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