流体力学专题.ppt

设水作用在管嘴上的水平分力为： 水作用在管嘴上的垂直分力为： 方向向左 方向向下 （5）动量方程 如图所示过水低堰位于一水平河床中，上游水深为h1=1.8m，下游收缩河段的水深h2=0.6m，在不计水头损失的情况下，求水流对单宽堰段的水平推力？ 例题 根据连续性方程： 方向向右 表面力： ①隔离体端面压力 因为符合渐变流条件，可以 按照流体静力学方法计算： 质量力：只有重力G，在x 方向无投影 列动量方程： ②与固体壁面的作用力， 即待求的力F，方向向左 方向向左 根据能量方程： 如图所示，某等宽平底坡明渠中的闸下出流。已知闸上游水深H=2m，下游水深h=0.8m，若不计水头损失，试采用动量方程推出作用在单位宽度(即b=1m)闸门上的水流作用力R. 特例：ζ=1——管道的出口损失系数 特例：ζ=0.5——管道的入口损失系数 沿程水头损失： 局部水头损失： 谢才公式： 如题31图所示，有一自由出流管道，已知管径d=300mm，各管段长分别为l1=10m，l2=22m,l3=10m，水池液面与管道进、出口的高差分别为H1=6m，H2=12m，管道的粗糙系数n=0.013，局部阻力系数：进口ξ1=0.25，弯道ξ2=0.20，试求： (1)通过管道的流量Q； (2)管道转折点A前的压强水头。 牛顿内摩擦力： 牛顿内摩擦应力： 真空度 绝对压强 相对压强 P 绝对压强 绝对压强、相对压强和真空之间的关系 相对压强 真空度 * * * 一、图算法(计算矩形平面的总压力) P=bS 二、解析法 * 倾角?=60°的矩形闸门AB,上部油深h=1m，下部水深h1=2m，?油=800kg/m3，求作用在闸门上每米宽度的水静压力及其作用点。 ?油gh ?油gh+ ?水gh1 h h1 油 水 y Ⅰ Ⅱ Ⅲ PⅠ yD1 PⅡ yD2 PⅢ yD3 P= PⅠ+ PⅡ+ PⅢ PⅠyD1+ PⅡyD2+ PⅢyD3=PyD 总面积对某轴之矩等于各部分面积对同轴矩之和 y ?油gh ?油gh+ ?水gh1 h h1 油 水 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅱ 例2-7 一圆形闸门如图2-7所示，闸门直径 门的顶端有铰固定，若不计门重，求启动闸门所需的向上拉力T。 解 闸门所受静水总压力 式中， 故 作用点位置 式中 所以 对铰点O取矩，以确定启动闸门最小拉力T： 所以 水平总压力 铅垂总压力 如图所示，某球体挡水建筑物，半径r=1m，球心距自由液面h=2m。请绘制受压部分的压力体图，并计算作用在球面上静水总压力的铅垂分力。 如图所示，在蓄水容器垂直壁的下面有一1／4圆柱面的部件AB，该部件的长度l=1.0m，半径R=0.4m，水深h=1.2m，试求作用在部件AB上的静水总压力，要求绘制水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图。 连续性方程 伯努利方程 动量方程 例1.如图所示，一等直径的输水管，管径为d=100mm，水箱水位恒定，水箱水面至管道出口形心点的高度为H=2m，若不计水流运动的水头损失，求管道中的输水流量。 H 分析：Q=VA；A=πd2/4 所以需要用能量方程式求出V； 2 2 1 1 0 0 解：对1-1、2-2断面列能量方程式： 其中： 所以有： 可解得： 则： 答：该输水管中的输水流量为0.049m3/s。 井巷喷锚采用的喷嘴如图，入口直径d1=50mm，出口直径d2=25mm ，水从喷嘴射入大气，表压p1=600N/m2，如果不计摩擦损失，求喷嘴与水管接口处所受的拉力为多少？ 解：1、喷嘴与水管接口处所受拉力实际是水对喷嘴的作用力。由连续性方程： 由伯努利方程： 已知：直径为150mm的水管末端，接上分叉管嘴，其直径分别为75mm 和100mm，水以12m/s 的速度射入大气，如果轴线在同一水平面 上，夹角如图，忽略摩擦阻力。 求：水作用在管嘴上的力的大小和方向。 解：（1）取控制体 取0-0，1-1，2-2过流断面之间的液体为控制体。 （2）取坐标系 如图所示 （3）连续性方程 （4）伯努利方程 列出截面0-0，1-1及0-0，2-2的伯努利