流体力学例题解答

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流体力学题解

流体力学题解

2-1 两高度差z =20cm 的水管,与一倒U 形管压差计相连,压差计内的水面高差h =10cm ,试求下列两种情况A 、B 两点的压力差:(1)γ1为空气;(2)γ1为重度9kN/m 3的油。

已已知知::z=20cm ,h=10cm 。

解析:设倒U 型管上部两流体分界点D 处所在的水平面上的压力为p ',BC 间的垂直距离为l ,则有)(A z l h p p +++'=水γ;l h p p 水γγ++'=1B 以上两式相减,得 h z h p p 1B A )(γγ-+=-水(1) 当γ1为空气时,气柱的重量可以忽略不计,则A 、B 两点的压力差为 Pa 2943)2.01.0(9810)(B A =+⨯=+=-z h p p 水γ (2) 当γ1为重度9kN/m 3的油时,A 、B 两点的压力差为Pa 20431.09000)2.01.0(9810)(1B A =⨯-+⨯=-+=-h z h p p γγ水2-2 U 形水银压差计中,已知h 1=0.3m ,h 2=0.2m ,h 3=0.25m 。

A 点的相对压力为p A =24.5kPa ,酒精的比重为0.8,试求B 点空气的相对压力。

已已知知::h 1=0.3m ,h 2=0.2m ,h 3=0.25m 。

p A =24.5kPa ,S=0.8。

解析:因为左右两侧的U 型管,以及中部的倒U 型管中1、2、3点所在的水平面均为等压面,依据题意列静力学方程,得3B 3h p p 汞γ+=, 232h p p 酒精γ-=, 221h p p 汞γ+=, 121A )(p h h p =++水γ 将以上各式整理后,可得到B 点空气的相对压力为Pa10906.2)]25.02.0(6.132.08.0)2.03.0[(9810105.24)()(4332221A B ⨯-=+⨯-⨯++⨯+⨯=+-+++=h h h h h p p 汞酒精水γγγ 以mH 2O 表示为 O mH 96.2981010906.224B-=⨯-==水γp h2-3 如图所示,一洒水车等加速度a=0.98m/s2向前平驶,求水车内自由表面与水平面间的夹角a ;若B点在运动前位于水面下深为h=1.0m ,距z 轴为xB= -1.5m ,求洒水车加速运动后该点的静水压强。

流体力学计算题及问题详解

流体力学计算题及问题详解

第二章例1:用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强,如下列图。

:水面高程z 0=3m,压差计各水银面的高程分别为z 1=, z 2=, z 3=m, z 4=m, 水银密度 3/13600m kg ρ=',水的密度3/1000m kg ρ= 。

试求水面的相对压强p 0。

解:ap z z γz z γz z γp =-----+)(')(')(3412100)()('1034120z z γz z z z γp ---+-=∴例2:用如下列图的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。

该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。

测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ,倾角θ=30∘,试求压强差p 1 – p 2 。

解: 224131)()(p z z γz z γp =-+-- θL γz z γp p sin )(4321=-=-∴例3:用复式压差计测量两条气体管道的压差〔如下列图〕。

两个U 形管的工作液体为水银,密度为ρ2 ,其连接收充以酒精,密度为ρ1 。

如果水银面的高度读数为z 1 、 z 2 、 z 3、z 4 ,试求压强差p A – p B 。

解: 点1 的压强 :p A )(21222z z γp p A --=的压强:点)()(33211223z z γz z γp p A -+--=的压强:点 B A p z z γz z γz z γp p =---+--=)()()(3423211224 )()(32134122z z γz z z z γp p B A ---+-=-∴例4:用离心铸造机铸造车轮。

求A-A 面上的液体总压力。

解: C gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2221ωρ a p gz r p +⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴2221ωρ在界面A-A 上:Z = - ha p gh r p +⎪⎭⎫⎝⎛+=∴2221ωρ⎪⎭⎫⎝⎛+=-=∴⎰2420218122)(ghR R rdr p p F a Rωπρπ例5:在一直径d= 300mm ,而高度H=500mm 的园柱形容器中注水至高度h 1 = 300mm ,使容器绕垂直轴作等角速度旋转。

流体力学习题解答

流体力学习题解答

流体⼒学习题解答第⼀章习题答案选择题(单选题)1.1 按连续介质的概念,流体质点是指:(d )(a )流体的分⼦;(b )流体内的固体颗粒;(c )⼏何的点;(d )⼏何尺⼨同流动空间相⽐是极⼩量,⼜含有⼤量分⼦的微元体。

1.2 作⽤于流体的质量⼒包括:(c )(a )压⼒;(b )摩擦阻⼒;(c )重⼒;(d )表⾯张⼒。

1.3 单位质量⼒的国际单位是:(d )(a )N ;(b )Pa ;(c )kg N /;(d )2/s m 。

1.4 与⽜顿内摩擦定律直接有关的因素是:(b )(a )剪应⼒和压强;(b )剪应⼒和剪应变率;(c )剪应⼒和剪应变;(d )剪应⼒和流速。

1.5 ⽔的动⼒黏度µ随温度的升⾼:(b )(a )增⼤;(b )减⼩;(c )不变;(d )不定。

1.6 流体运动黏度ν的国际单位是:(a )(a )2/s m ;(b )2/m N ;(c )m kg /;(d )2/m s N ?。

1.7 ⽆黏性流体的特征是:(c )(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )⽆黏性;(d )符合RT p=ρ。

