《流体力学》课后习题答案

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1、习题【1】1-1解:已知:℃,,℃,据,有:,得:,则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0重力:G=mg惯性力:F=-mg自由落体:加速度a=g1-3解:已知:V=10m3,℃,℃-1根据,得:1-4解:已知:,,℃,℃得:,根据,有:,得:,即体积减小了1-1解:已知:,,a=60mm,u=15m/s,h=10mm根据牛顿内摩擦力定律:设平板宽度为b,则平板面积上表面单位宽度受到的内摩擦力:/m

2、,方向水平向左下表面单位宽度受到的内摩擦力:/m,方向水平向左平板单位宽度上受到的阻力:,方向水平向左。τ2τ11-2解:,,u=0.25m/s根据,有:1-3解:℃,d=2.5cm=0.025m,=0.001m,u=3cm/s=0.03m/s设管段长度l,管段表面积:单位长度管壁上粘滞力:1-4解:,u=1m/s,,1-5解:,,,,根据牛顿内摩擦定律,切应力:小微元表面积:小微元受到的粘滞力:小微元粘滞力的力矩:圆锥体所受到的合力矩:习题【2】2-1解:,hABhB2-2解:,,2管中为空气部分近似的为各点压强相等。1有:2-

3、3解:,,根据真空表读数,可知M点相对压强1-2是等压面12有:2.4解:如图1-2是等压面,3-4是等压面,5-6段充的是空气,因此,6-7是等压面,建立各点的压强:y12576zx34联立有:联立有:有:2-5解:,,22-6解:,1①1-2是等压面x②为空气,则可以忽略2-7解:,,有:2-16解:,,绘制压强分布图ρg(h1-h)时,作用于挡板的压力的作用点距离池底的距离:ρgh1轴位于作用点下方,即可自动开启即时,即可自动开启。2-17解:,,,图解法1:绘制压强分布图压力分为两部分:作用方向垂直于闸门指向右。作用点:作

4、用方向垂直于闸门指向右。作用点:总压力大小:总压力作用方向垂直于闸门指向右。根据合力矩定理:有作用点:xxyyP1ρgh2ρgh1P2S2S1ρg(h1-h2)图解法1图解法2图解法2:绘制压强分布图左侧:作用方向垂直于闸门指向右。作用点:作用方向垂直于闸门指向左。作用点:总压力大小:总压力作用方向垂直于闸门指向右。根据合力矩定理:有作用点:2-18解:总压力大小为:压力作用点距离形心C的距离为:将,,带入,有:总压力对轴的力矩:M与hc无关。2-20解:,,绘制压强分布图,压强分布图为一个矩形ρg(h1-h2)总压力大小:总压力

5、的作用点距离转轴N点距离:把挡板关紧需要施加给转轴的力矩:2-21解:,,绘制压强分布图ρg(h1+h2)ρgh1ρgh1作用在AB板上的压力大小:作用方向水平向右作用在BC板上的压力大小:作用方向垂直于BC面,与水平方向成45°夹角,向右。折板ABC受到的静水总压力:总压力大小:2-22解:,,绘制压强分布图xyρgh平面AB所受水的压力:压力作用点距离B点距离:作用方向:垂直于AB面指向左。支杆的支撑力T的作用点D距离B点距离:平面AB静止,则对于B点的合力矩为0有:有:2-24解:,,,液面上的相对压强:相对压强为0的自由液

6、面距离液面距离:绘制压强分布图h2h1ρgh2ρgh1hy作用于AB面上的压强大小:作用点距离B点的距离:2-25解:PzPzPz2-26解:,,绘制水平作用力的静水压强分布图,闸门AB受到垂直分力的压力体ρghPxPzBA闸门AB受到的水平压力:水平分力方向:水平向右压力体的体积:闸门AB受到的垂直分力:垂直分力方向:竖直向上闸门AB受到的总压力:压力作用方向和水平方向角度:方向指向右习题【3】3-6解:,,以过2-2断面为基准面,忽略能量损失,列1-1,2-2断面能量方程:11(注:)22根据连续性方程:3-8解:,,列A、B

7、点的能量方程:压差计测定:则:圆管流动中最大流速在管轴处,即为A点流速平均流速:流量:3-9解:,,阀门关闭时列1-1,2-2断面能量方程:阀门打开时列1-1,2-2断面能量方程:联立方程得到:流量:3-12解:,,,以1-1断面为基准面,忽略能量损失,列1-1,2-2断面能量方程:22根据压差计:11根据连续性方程:代入能量方程,有:流量:3-15解:,,,,以地面为基准面,列1-1,2-2断面能量方程:基准面2211根据压差计:根据连续性方程:代入能量方程:流量:3-19解:,,,,水泵扬程:电动机功率:3-20解:,,Fyx

8、331122以1-1,2-2,3-3断面间流体为控制体,建立x-y坐标系受力分析:由于自由射流,流体为无压流,不考虑重力,控制体只受到平面对流体的作用力F。列x轴方向动量方程:列y轴方向动量方程:流速:则:流体对平面的作用力大小为1.97kN,方向

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