流体力学B卷参考答案.docVIP

流体力学卷参考答案一简要回答(共分,每小题分) 1．粘性 2. 质量力 3 相对压强 4. 雷诺数 （无量纲，纯数） 5. 紊流 “紊流”。 6. 水力直径 ——过流断面面积； ——湿周周长（与液面接触的壁面长度）。 7. 水力粗糙管 时，管壁的凹凸部分突出到紊流中，层流边层被破坏，这时流体的阻力主要决定于管的粗糙度，而与雷诺数Re或黏度无关，这时的管道称水力粗糙管。 8. 量纲和谐原理 二实际流体方程每一项的几何意义及意义。(分)流体方程— 位置水头；单位重量流体具有的位能 （m液柱）（1分） — 压力水头；单位重量流体的压力能 （m液柱）（1分） — 速度水头；单位重量流体的动能 （m液柱）（1分） — 测压管水头；单位重量流体的势能。（2分） H—总水头； 单位重量流体的总机械能。（2分） — 损失水头；单位重量流体在1，2两断面间流动时损失的机械能。 实际流体沿流动方向，机械能总是减少的。（2分） 三、 在水深4m的水池下部有一个宽为1m，高为H=2m的矩形闸门OA，其转 轴在O点处，试问在A点处需加多大的水平推力F，始能封闭闸门？(15分) 解法一：将y轴取在闸门上，竖直向下，原点为水面与闸门延长线的交汇点 液面下深度h=y处微面积dA上的微液作用dF为 闸门上的总作用力为 设压力中心为D到原点的距离为，则有 由得 解法二：将y轴取在闸门上，竖直向下，原点为水面与闸门延长线的交汇点闸门上的总作用力为（5分） 设压力中心为D到原点的距离为（5分） 由得 四、利用图示虹吸管将水由1池引向2池。已知管径d=100mm，虹吸管总长L=20m，B点以前的管段长L1=8m，虹吸管的最高点B至上游水面的高度h=4m，二水面水位高差H=5m。设沿程阻力系数λ＝0.04，虹吸管的进口局部阻力系数ζi＝ 0.8，出口局部阻力系数ζe＝1，弯头的局部阻力系数ζb＝0.9，求引水流量Q和B点的真空度hv以及判断管中流态是层流还是紊流（水的运动粘度ν＝1.14110-6m2/s）。 由于，。 （5分） 故管中流量Q为（3分） （2）以1-1液面为基准面，对液面1-1和,3-3列伯努利方程： 则真空度 又； （5分） 紊流（2分） 五、有压管路中压力损失Δp与管长l，管径d，管壁粗糙度Δ，流体运动粘度ν，密度ρ和平均速度u有关。试求Δp的表达式。（13分） 解 将压力损失表示为其余6个变量的函数 在7个变量中，基本量纲数为3（）因而选择3个基本变量，不妨取 管径 平均流速 密度 用未知指数写出无量纲数（～） 将各量纲代入，导出量纲公式 对每一个写出量纲和谐方程组 ： ： ： ： 分别解得 将代入，得 根据定理得，或 即 式中函数的具体形式由实验确定。由实验得知，压差与管长成正比，因此 六、如下图所示，流量的水流过的收缩弯管（在水平面内），弯管进口直径 ，压力，弯管出口直径。设流动定常，不计损失，求水流对弯管壁的作用力？（15分） 解：建立直角坐标系O-xy，Ox轴水平向右，Oy轴竖直向上 ， 对面1—1、2—2列Bernoulli方程 ，得 弯管壁对水流的作用力分别为：， 列x方向的动量方程： =316N（4分） 列y方向的动量方程： =69.7N（4分） 水流对弯管壁x、y方向的作用力分别为： ， 水流对弯管壁的作用力为