1.8 当⽔的压强增加1个⼤⽓压时,⽔的密度增⼤约为:(a )(a )1/20000;(b )1/10000;(c )1/4000;(d)1/2000。

1.9 ⽔的密度为10003kg/m ,2L ⽔的质量和重量是多少?解:10000.0022m V ρ==?=(kg )29.80719.614G mg ==?=(N )答:2L ⽔的质量是2kg ,重量是。

体积为3m 的油料,重量为4410N ,试求该油料的密度是多少?解:44109.807899.3580.5m G g V V ρ====(kg/m 3)答:该油料的密度是m 3。

1.11 某液体的动⼒黏度为Pa s ?,其密度为8503/kg m ,试求其运动黏度。

解:60.005 5.88210850µνρ-===?(m 2/s )答:其运动黏度为65.88210-?m 2/s 。

流体力学例题讲解

流体力学例题讲解

第1章 流体运动基本方程
1.8 运动方程
【例题】如图,水在双喷嘴中流动,试求水对喷嘴作用的合力大小及方向。两个
喷嘴的射流速度都是12m/s,导管轴线以及两个喷嘴的轴线都在一个水平面
内, d1 0.15m d2 0.10m d3 0.0,75不m计摩擦 1。000kg / m3
解:由连续方程得 A1V1 A2V2 A3V3
26.2
0.12m3
/
s
V2
Q A2
0.12 0.1002
15.29m / s
4
在2、3面间应用伯努利方程
p2
15.29 2
26 .2 2
3
06
1018 9.81 2 9.81
2 9.81
1.8 运动方程
p2 260 kPa
Fx p2 A2 p3 A3 cos200 Fx Q(V3 cos200 V2 )
g
p1 37.3kPa
p1 A1 0.659 kN
第1章 流体运动基本方程
Fx p1 A1 0 Fx Q2V2x Q3V3x Q1V1x
1.8 运动方程
V2x 12 cos150 11.59m / s V3x 12 cos 300 10.39m / s V1x 8.33m / s
1 (
2 x
u ) y
1 [ c(x2 y2 ) 2 (x2 y2)2
c(x2 y2 ) ] 0 (x2 y2)2
表明除在坐标原点,x、y=0, 未确z 定之外,其余流动的
旋转角速度均为零。
★ 流体微团是否作旋转运动?
第1章 流体运动基本方程
1.6 流体本构方程
【例题】已知粘性流动的速度场为 V 5x 2 yzi 3xy 2 zj 8xyz 2k

流体力学题及问题详解

流体力学题及问题详解

C (c) 盛有不同种类溶液的连通器DC D水油BB (b) 连通器被隔断AA(a) 连通容器1. 等压面是水平面的条件是什么?2. 图中三种不同情况,试问:A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面?哪个不是等压面?为什么?3 已知某点绝对压强为80kN/m 2,当地大气压强p a =98kN/m 2。

试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。

4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2,h 1=5m ,h 2=2m 。

求A 、B 两点的静水压强。

速?答:与流线正交的断面叫过流断面。

过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。

引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。

8.如图所示,水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道,试问:(1)当阀门开度一定,上游水位保持不变,各段管中,是恒定流还是非恒定流?是均匀流还是非均匀流?(2)当阀门开度一定,上游水位随时间下降,这时管中是恒定流还是非恒定流?(3)恒定流情况下,当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时,与该段管长有无关系?9 水流从水箱经管径分别为cmd cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流出,出口流速sm V /13=,如图所示。

求流量及其它管道的断面平均流速。

解:应用连续性方程(1)流量:==33A v Q 4.91s l /103-⨯(2) 断面平均流速s m v /0625.01=,s m v /25.02= 。

10如图铅直放置的有压管道,已知d 1=200mm ,d 2=100mm ,断面1-1处的流速v 1=1m/s 。

求(1)输水流量Q ;(2)断面2-2处的平均流速v 2;(3)若此管水平放置,输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化?(4)图a 中若水自下而上流动,Q 及v 2是否会发生变化?解:应用连续性方程 (1)4.31=Q s l / (2)s m v /42= (3)不变。

流体力学例题解答

流体力学例题解答

Z1
因为 Z1 Z 2 0

p1
u p u 1 Z 2 2 2 (1) 2g 水 2g
2
2
u1 umax
u2 0
(1)式整理为
umax 2g
2

p 2 p1

(2)
4) 由流体静力学可知,选取等压面A-A1, B-B1, C-C1,如图所示,设高度为h 分别列等压面左右两边的流体平衡公式,可得 A A1 C B B1 C1 h 等压面A-A1
4
昼夜供水量: V
24 3600 Q 24 3600 0.00455 392.7m3
3
1 H 1 B H h 12 s i n 60 [ 2 ] 1 H H s i n60 s i n60 B 2 s i n60 s i n60 h H H 3.464m s i n60 2 s i n60 6 s i n60
由计算可知,重油在40℃时流动比在10 ℃时流动的水头损失小。
例题 4-2 某厂自其高位水池加装一条管路,向一个新建的居民点用水池供水,如 图所示。已知H=40m,管径d=50mm,弯管l/R=0.5,是普通镀锌管(△
=0.4mm)。问在平均温度为20℃时,这条管路在一个昼夜中能供水多
少水量?
解:求供水量,即流量,须先求出流速。
求A B两点的压强差
图中1-1,2-2和3-3均为等压面,根据流体静压强计算公式, 可以逐个写出每一点的静压强,分别为
p1 p A 1 gh1 p2 p1 3 gh2 p3 p2 2 gh3 p4 p3 3 gh4 p B p4 1 g h5 h4
D 2

