工程流体力学作业1

【1-1】温度为20℃，流量为60m 3/h 的水流入加热器，如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1，问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少？

【2-1】在一密闭容器内装有水及油，密度分别为ρw 及ρo ，油层高度为h 1，容器底部装有水银液柱压力计，读数为R ，水银面与液面的高度差为h 2，试导出容器上方空间的压力p 与读数R 的关系式。【2-2】油罐内装有相对密度为0.7的汽油，为测定油面高度，利用连通器原理，把U 形管内装上相对密度为1.26的甘油，一端接通油罐顶部空间，一端接压气管。同时，压力管的另一支引入油罐底以上的0.4m 处，压气后，当液面有气逸出时，根据U 形管内油面高度差△h =0.7m 来计算油罐内的油深H =?

【2-3】图示油罐发油装置，将直径为d 的圆管伸进罐内，端部切成45°角，用盖板盖住，盖板可绕管端上面的铰链旋转，借助绳系上来开启。已知油深H =5m ，圆管直径d =600mm ，油品相对密度0.85，不计盖板重力及铰链的摩擦力，求提升此盖板所需的力的大小？（提示：盖板为椭圆形，要先算出长轴2b 和短轴2a ，就可算出盖板面积A =πab ）。

题2-1图

题2-2图

题2-3图

【2-4】图示一个安全闸门，宽为0.6m ，高为1.0m 。距底边0.4m 处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h 为多深时，闸门即可自行打开？

【2-5】有一压力贮油箱（见图），其宽度（垂直于纸面方向）b =2m ，箱内油层厚h 1=1.9m ，密度ρ0=800kg/m 3，油层下有积水，厚度h 2=0.4m ，箱底有一U 型水银压差计，所测之值如图所示，试求作用在半径R =1m 的圆柱面AB 上的总压力（大小和方向）。

【解】分析如图所示，先需确定自由液面，选取水银压差计最低液面为等压面，则0.5 1.9 1.0

H B o w g p g g ρρρ×=+×+×0.5- 1.9 1.0

136009.80.5-8009.8 1.9-10009.841944(Pa)ρρρ=××+×=×××××=B H o w p g g g 由p B 不为零可知等效自由液面的高度

*41944 5.35 m

8009.8

ρ===×B o p h g 曲面水平受力

*()2

1

8009.8(5.35)2

2

91728N

ρρ==+=××+×=x o C x

o P gh A R

g h Rb

曲面垂直受力

2*1

()4

1

8009.8( 3.14 5.35)2

4

96196.8N

ρρπ==+=×××+×=Z o o P gV

g R Rh b

则

132.92kN ==P 91728arctan(

)arctan()43.796196.8

θ===x Z P P �D 题2-4图

汞

等效自由液面