[解]由液体平衡微分方程
, ,
在液面上为大气压,
2-12.如图所示盛水U形管,静止时,两支管水面距离管口均为h,当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时,求保持液体不溢出管口的最大角速度ωmax.
[解]由液体质量守恒知,管液体上升高度与管液体下降高度应相等,且两者液面同在一等压面上,满足等压面方程:
液体不溢出,要求 ,
[证明]形心坐标
则压力中心的坐标为
当 ,闸门自动打开,即
第三章流体动力学基础
3—1.检验 不可压缩流体运动是否存在?
[解](1)不可压缩流体连续方程
(2)方程左面项
; ;
(2)方程左面=方程右面,符合不可压缩流体连续方程,故运动存在。
3—2.某速度场可表示为 ,试求:(1)加速度;(2)流线;(3)t= 0时通过x=-1,y=1点的流线;(4)该速度场是否满足不可压缩流体的连续方程?
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]左侧水作用于闸门的压力:
右侧水作用于闸门的压力:
2—8.一扇形闸门如图所示,宽度b=1.0m,圆心角 =45°,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及方向
[解]水平分力:
压力体体积:
铅垂分力:
合力:
方向:
2-9.如图所示容器,上层为空气,中层为 的石油,下层为 的甘油,试求:当测压管中的甘油表面高程为9。14m时压力表的读数。