流体力学经典习题解答以及经典试卷及详细解答

流体力学经典习题解答以及经典试卷及详细解答

第1章 绪论1.1 若某种牌号的汽油的重度γ为7000N/m 3,求它的密度ρ。

解:由g γρ=得,3327000N/m 714.29kg/m 9.8m /m γρ===g1.2 已知水的密度ρ=997.0kg/m 3,运动黏度ν=0.893×10-6m 2/s ,求它的动力黏度μ。

解:ρμ=v 得,3624997.0kg/m 0.89310m /s 8.910Pa s μρν--==⨯⨯=⨯⋅ 1.3 一块可动平板与另一块不动平板同时浸在某种液体中,它们之间的距离为0.5mm ,可动板若以 0.25m/s 的速度移动,为了维持这个速度需要单位面积上的作用力为2N/m 2,求这两块平板间流体的动力黏度μ。

解:假设板间流体中的速度分布是线性的,则板间流体的速度梯度可计算为13du u 0.25500s dy y 0.510--===⨯ 由牛顿切应力定律d d uyτμ=,可得两块平板间流体的动力黏度为 3d 410Pa s d yuτμ-==⨯⋅1.4上下两个平行的圆盘,直径均为d ,间隙厚度为δ,间隙中的液体动力黏度系数为μ,若下盘固定不动,上盘以角速度ω旋转,求所需力矩T 的表达式。

题1.4图解:圆盘不同半径处线速度 不同,速度梯度不同,摩擦力也不同,但在微小面积上可视为常量。

在半径r 处,取增量dr ,微面积 ,则微面积dA 上的摩擦力dF 为du r dF dA2r dr dz ωμπμδ== 由dF 可求dA 上的摩擦矩dT32dT rdF r dr πμωδ==积分上式则有d 43202d T dT r dr 32πμωπμωδδ===⎰⎰1.5 如下图所示,水流在平板上运动,靠近板壁附近的流速呈抛物线形分布,E 点为抛物线端点,E 点处0d =y u ,水的运动黏度ν=1.0×10-6m 2/s ,试求y =0,2,4cm 处的切应力。

(提示:先设流速分布C By Ay u ++=2,利用给定的条件确定待定常数A 、B 、C )题1.5图解:以D 点为原点建立坐标系,设流速分布C By Ay u ++=2,由已知条件得C=0,A=-625,B=50则2u 625y 50y =-+ 由切应力公式du dyτμ=得du(1250y 50)dy τμρν==-+ y=0cm 时,221510N /m τ-=⨯;y=2cm 时,222 2.510N /m τ-=⨯;y=4cm 时,30τ= 1.6 某流体在圆筒形容器中。

流体力学答案解析

流体力学答案解析

流体力学答案解析题目:一不可压缩流体在水平管道内作稳定流动,管道截面由圆形逐渐扩大为方形,入口直径为d,出口边长为a。

已知入口流速为v1,入口处的压力为p1,求出口处的流速v2和压力p2。

解析:首先,根据连续性方程,流体在管道内的流速和截面积之间存在以下关系:A1v1 = A2v2其中,A1和A2分别为入口和出口的截面积。

由于管道截面由圆形变为方形,我们可以分别计算两个截面的面积。

入口截面积A1 = π(d/2)^2出口截面积 A2 = a^2将上述面积代入连续性方程,得到:π(d/2)^2 v1 = a^2 v2解得:v2 = (π(d/2)^2 v1) / a^2接下来,我们应用伯努利方程,该方程描述了流体在流动过程中速度、压力和高度之间的关系。

在水平管道中,高度不变,因此伯努利方程简化为:p1/ρ + v1^2/2 = p2/ρ + v2^2/2其中,ρ为流体的密度。

将v2的表达式代入伯努利方程,得到:p1/ρ + v1^2/2 = p2/ρ + (π(d/2)^2 v1)^2 /(2a^2ρ)化简得到:p2 = p1 + ρ(v1^2 - v2^2)/2将v2的表达式代入上式,得到:p2 = p1 + ρ(v1^2 - (π(d/2)^2 v1)^2 /(2a^2ρ))/2化简得到:p2 = p1 + (ρ/2)(v1^2 - (π(d/2)^4 v1^2) / (2a^2))进一步化简得到:p2 = p1 + (ρ/2)(v1^2(1 - (π(d/2)^4) / (2a^2)))至此,我们已经求得了出口处的流速v2和压力p2。

