流体力学习题课(工程流体力学).ppt

重力相似准则条件下的流速比尺 1.一 底 面 积 为45x50cm2 ， 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 度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 2.某 处 设 置 安 全 闸 门 如 图 所 示， 闸 门 宽 b= 0.6m， 高 h1= 1m， 铰 接 装 置 于 距 离 底 h2= 0.4m， 闸 门 可 绕 A 点 转 动， 求 闸 门 自 动 打 开 的 水 深 h 为 多 少 米。 解：当 时， 闸 门 自 动 开 启 将 代 入 上 述 不 等 式得 3.如图， ，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m， 求：单位宽度上得静压力及其作用点。 解： 作用点： 合力 ? ? h1 h2 4.圆柱体, d=2m, h1=2m, h2=1m 求: 单位长度上所受到的静水压力的水平分力和铅垂分力 Pz= ?g(3/4)(?d2)/4 =1000 ?9.8 ?0.75 ?? ?22/4 =23.09(kN) Px=?g(h1/2)(h1?1)-? g(h2/2) (h2 ?1) =?g(h12-h22)/2=14.7(kN) 解: d2 d1 2 1 2 1 5.管道中水的质量流量为Qm=300kg/s, 若d1=300mm, d2=200mm, 求流量和过流断面 1-1, 2-2 的平均流速 解: 6. 已知: d=200mm H=4.5m Q=0.1 (m3/s) 求: 水流的总水头损失 解: ? H 2 2 1 1 选1-1与2-2两个断面间的流动 将H=z1-z2和p1=p2=0 及 V1=0 ?2=1.0 则有 7. 水平面上的渐缩弯管如图所示。 已知断面1处的压强为p1=98kpa ，断面平均流速V1=4m/s ，管径 d1=200mm，d2=100mm，转角a=450 。不计水头损失， 求: 水流作用于弯管上的力 Ry x P1 0 2 P2 y a V2 V1 2 1 1 Rx 解: 取整个弯管段的水体为控制体，选取图示oxy坐标系，设管壁对水流的作用力为Rx， Ry（假定方向如图所示） 由连续性方程 , 有 列1-2伯努利方程 Ry x P1 0 2 P2 y a V2 V1 2 1 1 Rx Ry x P1 0 2 P2 y a V2 V1 2 1 1 Rx 列X方向动量方程 列Y方向动量方程 代入有关数据得 Rx= －2.328(kN) Ry=1.303(kN) 利用牛顿第三定律, 可得到水流对管壁的作用力, 并可求得合力及合力与X方向的夹角 hc P0 Pc H R 0 ? 0 x c c z 0 8.已知矩形平板闸下出流。已知闸门宽B=6m, 闸门前水深H=5m,闸门后收缩断面水深，hc=1m, 流量 Q=30m3/s。不计水头损失， 求:水流对闸门推力 解: 利用连续性方程,有 选取图示断面0-0和断面c-c之间的水体作为控制体，设闸门对水流作用力为 R , 则X方向的动量方程为 hc P0 Pc H R 0 ? 0 x c c z 0 代入数据, 得 水流对闸门的作用力, 利用牛顿第三定律, 有 方向向右 9.水 由 水 箱 经 一 喷 口 无 损 失 地 水 平 射 出， 冲 击 在 一 块 铅 直 平 板 上， 平 板 封 盖 着 另 一 油 箱 的 短 管 出 口。 两 个 出 口 的 中 心 线 重 合， 其 液 位 高 分 别 为 h1 和h2， 且h1=1.6m ， 两 出 口 直 径 分 别 为d1=25mm,d2=50mm， 当 油 液 的 相 对 密 度 为0.85 时， 不 使 油 液 泄 漏 的 高 度 h2应 是 多 大（ 平 板 重 量 不 计）？ 解：建 立 水 箱 液 面 与 喷 口 的 能 量 方 程， 按 照 题 意 有， 则 水 射 流 的 速 度 为 取 图 示 射 流 边 界 为 控 制 体， 根 据 动 量 原 理， 平 板 对 射 流 的 作 用 力 为 此 力 即 为 射 流 对 平 板 的 作 用 力P1， 此 外， 平 板 另 一 侧 所 受 到