工程流体力学课后答案(部分).ppt

王常斌 2013 第一章 绪 论 第二章 流体静力学 第三章 流体运动学基础 第四章 流体动力学基础 第五章 相似理论与量纲分析 工程流体力学 第六章 流动阻力与水头损失 第七章 有压管路、孔嘴计算 第八章 粘性流体力学基础 第九章 工程湍流及其应用 第十章 流体力学实验技术 第十一章 气体的一元流动 第十二章 缝隙流动 第二章 作业 2-8 矩形闸门AB，如图所示。 求：（1）下游无水时的启门力 （2）下游有水时的启门力 解：（1）下游无水时的启门力 根据题意，可列关于A点的力矩平衡方程 （2）下游有水时的启门力 作业解答 3-1 已知不可压缩流体平面流动流速场vx=xt+2y, vy=xt2-yt；求当t=1s时，点A(1，2)处液体质点加速。 解 作业解答 3-2 已知平面不可压缩流体的流速分量为vx=1-y，vy=t。求 1）t=0时过（0，0）点的迹线方程。 2）t=1时过（0，0）点的流线方程。 解 1） 由方程（2）得 代入方程（1）,求解 故迹线方程为 解 1） 求t=1时过（0，0）点的流线方程。 作业解答 t=1时过（0，0）点的流线方程： 作业解答 4-2 如图示一管路，A、B两点高差Δz=1m，A处直径dA=0.25m，压强pA=7.8×104Pa, B处管径dB=0.5m，压强pB=4.9×104kPa，平均流速vB=1.2m/s，试求平均流速vA和管中水流方向. 4-8 一射流在平面上以v=5m/s的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角α=60o，射流的过水断面积A=0.008m2，不计水流与平板之间的摩擦力， 试求：（1）垂直于平板的射流作用力； （2）如图中所示流量Q1与Q2之比。 作业解答 X方向动量方程 y方向动量方程 连续方程 4-9 如图示，水流经弯管流入大气，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，水的密度为1000kg/m3。不计水头损失，求弯管上所受的力F。 作业解答 解：由连续性方程 对弯管的进、出口截面列伯努利方程 选弯管所围成的体积为控制体，对控制体列动量方程： 作业解答 合力为 弯管上所受的力与 F 大小相等，方向相反 5-7 有一水库模型和实际水库的线性比例尺为1/225,模型水库开闸放水4min可泄空水库中的水，求实际水库水放空所需的时间。 解：该问题中重要起主要作用，选弗劳德模型法，则 作业解答 5-10 Re是流速v、物体长度L、流体密度ρ及流体动力粘度μ这四个物理量的综合表达，用π定里推出雷诺数的形达形式。 解：根据题意，雷诺数为 作业解答 选择 作为基本单位，于是 6-1 判别流动状态 （1）某管路的直径d=0.1m，通过流量qv=4×10-3m3/s的水，水温t=20℃ （2）条件与上相同，但管中流过的是重燃油，运动粘度是150×10-6m2/s 解（1）水在20℃时的运动粘度为 雷诺数为 作业解答 解（2）重燃油雷诺数为 6-4 某输油管道由A到B长l=500m，测得A点的压强pA=3×105Pa，B点的压强pB=2×105Pa，通过的流量qv=0.016m3/s，已知油的运动粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管径d的大小。 解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为 作业解答 由题意 假设流动属于水力光滑区 作业解答 校核，雷诺数为 故假设不正确 6-4 某输油管道由A到B长l=500m，测得A点的压强pA=3×105Pa，B点的压强pB=2×105Pa，通过的流量qv=0.016m3/s，已知油的运动粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管径d的大小。 解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为 作业解答 由题意 假设流动属于层流 作业解答 校核，雷诺数为 故假设正确 6-8 图示管路用一根普通 管由A水池引向B水池。已知管长l=60m，管径d=0.2m。弯头ξ弯=0.5，阀门ξ阀=2，当量粗糙度Δ=0.05mm，水温t=20℃。求当水位差z=3m时管中的流量。 解 由两个水面之间列伯努利方程 作业解答 （1）假设管道流动属于层流 作业解答 校核，雷诺数为 故假设不正确 （2）假设管道流动属于水力光滑区 作业解答 校核，雷诺数为 故假设不正确 相对粗糙度 作业解答 （3）假设管道流动属于湍流水力粗糙区 作业解答 湍流水力粗糙区的条件 故假设不正确 8-1 以速度v=13m/s滑跑的冰球运动员的冰刀长度l=250mm，刀刃宽b=3m