(完整版)华科船舶流体力学习题答案

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习题二

2.1 设质量力2

2

2

2

2

2

f ()()()y yz z z zx x x xy y =++++++++i j k 在此力场中,正压流

体和斜压流体是否可以保持静止?说明原因。 解:

22(22)(22)()0f y z i z x j x xy y k ∇⨯=-+-+++≠

333333

()2222220f f y z z x x y ⋅∇⨯=-+-+-=

固正压流体不能保持静止,斜压流体可以保持静止。

2.2 在自由面以下10m 深处,水的绝对压力和表压分别是多少?假定水的密度为1000kg 3

m -,大气压为101kpa 。 解: 表压为:

10p p p gh ρ=-==1000*9.81=98100pa. 绝对压力为:

10p p p =+=98100+101000=199100pa.

2.3 正立方体水箱内空间每边长0.6m,水箱上面装有一根长30m 的垂直水管,内径为25mm,

水管下端与水箱内部上表面齐平,箱底是水平的。若水箱和管装满水(密度为

1000kg 3

m -),试计算:(1)作用在箱底的静水压力;(2)作用在承箱台面上的力。 解: (1)p gh ρ==1000*9.8*(30+0.6)=300186pa (2) F gv ρ==1000*9.8*(0.216+0.015)=2264N.

2.4 如题图2.4所示,大气压力为a p =100kN 2m -,底部A 点出绝对压力为130kN 2

m -,问

压力计B 和压力计C 所显示的表压各是多少?

解:C 表显示:

1c A p p gh ρ=-=130-9.81*1=120.43kN 2m -

B 表显示:

2B A p p gh ρ=-=100+9.81*1*3=139.43kN 2m -

2.5 倾斜式微压计由贮液杯和倾斜管组成,如题图2.5所示,贮液杯内自由面上的压力为大气压力a p ,斜管接待测压力p(

p p g a a s ραα

-=-+

式中,a 为测压时斜管中液柱的读数;

s 为斜管的横截面积;0s 为贮液杯的横截面积;α为斜管的倾斜角。

证:由公式(2.4.1)得:

12()a p p g h h ρ-=+ (1)

又1h =0()sin a a α- 2h 0s =s 0()a a - 带入(1)式中得:

00()(1)sin sin a s

p p g a a s ραα

-=-+

2.7 潜艇内气压计读数为1p =800mmHg,汞测压计测到的水压读数为2p =400mmHg ,若海平面上汞测压计的大气压力为760mmHg,海水平均密度1026kg 3

m -

2.8 用题图2.8所示装置测量贮水旗A 的中心C 点处的压力,测得h ∆=60cm,经查发现管路中的空气没有排除,空气所占的位置如题图2.8所示,水的密度为1000kg 3

m -,水银的密度为13600kg 3

m -,试问这会带来多大的误差。

解:C 点实际压强:

110.8 1.50.6 1.7c a a p p g h g g g p g g

ρρρρρρ=+∆-++=++

测量值:,

0.6c a p p g ρ=+

实际值:11

0.6 1.7g g

h ρρρ+'∆=

压力误差:

100%8.6%c

c c

p p p '-⨯=- h ∆相对误差为:

100%17.6%h h h

'

∆-∆⨯=-'∆ 2.10 如题图2.10所示,圆柱容器内装水,高度为600mm,再装密度为800kg 3

m -油,油层高度为900mm,油面以上的压力为20kpa 的空气,求作用于圆柱容器侧面上的压力中心的位

置。

解:取如图坐标系: 上半圆面形心深度为:

140.93c r

h π

=-

=0.6452m

下半圆面形心深度为:

240.93c r

h π

=-

=1.1548m 1c h 处的压强为:510.210cr p gh ρ=⨯+油=25065.1pa

2c h 处的压强为:524r

0.2100.9g

29562.63p g pa ρρπ

=⨯+⨯+=油 作用于侧面上的力为: F=12()p p s +=30.88kN

上半圆面,求压力中心:12

0.110.640.64520.64522

cp h r π

⨯=+

=0.6843m

422

0.111.1548 1.15482

cp r h r π

⨯=+

=1.1766m

11221122120.950()cp R h R h Rh p sh p sh h m

p p s

ϕϕϕ

ϕϕ+=+∴=

=+

2.11 船闸宽6m,关上两扇闸门正好形成120°角的人字形(见题图2.11),闸门高6m,下铰装在门底以上0.6m 处,上铰装在底面以上5.4m 处。当闸门一侧挡水深度在底部以上4.5m,另一侧为1.5m 时,求水的压力引起的闸门之间的作用力,以及两铰上的约束反力。

解:分析其中的一扇门,一侧压力

111c R gh s ρ==344kN

压力中心(1.73,1.5) m 另一侧 222c R gh s ρ==38.2kN 压力中心 (1.73,0.5) m (1) 以过铰接处垂线为轴

21

()2

l

M xl N N =+-∑=0

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