以下是对解题过程的详细解析:1. 连续性方程的应用:连续性方程是流体力学中的一个基本原理,描述了流体在流动过程中质量守恒的关系。

在本题中,由于流体是不可压缩的,因此在流动过程中质量守恒。

根据连续性方程,我们可以求出出口处的流速v2。

2. 伯努利方程的应用:伯努利方程是流体力学中的一个重要方程,描述了流体在流动过程中速度、压力和高度之间的关系。

流体力学例题与解答

流体力学例题与解答

0.6 pa V22 H 00 0 g 2g
当阀门关闭时,根据压强计的读数,应用流体静力学基本
12
方程求出H值
2.8 pa 2.8 98060 28(mH2 O) 代入到上式 H g 9806
0.6 p a 0.6 98060 V2 2 g H 2 9 . 806 2 . 8 20.78 (m/s) g 9806
18
(3)将流段AB作为隔离体取出,规定 坐标正方向,假定弯管 反力 Rx 和 R y 的方向,写 x 和 y 两个坐标方向的动量方 程: Fx Q(VBx VAx ) Fy Q(VBy VAy ) 代入题中的外力和流速 ,注意力和流速的正负 性
2 2 p A d A pB d B cos Rx Q(VB cos VA ) 4 4 2 pB d B sin R y Q(VB sin 0) 4 代入已知数据可求得 Rx 0.538 KN , R y 0.598 KN
2
p
5
p4 (5 4 )
【例】 如图所示测量装置,活塞直径d=35㎜,油的相 对密度d油=0.92 ,水银的相对密度dHg=13.6,活塞与缸壁无 泄漏和摩擦。当活塞重为15N时,h=700㎜,试计算U形管 测压计的液面高差Δh值。 【解】 重力使活塞单位面积上承受的压强为


Fz1 gV1
1 98001 4 2 2 4 61500 N
9
合力
2 F1 Fx2 F 1 z1
78400 2 61500 2
99640 N
作用线通过中心与铅垂线成角度 1 。 右部:

流体力学例题及答案

流体力学例题及答案

c0 u c 1 2 c 1 2 1 2( 1)
2 2 2
T0 1 2 1 Ma T 2
0 1 2 1 Ma 2
1 1
T c 2 2 T0 c0 1
2 0 1
Q Q 0.3 4.24m / s 1 1 A1 d12 0.32 4 4
Q Q 0.3 9.55m / s 1 1 A2 2 2 d 2 0.2 4 4
V2
例:三通管道
d1 200mm, d2 150mm, d3 100mm
平均速度为:
求: u3
1 2 2 F g (h1 h2 ) Q(V2 V1 ) 2
例 一铅直矩形闸门,已知 h1= 1 m,h2= 2 m,宽 b=1.5 m, 求总压力及其作用点。
b yC yD C D
A F B
h1
h2
h2 解 F pC A ghC A g (h1 ) bh2 2 9800 (1 2 ) 1.5 2 58800 N 58.8 kN 2 1 bh3 1 1.5 23 2 J Cx h2 12 yD yC (h1 ) 2 12 2.17m yC A 2 h2 2 1.5 2 (h1 ) bh2 2

例 空气在缩放管内流动,气流的滞止参数为p0 =106 Pa , T0 = 350 K,出口截面积 Ae =10 cm2,背压为 pb= 9.3105 Pa 。如果要求喉部的马赫数达到Ma1 = 0.6,试求喉部面积A1。
解 管内为亚声速流,出口压强等于背压:
pe pb 9.3105 Pa
p0 0 1.7317 kg/m3 RT0

流体力学流体动力学基础例题

流体力学流体动力学基础例题

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2024/10/12
6
【例】 有一贮水装置如图所示,贮水池足够大,当阀 门关闭时,压强计读数为2.8个大气压强。而当将阀门全 开,水从管中流出时,压强计读数是0.6个大气压强,试 求当水管直径d=12cm时,通过出口的体积流量(不计流动 损失)。
【解】 当阀门全开时列1-l、2-2截面的伯努利方程
当阀门关闭时,根据压强计的读数,应用流体静力学基本
试求管中流量qv。
【解】 首先计算1-1断面管路中心的压强。因为A-B为
等压面,列等压面方程得: Hg gh p1 gh1
p1 Hg gh gh1

p1
g
Hg
h h1
13.6 0.2 0.72 2
(mH2O)
列1-1和2-2断面的伯努利方程
z1
p1
g
V12 2g
z2
p2
g
V22 2g
H pa 0 0 pa 0.6 pa V22
g
g
2g
2024/10/12
1
方程求出H值
pa gH pa 2.8 pa则H 2.8 pa
g
2.8 98060 9806
28(mH 2O)
代入到上式
V2
2g
H
0.6 pa g
29.8062.8 0.698060 20.78(m/s)
9806
所以管内流量
qV
4
d
2V2
0.785 0.122 20.78 0.235(m3/s)
2024/10/12
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2024/10/12
3
【例】 水流通过如图所示管路流入大气,已知:U形
测压管中水银柱高差Δh=0.2m,h1=0.72m H2O,管径

