流体力学习题整理
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1—1 5
52
1.87510 1.6110/1.165
m s
μυρ
--⨯=
=
=⨯
1—2 解:63992.20.661100.65610Pa s μρυ--==⨯⨯=⨯ 1—3 解:设油层速度呈直线分布
10.1200.005
dV Pa dy
τμ
==⨯
=
1-4解:木板沿斜面匀速下滑,作用在木板上的重力G 在斜面的分力与阻力平衡,即
0sin 30
59.810.524.53n
T G N ==⨯⨯=
由dV T A dy
μ=2
24.530.0010.114/0.40.60.9
T dy N s m
A dV
μ⨯=
=
=⨯⨯
2-2解:设P abs0表示液面的绝对压强。A 点的绝对压强可写成
0g h=abs a p p g z p ρρ+++
解得
0g ()abs a p p z h p ρ=+-+
(){}5
3
3
0.98109.810000.5 1.5 4.910
93.11093.1Pa
pa kPa
=⨯+⨯⨯-+⨯=⨯=
液面的相对压强
{}3
4
0093.1109.810
4900abs a p p p Pa Pa =-=⨯-⨯=-
2-4解:由题意得0a p g h p ρ+=故
9.810000851000
1.339.81000
a p p h m m g ρ
-⨯-⨯=
=
=⨯
2-9解:(1)闸门形心处得压强为
39.8100012450022C a p g h Pa Pa
ρ⎛⎫⎛
⎫=+=⨯⨯+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝
⎭
故作用在闸门上的静水总压力
()5
2450023 1.4710c c P p A p ba N N ===⨯⨯=⨯
(2)设压力中心的位置在D 点,则D 点在水下的深度为
()()33
/12323/121 2.82/222313/2C
D
c c J a ba y y h m m
y A bh h a ⎡⎤⨯⎛
⎫=+=++=++=⎢⎥ ⎪+⨯⨯+⎝⎭⎣⎦
2-10解:(1)设闸门宽度为b 。当H=1m 时,闸门的压力中心
D 在水下的深度
()()3
3
/12
323/12
1 2.82/222313/2C
D
c c J h bh y y H m m
y A bh H h ⎡⎤⨯=+=++=++=⎢⎥+⨯⨯+⎣⎦
可知,D 点位于距闸门底
()31 2.8 1.2D H h y m m +-=+-=
(2)当静水压作用点位于门轴上方时,闸门才能在静水压的逆时针力
矩作用下自动打开。若门轴置于C 处,压力中心D 位于门轴下面,显然闸门不可能自动打开。 3-8 解:送风口流量
s m s m Q /2.0/52.02.03
3
=⨯⨯=
断面1-1处的流量和断面平均流速
s
m A Q V s m s m Q Q /5
.05.06.0/6.0/2.033113
3
1⨯=
=
=⨯==
断面2-2处的流量和断面平均流速
s m s m A
Q V s m s m Q Q /6.1/5
.05.04.0,/4.0/2.022223
3
2=⨯=
=
=⨯==
断面3-3处的流量和断面平均流速
s m s m A
Q V s m Q Q /8.0/5
.05.02.0,/5.033
3=⨯=
=
==
4-3 如图所示管路,出口接一管嘴,水流射入大气的速度s m V 202=,管径m d 1.01=,管嘴出口直径0.05m 2=d ,压力表断面至出口断面高差H=5m,两断面间的水头损失为(
)
2g 0.52
1V 。试求此时压力表的读数。
解由总流连续性条件
2
2222
2214
4
V d V d π
π
=
,得
5m/s 20m/s 0.10.052
=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=22
1
21
V d d V
根据总流伯诺里方程
w 2
22222
1111h g
V αz g ρ
p g
V αz g ρ
p ++
+=
+
+22
取1==21αα,已知H z z 21==g
h w 25
.02
1
υ=,02=p ,得
O mH 8.9055.08.9220520.5222
2⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯-⨯+=-+=g V g V H g ρ
p 2
1
2
2
1 2.48at
O mH 77.242== 即压力表读数为2048个大气压。
4-5 水箱中的水从一扩散短管流到大气中,如图示。若直径mm d 1001=该处绝对压强at p abs 5.01=,而直径mm d 1502=求作用水头H (水头损失可以忽略不计) 解:基准面0-0,断面1-1、2-2、3-3如图示。在1-1与2-2断面之间用伯诺里方程(取
)
g
V g p g
V g p z abs abs 222
2
22
1
11+
=
+
=
ρ
ρ
已知m g p m g p z z abs abs 10,
5,
2121===ρ
ρ
由水流连续性,得
222
2
2
12
1
25.2=100150V V V d d V ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= 代入到伯诺里方程,
()
g
V g
V 210225.252
2
2
2
+
=+
或52g
V 4.063
2
2
=
解出流速水头
m 23.12g
V 2
2
=
列出断面3-3、2-2之间的伯诺里方程
2g
V 22
2
22+
+
=+ρ
g p z H
g
p abs a
将0z 和p 22
==a abs
p 代入得出作用水头