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时间:2019-07-01
《[工程流体力学(水力学)] 禹华谦1-5章习题解答》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第一章绪论1-1.20℃的水2.5m3,当温度升至80℃时,其体积增加多少?[解]温度变化前后质量守恒,即又20℃时,水的密度80℃时,水的密度则增加的体积为1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度增加15%,重度减少10%,问此时动力粘度增加多少(百分数)?[解]此时动力粘度增加了3.5%1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为,式中、分别为水的密度和动力粘度,为水深。试求时渠底(y=0)处的切应力。[解]当=0.5m,y=0时1-4.一底面积为45×50cm2,高为1cm的木块,质量为5kg,沿涂有润滑油的斜
2、面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s,油层厚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1-5.已知液体中流速沿y方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律,定性绘出切应力沿y方向的分布图。[解]第二章流体静力学2-1.一密闭盛水容器如图所示,U形测压计液面高于容器内液面h=1.5m,求容器液面的相对压强。[解]2-2.密闭水箱,压力表测得压强为4900Pa。压力表中心比A点高0.5m,A点在液面下1.5m。求液面的绝对压强和相对压强。[解]2-3.多管水银测压计
3、用来测水箱中的表面压强。图中高程的单位为m。试求水面的绝对压强pabs。[解]2-4.水管A、B两点高差h1=0.2m,U形压差计中水银液面高差h2=0.2m。试求A、B两点的压强差。(22.736N/m2)[解]2-5.水车的水箱长3m,高1.8m,盛水深1.2m,以等加速度向前平驶,为使水不溢出,加速度a的允许值是多少?[解]坐标原点取在液面中心,则自由液面方程为:当时,,此时水不溢出2-6.矩形平板闸门AB一侧挡水。已知长l=2m,宽b=1m,形心点水深hc=2m,倾角=45,闸门上缘A处设有转轴,忽略闸门自重及门轴摩擦
4、力。试求开启闸门所需拉力。[解]作用在闸门上的总压力:作用点位置:2-7.图示绕铰链O转动的倾角=60°的自动开启式矩形闸门,当闸门左侧水深h1=2m,右侧水深h2=0.4m时,闸门自动开启,试求铰链至水闸下端的距离x。[解]左侧水作用于闸门的压力:右侧水作用于闸门的压力:2-8.一扇形闸门如图所示,宽度b=1.0m,圆心角=45°,闸门挡水深h=3m,试求水对闸门的作用力及方向[解]水平分力:压力体体积:铅垂分力:合力:方向:2-9.如图所示容器,上层为空气,中层为的石油,下层为的甘油,试求:当测压管中的甘油表面高程为9.1
5、4m时压力表的读数。[解]设甘油密度为,石油密度为,做等压面1--1,则有2-10.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2-11.有一盛水的开口容器以的加速度3.6m/s2沿与水平面成30o夹角的斜面向上运动,试求容器中水面的倾角。[解]由液体平衡微分方程,,在液面上为大气压,2-12.如图所示盛水U形管,静止时,两支管水面距离管口均为h,当U形管绕OZ轴以等角速度ω旋转时,求保持
6、液体不溢出管口的最大角速度ωmax。[解]由液体质量守恒知,I管液体上升高度与II管液体下降高度应相等,且两者液面同在一等压面上,满足等压面方程:液体不溢出,要求,以分别代入等压面方程得:2-13.如图,,上部油深h1=1.0m,下部水深h2=2.0m,油的重度=8.0kN/m3,求:平板ab单位宽度上的流体静压力及其作用点。[解]合力作用点:2-14.平面闸门AB倾斜放置,已知α=45°,门宽b=1m,水深H1=3m,H2=2m,求闸门所受水静压力的大小及作用点。[解]闸门左侧水压力:作用点:闸门右侧水压力:作用点:总压力大
7、小:对B点取矩:2-15.如图所示,一个有盖的圆柱形容器,底半径R=2m,容器内充满水,顶盖上距中心为r0处开一个小孔通大气。容器绕其主轴作等角速度旋转。试问当r0多少时,顶盖所受的水的总压力为零。[解]液体作等加速度旋转时,压强分布为积分常数C由边界条件确定:设坐标原点放在顶盖的中心,则当时,(大气压),于是,在顶盖下表面,,此时压强为顶盖下表面受到的液体压强是p,上表面受到的是大气压强是pa,总的压力为零,即积分上式,得,2-16.已知曲面AB为半圆柱面,宽度为1m,D=3m,试求AB柱面所受静水压力的水平分力Px和竖直分
8、力Pz。[解]水平方向压强分布图和压力体如图所示:2-17.图示一矩形闸门,已知及,求证>时,闸门可自动打开。[证明]形心坐标则压力中心的坐标为当,闸门自动打开,即第三章流体动力学基础3-1.检验不可压缩流体运动是否存在?[解](1)不可压缩流体连续方程(2)方程左面项;;(
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