《流体力学》课后习题详细解答

《流体力学》课后习题详细解答
克服轴承摩擦所消耗的功率为
1-8解:
或,由 积分得
1-9解:法一:5atm
10atm
=0.537 x 10-9x (10-5) x98.07 x 103= 0.026%
法二: ,积分得
1-10解:水在玻璃管中上升高度
h =
水银在玻璃管中下降的高度
H= mm
第二章流体静力学
2-1解:已知液体所受质量力的x向分量为–a ,z向分量为-g。液体平衡方程为
重心C位于浮心之上,偏心距
沉箱绕长度方向的对称轴y轴倾斜时稳定性最差。浮面面积A=15m2。浮面关于y
轴的惯性矩和体积排量为
定倾半径
可见, >e,定倾中心高于重心,沉箱是稳定的。
第三章流体运动学
3-1解:质点的运动速度
质点的轨迹方程
3-Байду номын сангаас解:
由 和 ,得

3-3解:当t=1s时,点A(1,2)处的流速
线速度u = 0r,速度环量
(2)半径r+dr的圆周封闭流线的速度环量为

忽略高阶项2 0dr2,得d
(3)设涡量为 ,它在半径r和r+dr两条圆周封闭流线之间的圆环域上的积分为d 。因为 在圆环域上可看作均匀分布,得
将圆环域的面积dA=2 rdr代入该式,得
可解出 =2 + dr/r。忽略无穷小量 dr/r,最后的涡量
沉箱绕长度方向的对称轴y倾斜时稳定性最差。浮面面积A=15m2.浮面关于y轴的惯性矩和体积排量为
定倾半径
可见, ,定倾中心低于重心,沉箱是不稳定的。
(2)沉箱的混凝土体积
沉箱的重量
沉箱水平截面面积
设吃水深度为h,取水的密度 =1000kg/m3.浮力F等于重量G。有

流体力学习题解析

流体力学习题解析

第六章 粘性流体绕物体的流动6-1 已知粘性流体的速度场为k xz j xyz i y x u 22835-+=(m/s)。

流体的动力粘度μ=0.144Pa·s ,在点(2,4,-6)处σyy =-100N/m 2,试求该点处其它的法向应力和切向应力。

已知:y x u 2x 5=,z y x u 3y =,2z 8z x u -=,μ=0.144Pa·s ,σyy =-100N/m 2。

解析:在点(2,4,-6)处,有8010x==∂∂xy x u ,363y -==∂∂z x yu ,19216z =-=∂∂z x z u ;2052x ==∂∂x y u ,0x =∂∂z u,723y -==∂∂z y x u ,243y ==∂∂y x zu ,28882z -=-=∂∂z x u , 0z =∂∂y u ;1zy x s 2361923680iv d -=+-=∂∂+∂∂+∂∂=zu y u x u u 由div 322yyy μμσ-∂∂+-=y u p ,可得 Pa 976.66100236144.032)36(144.02div 322yy y=+⨯⨯--⨯⨯=--∂∂=σμμy u p ,则 Pa 592.66236144.03280144.02976.66div 322x xx -=⨯⨯-⨯⨯+-=-∂∂+-=u x u p μμσ Pa 336.34236144.032192144.02976.66div 322z zz -=⨯⨯-⨯⨯+-=-∂∂+-=u z u p μμσ Pa 488.7)2072(144.0)(xy yx xy -=+-⨯=∂∂+∂∂==yu xu μττ Pa 456.3)240(144.0)(yz zyyz =+⨯=∂∂+∂∂==zu y u μττPa 472.41)2880(144.0)(zx xz zx -=-⨯=∂∂+∂∂==xu z u μττ 6-2 两种流体在压力梯度为k xp-=d d 的情形下在两固定的平行平板间作稳定层流流动,试导出其速度分布式。

流体力学典型例题

流体力学典型例题

典 型 例 题 1 基本概念及方程【1-1】底面积A =0.2m ×0.2m 的水容器,水面上有一块无重密封盖板,板上面放置一个重量为G 1=3000N 的铁块,测得水深h =0.5m ,如图所示。

如果将铁块加重为G 2=8000N ,试求盖板下降的高度Δh 。

【解】:利用体积弹性系数计算体积压缩率:E p v v //∆=∆ )/(00B p p np E +=p 为绝对压强。

当地大气压未知,用标准大气压Pa p 501001325.1⨯=代替。

Pa A G p p 51011076325.1/⨯=+=Pa A G p p 52021001325.3/⨯=+=因 01/p p 和 02/p p 不是很大,可选用其中任何一个,例如,选用02/p p 来计算体积弹性系数:Pa B p p np E 9020101299.2)/(⨯=+=在工程实际中,当压强不太高时,可取 Pa E 9101.2⨯=512104827.6/)(///-⨯=-=∆=∆=∆E p p E p v v h hm h h 55102413.310604827--⨯=⨯=∆【2-2】用如图所示的气压式液面计测量封闭油箱中液面高程h 。

打开阀门1,调整压缩空气的压强,使气泡开始在油箱中逸出,记下U 形水银压差计的读数Δh 1=150mm ,然后关闭阀门1,打开阀门2,同样操作,测得Δh 2=210mm 。

已知a =1m ,求深度h 及油的密度ρ。

【解】水银密度记为ρ1。

打开阀门1时,设压缩空气压强为p 1,考虑水银压差计两边液面的压差,以及油箱液面和排气口的压差,有同样,打开阀门2时,两式相减并化简得代入已知数据,得所以有2 基本概念及参数【1-3】测压管用玻璃管制成。

