工程流体力学全试试题库.doc

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1、..六、根据题目要求解答下列各题1、图示圆弧形闸门AB(1/4圆),A点以上的水深H＝1.2m，闸门宽B=4m，圆弧形闸门半径R=1m，水面均为大气压强。确定圆弧形闸门AB上作用的静水总压力及作用方向。解：水平分力Px=pc×Ax=74.48kN铅垂分力Py=γ×V=85.65kN,H222静水总压力P=Px+Py,RAOP=113.50kN,Rtan=Py/Px=1.15∴=49°合力作用线通过圆弧形闸门的圆心。B。2、图示一跨河倒虹吸圆管，管径d＝0.8m，长l=50m，两个30折角、进口和出口的局部水头损失系

2、数分别为ζ1=0.2，ζ2=0.5，ζ3=1.0，沿程水头损失系数λ=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水头忽略不计，求通过倒虹吸管的流量Q。解：按短管计算，取下游水面为基准面，对上下游渠道内的计算断面建立能量方程2lvHhw()4R2g计算圆管道断面的水力半径和局部水头损失系数ARd/40.2m,0.220.51.01.9将参数代入上式计算，可以求解得到v4.16m/s,QvA2.091m3/s即倒虹吸管内通过的流量为2.091m3/s。3、某水平管路直径d1=7.5cm，末端连接一渐缩喷嘴通大气(如

3、题图)，喷嘴出口直径2d2=2.0cm。用压力表测得管路与喷嘴接头处的压强p=49kNm，管路内流速v1=0.706m/s。v1d1专业资料..求水流对喷嘴的水平作用力F(可取动量校正系数为1)解：列喷嘴进口断面1—1和喷嘴出口断面2—2的连续方程：得喷嘴流量和出口流速为：3QvA0.00314m11s1QR9.9m2v2As2P对于喷嘴建立x方向的动量方程2p1A1RQ(v2xv1x)1Rp3A3Q(v2v3)187.8Nx水流对喷嘴冲击力:F与R,等值反向。4、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b

4、＝1.5m，槽长L＝120m。进口处槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深h0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。解：i=（Z1-Z2）/L=0.0012Abh2.55mxb2h4.9mAR0.52mx1116CR64.06m2/sn0.5＝1.46m/sv=C(Ri)Q=vA=3.72m3/s。．已知一流动的速度场为：v22x=2xy+x，vy=x-y-y1，试证明该流动为有势流动，且存在流函数，并求速度势及流函数。vxvy解：（1）∵2x2x，yx则ωx=ωy=ωz

5、=0，流动为无旋流动，∴该流动为有势流动。vxvy又∵2y12y10，即流动为不可压缩流体的平面流动，xy∴该流动存在流函数。（2）∵22ddxdyvxdxvydy(2xyx)dx(xyy)dyxy∴速度势为：322222xyy(2xyx)dx(xyy)dyxyc232ddxdyvydxvxdy(x2y2y)dx(2xy11.dyxy专业资料..∵∴流函数为：3222x(xy12.d(2xyx)dyxyxycx3．如图所示，两圆筒内装的是水，用管子连接。2第一个圆筒的直径d1=45cm，其活塞上受力F1=320N，

6、密封气体的计示压强为981.0Pa；第二个圆筒的直径d2=30cm，其活塞上受力F2=490N，开孔通大气。若不计活塞重量，求平衡状态时两活塞的高度差h。F1解：P1PePa水ghA1F2P2PaA22d1A142d2A24∵P1P2∴F2F122ped2d1h440.402(m)水g3．已知：一闸门如图，h31=2m，h2=3m，h3=5m，闸门宽B=2m，γ1=9806N/m，γ332=12000N/m，γ3=46000N/m。求作用在AB板上的合力，以及作用在B点的合力矩。h1F11ghc1A11h1B980

7、612239224(N)解：2F2'1.gh1A29806232117672(N)F2''2.ghc120001.532108000(N)2A2F3460002.5(23)23.ghc3A31150000(N)F合F3F1F2115000039224108000885104(N)h3h1h2h2MBF3F1(h2)F2'F2''33235323115000039224(3)117672专业资料..3231080001488324.2(N.3m)专业资料..9.．图示为水自压力容器定常出流，压力表读数为10atm，H

8、=3.5m，管嘴直径D1=0.06m，D2=0.12m，试求管嘴上螺钉群共受多少拉力？计算时管嘴内液体本身重量不计，忽略一切损失。解：对容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程：2Pev1Hg2g2Pev12gH52101.0131029.83.5100045.77(m/s)22D10.06v2v145.7711.44(m/s)D20.12选管嘴表面和管嘴进出口断