流体力学习题课(工程流体力学)课件.ppt

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1、1.一底面积为45x50cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚度1cm，斜坡角22.620(见图示)，求油的粘度。解：木块重量沿斜坡分力F与切力T平衡时，等速下滑2.某处设置安全闸门如图所示，闸门宽b=0.6m，高h1=1m，铰接装置于距离底h2=0.4m，闸门可绕A点转动，求闸门自动打开的水深h为多少米。解：当时，闸门自动开启将代入上述不等式得3.如图，，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m，求：单位宽度上得静压力及其作用点。解：作用点：合力h1h24.圆柱体,d=2m,h1=2m,h2=

2、1m求:单位长度上所受到的静水压力的水平分力和铅垂分力Pz=g(3/4)(d2)/4=10009.80.7522/4=23.09(kN)Px=g(h1/2)(h11)-g(h2/2)(h21)=g(h12-h22)/2=14.7(kN)解:d2d121215.管道中水的质量流量为Qm=300kg/s,若d1=300mm,d2=200mm,求流量和过流断面1-1,2-2的平均流速解:6.已知:d=200mmH=4.5mQ=0.1(m3/s)求:水流的总水头损失解:H2211选1-1与2-2两个断面间的流动将H=z1-z2和p1=p2=0及

3、V1=02=1.0则有7.水平面上的渐缩弯管如图所示。已知断面1处的压强为p1=98kpa，断面平均流速V1=4m/s，管径d1=200mm，d2=100mm，转角a=450。不计水头损失，求:水流作用于弯管上的力RyxP102P2yaV2V1211Rx解:取整个弯管段的水体为控制体，选取图示oxy坐标系，设管壁对水流的作用力为Rx，Ry（假定方向如图所示）由连续性方程,有列1-2伯努利方程RyxP102P2yaV2V1211RxRyxP102P2yaV2V1211Rx列X方向动量方程列Y方向动量方程代入有关数据得Rx=－2.328(kN)Ry=1.303(k

4、N)利用牛顿第三定律,可得到水流对管壁的作用力,并可求得合力及合力与X方向的夹角hcP0PcHR00xccz08.已知矩形平板闸下出流。已知闸门宽B=6m,闸门前水深H=5m,闸门后收缩断面水深，hc=1m,流量Q=30m3/s。不计水头损失，求:水流对闸门推力解:利用连续性方程,有选取图示断面0-0和断面c-c之间的水体作为控制体，设闸门对水流作用力为R,则X方向的动量方程为hcP0PcHR00xccz0代入数据,得水流对闸门的作用力,利用牛顿第三定律,有方向向右9.水由水箱经一喷口无损失地水平射出，冲击在一块铅直平板上，平板封盖着另一油箱的短管出口。两个

5、出口的中心线重合，其液位高分别为h1和h2，且h1=1.6m，两出口直径分别为d1=25mm,d2=50mm，当油液的相对密度为0.85时，不使油液泄漏的高度h2应是多大（平板重量不计）？解：建立水箱液面与喷口的能量方程，按照题意有，则水射流的速度为取图示射流边界为控制体，根据动量原理，平板对射流的作用力为此力即为射流对平板的作用力P1，此外，平板另一侧所受到的静止油液的总压力为P2，为保持平板对油箱短管的密封作用，须使平板在水平方向保持静止状态，根据水平方向力的作用情况，则有即10－3解：10.已知圆球绕力阻力D与球的直径d，来流速度U0，流体的密度、动力粘

6、度有关，试用定理推求阻力D的表达式。选d,U0,为独立基本量纲，可以组成5-3=2个π项写成量纲式按量纲和谐原理求指数，对11.渠道上设一平底单孔平板闸门泄流，上游水深H=3m，闸前水流行近流速V0=0.6m/s，闸孔宽度b=6m，下游为自由出流，闸门开度e=1.0m。今欲按长度比尺λl=10设计模型，来研究平板闸门的流量系数μ，试求：（1）模型的尺寸和闸前行进流速V0m；（2）如果在模型上测得某点的流量为Qm=81.5l/s，则原型上对应点的流量Q为多少？（3）闸门出流的流量系数μ为多少？解：（1）模型尺寸设计和闸前行近流速解题步骤因为闸孔出流主要作用力

7、是重力，所以按重力相似准则设计模型。模型的长度比尺为λl=10，则模型中的尺寸为上游水深闸孔宽度闸门开度重力相似准则条件下的流速比尺解题步骤所以（2）原型流量Q的计算重力相似准则条件下的流量比尺即原型上的流量为解题步骤（3）计算流量系数μ流量系数μ是常数，在原型和模型上都相同。根据平板闸门自由出流计算公式：由于行近流速很小，可以忽略不计H0=H，自由出流。即平板闸门闸孔出流的流量系数为0.56。联立求解得：所以，阻力或令则CD称为阻力系数，A为球在来流方向投影面积。12.已知图示混联管路各管段的沿程阻力系数管径，管长试求各管段流量。解：管路2与管路3并联故，由连

8、续性方程，得将基准面取在