水的表面张力系数σ=0.0728N/m ,接触角θ=8º,如果要求毛细水柱高度不超过5mm ,玻璃管的内径应为多少? 【解】由于因此【1-4】高速水流的压强很低,水容易汽化成气泡,对水工建筑物产生气蚀。

流体力学习题及答案

流体力学习题及答案
2-40一直径d=2m的圆柱体,长度 =1m,放置于α=60°的斜面上,一侧有水,水深h=1m,求此圆柱体所受的静水总压力。
题2-40图题2-41图
2-41油库侧壁有一半球形盖,直径为d=0.6m,半球中心在液面下的淹没深度H=2.0m,测压管中液面高出油库中液面的高度h=0.6m,石油重度为6867N/m3,试求液体作用在半球盖上的水平分力及铅垂分力。
2-18U形水银压差计中,已知h1=0.3m,h2=0.2m,h3=0.25m。A点的相对压力为pA=24.5kPa,酒精的比重为0.8,试求B点空气的相对压力。
题2-18图题2-19图
2-19一直立的煤气管,在底部的测压管中读数为h1=100mmH2O,在H=20m高处测得h2=115mmH2O。管外空气的重度γa=12.64N/m3,求管中静止煤气的重度。
1-8体积为5m3的水在温度不变的条件下,压力从1大气压增加到5大气压,体积减小了1L,求水的体积压缩系数和弹性系数值。
1-9某液体的动力粘度为0.045Pa·s,其比重为0.85,试求其运动粘度。
1-10某气体的重度为11.75N/m3,运动粘度为0.157cm2/s,试求其动力粘度。
1-11温度为20℃的空气在直径为2.5cm的管道中流动。在距管壁1mm处空气流速为3cm/s,试求:(1)管壁处的切应力;(2)单位管长的粘性阻力。
2-20图示封闭容器中有空气、油和水三种流体,压力表A读数为-1.47N/cm2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图;(2)求水银测压计中水银柱高度差。
题2-20图题2-21图
2-21三个U形水银测压计,其初始水银面如图A所示。当它们装在同一水箱底部时,使其顶边依次低下的距离为a=1m,水银的比重为13.6,试问三个测压计中的读数h1、h2、h3各为多少?

《流体力学》课后习题答案详解

《流体力学》课后习题答案详解

习题【1】1-1 解:已知:120t =℃,1395p kPa '=,250t =℃ 120273293T K =+=,250273323T K =+= 据p RT ρ=,有:11p RT ρ'=,22p RT ρ'= 得:2211p T p T '=',则2211323395435293T p p kPa T ''=⋅=⨯=1-2 解:受到的质量力有两个,一个是重力,一个是惯性力。

重力方向竖直向下,大小为mg ;惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上,大小为mg ,其合力为0,受到的单位质量力为01-3 解:已知:V=10m 3,50T ∆=℃,0.0005V α=℃-1根据1V V V Tα∆=⋅∆,得:30.000510VVV Tα∆=⋅⋅∆=⨯⨯1-4 解:已知:419.806710Pa p '=⨯,52 5.884010Pa p '=⨯,150t =℃,278t =℃得:1127350273323T t K=+=+=,G =mg自由落体: 加速度a =g2227378273351T t K =+=+=根据mRTp V=,有:111mRT p V '=,222mRT p V '=得:421251219.8067103510.185.884010323V p T V p T '⨯=⋅=⨯='⨯,即210.18V V = 体积减小了()10.18100%82%-⨯=1-5 解:已知:40mm δ=,0.7Pa s μ=⋅,a =60mm ,u =15m/s ,h =10mm根据牛顿内摩擦力定律:uT Ayμ∆=∆ 设平板宽度为b ,则平板面积0.06A a b b =⋅=上表面单位宽度受到的内摩擦力:1100.70.06150210.040.01T A u b N b b h b μτδ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力: 2200.70.061506300.010T A u b N b b h b μτ-⨯-==⋅=⨯=--/m ,方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力:12216384N τττ=+=+=,方向水平向左。

第十一章“流体力学”习题解答

第十一章“流体力学”习题解答

第十一章“流体力学”习题解答一、选择题1. (D) ;2. (C) ;3. (C) ;4. (a) ;5. (C) ;6. (B) ;7. (D) 。

二、计算题11.2.2解:由压强公式:11gh p p A ρ=-)(,'2221h h g p p h g p p B +∆=-∆=-ρρhg h g h h h g p p h g gh p gh p p p B A ∆-∆=∆--+-∆++-+=-ρρρρρρ')()()()(21212211用厘米水银柱高表示:cmHg h h p p B A 3.466.13/50506.13/=-=∆-∆=-也可以忽略管中水的重量,近似认为压强差为50cmHg 优点:车高雅差方便,压强计的高度不需太大。

