工程流体力学课后答案 第三章 流体动力学基础

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1、第3章流体动力学基础3.1解：3.2解：（1）（2）二元流动（3）恒定流（4）非均匀流3.3解：3.4解：3.5解：（1）（2）3.6解：渠中：管中：3.7解：以过A点的水平面为等压面，则可以看出：，水将从B点流向A点。或：解得水头损失为：，水将从B点流向A点。3.8解：1－1、2－2、3－3为等压面。由左边：由右边：且：因为：则：解得：或直接由公式：求。3.9解：以过2—2断面渠底处的水平面为基准面0—0，对1—1和2—2过水断面列能量方程：3.10解：（1）阀门关闭时，对1－1和2－2列能量方程：得：（题意理解一：是整个管路的水头损

2、失）阀门开启时，对1－1和3－3列能量方程：（2）（题意理解二：是至压力表断面的管路水头损失）阀门开启时，对1－1和2－2列能量方程：（2）3.11解：对1－1和2－2断面列能量方程：或：3.12解：以过管轴线的水平面为基准面0—0，对1—1和2—2列能量方程：3.13解：集流器外大气中取断面1－1与玻璃管处断面2－2列伯努利方程3.14解：对1－1和2－2断面列能量方程：3.15解：对1－1和2－2列能量方程:3.16解：对1-1和2-2列能量方程：对1-1和2-2列动量方程：答：渐变段镇墩上所受到轴向推力为392.06kN，方向水平

3、向右。3.17解：x方向：y方向：射流对平板的作用力与R互为反作用力，大小相等，方向相反。3.18解：列水平方向的动量方程：答：每个闸墩所受的水平推力为98.2kN，方向水平向左。3.19解：对1－1和2－2列能量方程：对1－2之间的水体列动量方程：方向：方向：为负，说明实际Fy方向与假设方向相反，方向铅直向下。则：与水平方向夹角：水流对弯管的动水压力为3.57kN，方向与图示方向相反。3.20解：（1）求船的推进力取船内流管的全部内壁轮廓为控制体，进水速度为船只的行进速度：水泵对于水的推力，也就是水对于船的反作用力，即船的推进力，可用

4、动量方程求解：（2）求船的推进效率推进装置的输出功率为：推进装置的输入功率为：推进装置的效率为：3.21解：（1）计算叶片对水流的作用力取1－1、2－2断面之间水体为脱离体，如图所示取、坐标轴。由于1－1、2－2断面在同以水平面上，因此位置相同，又压强均为大气压强（相对压强）。故能量方程可得。由于叶片对称，方向无作用力；设叶片对脱离体的作用力为，写方向的动量方程：所以由上式可知：因为，时，则（2）平板时，所以则此时可见，曲面叶片上受到的最到作用力为平板所受作用力的2倍，这也是水力机械叶片为什么做成曲面叶片的原因。（3）当弯曲叶片以速度向

5、右移动时，前面表达式应该改成：3.22解：取渐变流1－1和C－C断面以及液流边界所包围的封闭曲面为控制面，作用在控制面上的表面力有两渐变流过水断面上的动水压力和，闸门对水流的作用力以及渠底支撑反力。质量力有重力。在方向建立恒定总流动量方程：式中：（连续性方程）取则：因水流对闸门的冲击力R与R’为一对作用力与反作用力，故令又故R有极大值，为：3.23解：（1）求管中流速（2）计算作用于断面1-1与3-3上动水总压力：因两侧叉管直接喷入大气，故,（3）令管壁对水体的反作用力在水平和铅垂方向的分力为Rx及Ry(如图)，对管中水流沿x、y方向分

6、别写动量方程式x方向：为负，说明实际Rx方向与假设方向相反，方向水平向右。y方向：管壁对水流的总作用力：水流对管壁的总作用力：，方向水平向左。