋转运动。
对二元流动，略去质量力的xx微分方程为：
（1）
由速度分布得：
，，，
于是xx方程（1）成为：
上二式分别乘以，相加积分得：
（2）
在涡核边界上，则（3）
积分常数（4）
于是旋涡中任一点的压强为［（4）代入（2）］：
时
当时，是无旋流动，由xx日积分
当，，，得。于是
涡核边界
3-2 一通风机，如图所示，吸风量，吸风管直径，空气的密度。试求：该通风机进口处的真空度（不计损失）。
题2-3图
解：
2-4 如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加荷重。已知：，，，。求形测压管中xx高度。
题2-4图
解：油表面上压强：
列等压面0-0的方程：
2-5 如图所示，试根据水银测压计的读数，求水管内的真空度及绝对压强。已知：，，。
题2-5图
解：
2-6 如图所示，直径，高度的圆柱形容器，装水容量后，绕其垂直轴旋转。
1）水泵的流量；2）xx1-1断面处的相对压强。
题3-4图
解：（1） 列水面，进口的B.E
(1)
(2)
(2)代入（1）
，
(2) 列水面0-0,1-1处B.E
3-5 一虹吸管，已知：，，由水池引水至端流入大气。若不计损失，设大气压的压强水头为。求：
1）xx流速及点的绝对压强。
2）若点绝对压强的压强水头下降到以下时，将发生汽化，设端保持不动，问欲不发生汽化，不能超过多少？
题3-12图
解：1）如图示叶片进出口速度三角形
进口：，，
出口：，，
泵体积流量：
，
，
2）泵扬程：由泵基本方程式
, ,
,
功率
第四章 相似理论与量纲分析
4-1 相似流动中，各物理量的比例系数是一个常数，它们是否都是同一个常数？又，是否各物理量的比例系数值都可以随便取吗？
解：相似流动中，各物理量的比例是一个常数，其中，，是各自独立的，基本比例尺确定之后，其它一切物理量的比例尺都可以确定。
2.模型设计
通常根据实验场地、经费情况、模型制作和量测条件，定出线性比例尺，再以缩小原型的几何尺寸，得出模型的几何边界。
选定模型相似准则，由选定的相似准则确定流速比尺及模型的流量。
3.数据换算
在模型上测量的数据由各种比尺换算至原型中。
纯剪切角变形：
旋转角速度：
3-8 下列两个流场的速度分布是：
1），，
2），，
试求旋转角速度（为常数）。
解：1），，
2），，
2-9 气体在等截面管中作等温流动。试证明密度与速度之间有关系式
轴为管轴线方向，不计质量力。
解：1）假设所研究的气体为完全气体，符合
2）等截面一维流动，符合
由连续性方程：
（1）
得
题3-2图
解：1-1断面处：
3-3 如图所示，有一管路，、两点的高差，点处直径，压强，点处直径，压强，断面平均流速。试求：断面平均流速和管中水流方向。
题3-3图
解：
水流方向。
3-4 图所示为水泵吸水管装置，已知：管径，水泵进口处的真空度，底阀的局部水头损失为，水泵进口以前的沿程水头损失为，弯管中局部水头损失为。试求：
（2）
对（2）求的偏导数：
（3）
对的偏导数：
即（4）
由完全气体的一维运动方程：
（5）
转化为：（）
对求导：
（）（6）
题目中：（7）
对比（3）和（4）发现（加上（7））
得证。
第四章 流体动力学基础
3-1 不可压缩理想流体作圆周运动，当时，速度分量为，，当时，速度分量为，，式中， ，设无穷远处的压强为，不计质量力。试求压强分布规律，并讨论。
题3-7图
解：
化成体积流量：
，，
xx0-0，3-3的B.E
xx0-0，M处的B.E
3-8 如图所示，虹吸管直径，管路末端喷嘴直径，，。xx充满水流并由喷嘴射入大气，忽略摩擦，试求1、2、3、4点的表压强。
题3-8图
解：xx0-0，出口2'-2'的B.E
，
xx0-0，1的B.E
，
同理
xx0-0，2的B.E
解：二维、定常不可压的连续性方程为：
，
，
3-6 试证下述不可压缩流体的运动是可能存在的：
1），，
2），，
3），，
解：不可压缩流体的连续性方程为：
（1）
1），， 代入（1）中满足。
2），
代入（1）中满足。
3），， 代入（1）中满足。
3-7 已知圆管层流运动的流速分布为