11.2.3解:设游泳池长a=50m ,宽b=25m ,水深c=1.50m 。

如图所示,在h 深处,绕游泳池侧壁取高为dh 的面元,其面积为 dh b a ds )(2+=. ∵h 深处压强,gh p p o ρ+=不计大气压,gh p ρ= ∴此面元所受压力:ghdh b a dh b a gh dF ρρ)(2)(2+=+=.游泳池侧壁受的总压力62321065.15.18.910)2550()()(2⨯=⨯⨯⨯+=+=+=⎰gcb a hdh g b a F cρρ11.2.4解:24230/10664.610508.9106.13m N gh p p B ⨯=⨯⨯⨯⨯==--ρP11.2.6解:以容器为参考系,设它相对地的加速度为a 0. 在水深h 处取一体元,上、下底面积为ds ,高为dh ,质量dm =ρdsdh .受力情况如图所示,其中,dma 0为惯性力.规定向上为正,由力的平衡方程,有dh a g dp a g dm pds ds dp p )(,0)()(00+=∴=+--+ρh a g p p dh a g dp hpp )(,)(000++=+=⎰⎰ρρ⑴容器自由下落,00,p p g a =∴-=⑵容器加速上升,h a g p p a a )(,00++=∴=ρ ⑶容器加速下降,h a g p p a a )(,00-+=∴-=ρ11.2.7解:取图示d θ对应的柱面,其面积为bad θ,所受压力θθρbad a h g p dF ]sin ([0++=方向如图示,取图示坐标o-xy,θθθρθθθρsin )]sin ([cos )]sin ([00bad a h g p dF bad a h g p dF y x ++=++=)(]2/|sin 02/|sin )[(]sin sin cos )[(21022102/02/00ga gh p ab ga gh p ab d ga d gh p ab F x ρρπθρπθρθθρθθρππ++=++=++=⎰⎰)(]02/|2sin 2/0|cos )[()2cos 1(sin )[(4041402/0212/00ga gh p ab ga ga gh p ab d ga d gh p ab F y ρρπθρρπθρθθρθθρππππ++=-++=-++=⎰⎰y总压力大小:22y x F F F +=方向:总压力作用线过坐标原点,与柱面垂直,且与x 轴夹角gagh p ga gh p tgF F tgxy ρρρραπ104011++++==--总压力作用点:总压力作用线与柱面的交点。

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以低位水池水面为基准面O-O,取过水断面1-1及2-2,如图。列出伯努利方程:
H
pa


2 1 v1
2g
0
pa


2 v2 2
2g
h f hr
由已知条件可知,v1=v2≈0 ∴H=hf+hr
管道进口的局部阻力系数 90°圆弯管 闸板阀 (全开) 管道 出口
即: 故:
ξ1=0.5 ξ2=0.294*2=0.588 ξ3=0.1 ξ4=1.0
将上式逐个代入下一个式子
pB pA 1gh1 3 gh2 2 gh3 3 gh4 1g h5 h4
整理后得A,B两点的压强差
p A pB 1 g h5 h4 3 gh4 2 gh3 3 gh2 1 gh1
9806 0.5 0.3 133400 0.3 7850 0.2 133400 0.25 9806 0.6 67867 Pa
由图可看出,
x
H h 3 1 2.31m tan 60 tan 60
根据力矩平衡: 当闸门刚刚转动时,力P、T对铰链A的力矩代数和应为零。即
M A Pl Tx 0
T Pl 50 .92 3.464 76 .36 KN x 2.31
[例题3.1] 物体绕流如图所示,上游无穷处流速 u 4.2m / s , 压强为 p 0 的 水流收到迎面物体的阻碍后,在物体表面上的顶冲点S处的流速减至零, 压强升高,称S点位滞流点或驻点。 求点S处的压强。
ps 0.9mH2 0 8.83kPa
故,滞流点S处的压强
[例题3.2]
在D=150mm的水管中,装一带水银压差计的毕托管,用来测量管轴心处 的流速,如下图所示,管中流速均速V为管轴处流速u的0.84倍,如果 1、2两点相距很近而且毕托管加工良好,不计水流阻力。求水管中的流 量。
解: 1) 取管轴线设置水平基准面,过水断面1-1, 2-2经过1、2两点并垂直于流向。 2)水流经1、2两点时没有能量损失, 基准面 3)列出1点到2点的无粘性流体伯努利方程:
Z1
因为 Z1 Z 2 0

