流体力学课后作业4

流体力学课后作业4

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时间:2018-09-26

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1、1.Apressureof20psiismeasuredatadepthof20ft.Calculatethedensityoftheliquidifp=0onthesurface.解:1psi=6.895kPa而1ft=304.8mm根据P=ρgh得:ρ=P/gh=6.895×103/(9.8×0.3048)=2.308×103kg/m32Avacuumof31kPaismeasuredinanairflowatsealevel.Findtheabsolutepressurein:(a)kPa(b)mmH

2、g(c)psi(d)ftH20(e)in.Hg解:根据P=P’-Pa得:P’=P+PaP’=101.325-31=70.325kPa因为1mmHg=133.33Pa所以得:P’=70.325kPa=70325/133.33=527.45mmHg因为1psi=6.895kPa,所以70.325/6.895psi=10.20psi因为1mmH2o=9.807Pa所以P’=70.325/(304.8×9.807)=22.97ftH2O70kpa=20.77in.Hg3.Thewaterlevelissameint

3、heclosuretank,tube1,pipe3,and4.Pipe1canfluctuate,soastoadjustthewaterpressureinthebank.If(1)tube1declineinacertainheight,(2)tube1riseinacertainheight.Trytoillustratewhichisthehighestlevel,whichisthelowestlevel,andwhicharethesamelevelateachtime.解:在升降前有:P2=P

4、4=Pa在变化前后都有:h1=h3h2=h4筒一下降一定的高度,此时水箱中的水流向筒中,以保持h1=h3.有液面2.3.4均下降,而液面1下降的高度与液面3下降高度相同,但小于筒下降的高度。由于筒下降,水箱中的空气被扩充,则有:P2<Pa=0又PA=P2+ρga得PA=0+ρgb=ρgb推出PA/ρg=P2/ρg+aPA/ρg=b因为P2<0所以b<ah3<h2所以h2=h4>h1=h3筒一上升一定的高度。同理可得:相反的b>ah3>h2有h1=h3>h2=h44.Inordertoaccuratelyme

5、asurethepressuredifferencebetweenAandBintheliquidwithdensityof,amicromanometerwasdesignedspeciallyasshowninthefigure.Trytodeterminetherelationshipbetweenand’,andthepressuredifferencebetweenAandB.依题意有:从1-1面的静压相等可知PA-ρgH=PB-ρ’gH可得:PA-PB=ρgH-ρ’gH=gH(ρ-ρ’)由于1面

6、和3面中间是空气,则P1=P2由2-2平面的静压相等可得:PB-ρ’gb=PB-ρg(h1+h2)又b=a+h2+h1所以推出ρ’gb=ρg(b-a)进一步得:ρ’=ρ(b-a)/b将ρ’=ρ(b-a)/b代入PA-PB=ρgH-ρ’gH得:PA-PB=ρagH/b5.Therewasaflatrectangularmetalgatesupportedwith3beamsontheoppositesurfacetowater,theheightofgateandthedepthofwateraresamea

7、sh=3m.Calculatethelocationsofbeamswhichareuniformityinforce.解:作闸门的压强分布图如图右,将其面积分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分。各梁的位置分别为闸门各部分AE、EG、GB受力的压力中心D1、D2和D3A△ABC=1/2ρgh×h=1/2×103×9.807×32=44.13×103N/mA△AEF=1/3A△ABC=1/2ρgyE×yE=1/3×44.13×103=1/2×103×9.807y2E得:yE=1.73m由A△AGH=2/3A△ABC=1/2ρ

8、gyG×yG=1/2×103×9.807y2G得yG=2.449m△yGE=yG-yE=2.449-1.73=0.719m△yBG=yB-yG=3-2.449=0.551my1=2/3yE=2/3×1.73=1.15m对梯形EFHG分成矩形和三角形,根据合力距定理有:1/2△yGE(△yGE×ρgyE)+2/3△yGE(1/2△yGE×ρgyGE)=AEFHG(y2-yE)化简代入数据得:y2=2.11m同理解得

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