p1
u p u 1 Z 2 2 2 (1) 2g 水 2g
2
2
u1 umax
u2 0
(1)式整理为
umax 2g
2

p 2 p1

(2)
4) 由流体静力学可知,选取等压面A-A1, B-B1, C-C1,如图所示,设高度为h 分别列等压面左右两边的流体平衡公式,可得 A A1 C B B1 C1 h 等压面A-A1
习题1-1
一底面积为40cm*45cm,高1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜面向下 作匀速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚度1mm,斜坡角θ=22.62°,由木 块所带动的油层的速度呈直线分布,求油的粘度
θ
解:木块重量沿斜坡分力 F与剪切力 T 平衡时,匀速下滑
m g sin T A
由计算可知,重油在40℃时流动比在10 ℃时流动的水头损失小。
例题 4-2 某厂自其高位水池加装一条管路,向一个新建的居民点用水池供水,如 图所示。已知H=40m,管径d=50mm,弯管l/R=0.5,是普通镀锌管(△
=0.4mm)。问在平均温度为20℃时,这条管路在一个昼夜中能供水多
少水量?
解:求供水量,即流量,须先求出流速。
40 ℃ 的雷诺数为:
重油的流动状态均为层流,有达西公式可得相应的沿程水头损失为:
l V 2 64 l V 2 64 1000 0.9712 h f1 1 88.1m油柱 d 2 g Re1 d 2 g 116.5 0.3 2 9.8 l V 2 64 l V 2 64 1000 0.9712 h f 2 2 5.28m油柱 d 2 g Re2 d 2 g 1942 0.3 2 9.8
p A p1 水 (h h) p A1
等压面B-B1
(3)
pB p A1 水银h pB1
等压面C-C1
(4)
pC pB1 pC 1 p2 水 h
联立等式(3)、 (4)、 (5)可得
p2 p1= ( 水银- 水 )h
(5)
(6)
5)将式(6)代入式(2)可得:
u p
S
解:设滞流点S处的压强为Ps,粘性作用可以忽略。 根据通过S点的流线上伯努利方程,有:
ps u 2 s u2 z zs 2g 2g p

z z s
ps
代入数据,可得:
u2 u2 s 4.22 0.9m 2 g 2 g 2 9.8 p
4
昼夜供水量: V
24 3600 Q 24 3600 0.00455 392.7m3
D 2
(8)
[例题3.3]
某污水处理厂从高位水池引出一条供水管路AB,如图所示。 已知:流量Q=0.04米3/秒;管径D=300mm;压力表读数 pB=9.8 ×104pa,高度H=20m。求水流在管路AB中水头损失?
解:选取水平基准面O-O,过水断面1-1、2-2。设单位重量的水自 断面1-1沿管路AB流到B 点,
du dy

m gsin 5 9.8 sin 22.62 0.1047 ( Pa s) u 1 A 0.4 0.45 0.001
例题2-1
h4 =300mm 如图所示,已知 h1 600mm h2 250mm,h3 200mm,
3 3 3 h5 =500mm 1 1000 kg m ,2 800 kg m ,3 13598 kg m
2 9.8 40 v 2.316(m/s) 4000 0.036 2.188
2.316 0.05 5 Re 1 . 15 10 0.01007 10 4 vd
由△/d及Re,返回查莫迪图,管中流动确实属于过渡区,并且λ的取值 也是合适的。
管中流量: Q Av 0.05 2 2.316 0.00455 m 3 s
u max
2g
h

( 水 银 - 水 )
2 9.8
0.02 (133280 9800 ) 2.22 m / s (6) 9800
6)由此可得管中流速均速V V=0.84umax=0.84×2.22=1.87 水管中的流量为
m/s
(7)
3.14 0.152 Q VA 1.87 1.87 0.033m 3 / s 4 4
例题2-2
如图所示为烟气脱硫除尘工程中的气水分离器,其右侧装一个水银U 型测压管,量得△h=200mm,此时分离器中水面高度H为多少?
解:分离器中水面处的真空度为
pV Hg h 133280 0.2 26656 Pa
自分离器到水封槽中的水,可以看成是静止的,在A、B两点列出 流体静力学基本方程:

则可列出伯努利方程:
z1+
p1


1v12
2g
=z 2+
p2


p1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2v 2 2
2g
+ hl
因为:z1=H=20米,z2=0,

0
p2


pB


49000 5米 9800
v2=Q/A=1.92米/秒 取α1=α2=1,v1=0 则:20 + 0 + 0 = 0 + 5 + 1.922/19.6 + hl 故 hl=14.812(米)
例题 4-1
在长度l=1000m、直径d=300mm的管路中输送重度为9.31kN/M3
10 的重油,其重量流量为G=2300kN/h,求油温分别为
℃(
2/s)和 25cm
2/s)时的水头损失? G 2300 3 油温 40 ℃ ( 1.5cm Q 0.0686m S 解:管中重油的体积流量为 9.31 3600
3
1 H 1 B H h 12 s i n 60 [ 2 ] 1 H H s i n60 s i n60 B 2 s i n60 s i n60 h H H 3.464m s i n60 2 s i n60 6 s i n60
求A B两点的压强差
图中1-1,2-2和3-3均为等压面,根据流体静压强计算公式, 可以逐个写出每一点的静压强,分别为
p1 p A 1 gh1 p2 p1 3 gh2 p3 p2 2 gh3 p4 p3 3 gh4 p B p4 1 g h5 h4
1 2 3 4 2.188
v2 v2 H h f hr ( ) (4000 2.188) d 2g 2g
l
管道的相对粗糙度 △/d= 0.4/50=0.008,假定此管中流动属于过渡区,查 莫迪图,暂取λ=0.036 可得:
0 0
pa

H H pV
pB

pa

pa pV

故: H


26656 2.72m 9800
例题2-3
如图所示,倾斜闸门AB,宽度B为1m(垂直于图面),A处为铰链轴,整个 闸门可绕此轴转动。已知水深H=3m,h=1m,闸门自重及铰链中的摩擦力 可略去不计。求升起此闸门所需垂直向上的力。
解:就平面壁来说,其左、右两侧都承受P0的作用,互相抵消其影响,总压力为
P hc A
H H B 2 s i n60 1 3 9800 3 1 2 s i n60 50922 N
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