冶金传输原理-动量传输-第2章-流体静力学--试题库.doc

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1、第2章流体静力学【题2-1】如图2-1所示，一圆柱体质量在外力的作用下压进容器中，当时达到平衡状态。求测压管中水柱高度H=？图2-1题2-1示意图解【题2-2】两个容器A、B充满水，高度差为a。为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两个容器相连，如图2-2所示。已知油的密度求两容器中的压强差。图2-2题2-2示意图解：（略）参考答案：【题2-3】如图2-3所示，直径的圆柱形容器自重1000N，支撑在距液面距离的支架上。由于容器内部有真空，将水吸入。若求支架上的支撑力F。图2-3题2-3示意图解:略【题2-4】如图2-4所示，由上下两个半球合成的圆球，直径d=2m,球中充满

2、水。当测压管读数H=3m时，不计球的自重，求下列两种情况下螺栓群A-A所受的拉力。（1）上半球固定在支座上；（2）下半球固定在支座上。图2-4题2-4示意图解：略【题2-5】矩形闸门长1.5m,宽2m(垂直于图面)，A端为铰链，B端连在一条倾斜角的铁链上，用以开启此闸门，如图2-5所示。量得库内水深，并标在图上。今欲沿铁链方向用力T拉起此闸门，若不计摩擦与闸门自重，问所需力T为若干？图2-5题2-5示意图解：略【题2-6】如图2-6所示测量装置，活塞直径油的密度，水银的密度，活塞与缸壁无泄露和摩擦。当活塞重为15N时，试计算U形管测压计的液面高差值。图2-6题2-6示意图解：重物使

3、活塞单位面积上承受的压强为列等压面1-1处的平衡方程解得为【题2-7】如图2-7所示为双杯双液微压计，杯内和U形管内分别装有密度和密度的两种不同液体，大截面杯的直径U形管的直径计算两杯内的压强差为多少？图2-7题2-7示意图解：列1-2截面上的等压面方程由于两边密度为的液体容量相等，所以代入上式得【题2-8】用双U形管测压计测量两点的压强差，如图2-8所示，已知图2-8题2-8示意图解：根据等压面条件，图中1-1、2-2、3-3均为等压面。可应用流体静力学方程式逐步推算。逐个将式子代入下一个式子，则所以【题2-9】已知密闭水箱中的液面高度测压管中的液面高度U形管中右端介质高度如图2

4、-9所示。试求U形管中左端工作介质高度为多少？图2-9题2-9示意图解：列1-1截面等压面方程，则列2-2截面等压面方程，则【题2-10】图2-10表示一个两边都承受水压的矩形水闸，如果两边的水深分别为试求每米宽度水闸上所承受的净总压力及其作用点的位置。图2-10题2-10示意图解：淹没在自由液面下深的矩形水闸的形心每米宽水闸左边的总压力为F1的作用点位置即F1的作用点位置在离底处。淹没在自由液面下深的矩形水闸的形心每米宽水闸右边的总压力为即F2的作用点位置在离底处。每米宽水闸上所承受的净总压力为假设净总压力的作用点离底的距离为h,可按力矩方程求得其值。围绕水闸底O处的力矩应该平衡

5、，即【题2-11】圆弧形闸门长圆心角半径如图2-11所示。若弧形闸门的转轴与水面齐平，求作用在弧形闸门上的总压力及其作用点的位置。图2-11题2-11示意图解弧形闸门的水深弧形闸门上总压力的水平分力垂直分力弧形闸门上的总压力总压力与z轴间的夹角为对圆弧形曲面，总压力的作用线一定通过圆心，由此可知总压力的作用点D距水面的距离为【题2-12】如图2-12所示的贮水容器，其壁面上有三个半球形盖，设试求作用在每个盖上的液体总压力。图2-12题2-12示意图解（1）盖底上所受到的力作用在底盖左半部分和右半部分的总压力的水平分力相等，而方向相反，故水平分力的合力为零。底盖上的总压力等于总压力的

6、垂直分力，实压力体，垂直分力向下。（2）顶盖上的总压力的水平分力亦为零，总压力等于总压力的垂直分力，虚压力体，垂直分力向上。（3）侧盖上总压力的水平分力为实压力体，垂直分力向下，垂直分力大小为故侧盖上总压力的大小与方向为总压力的作用线一定通过球心，与垂直线夹角为【题2-13】图2-13所示为一水箱，左端为一半球形端盖，右端为一平板端盖。水箱上部又一加水管。已知试求两端盖所受的总压力及方向。图2-13题2-13示意图解（1）右端盖是一圆平面，面积为其上作用的总压力有方向垂直于端盖水平向右。（2）左端盖是一半球面，分解为水平方向分力和垂直方向分力方向水平向左。垂直方向分力由压力体来求，

7、将半球面分成AB、BE两部分，AB部分压力体为ＡＢＣＤＥ０Ａ，即图中左斜线部分，记为VＡＢＣＤＥ０Ａ，它为实压力体，方向向下；BE部分压力体为BCDEB，即图中右斜线部分，记为VBCDEB，它为虚压力体，方向向上。因此总压力体为它们的代数和。VP正好为半球的体积，所以方向垂直向下。总作用力为合力通过球心与水平方向夹角为【2-14】扇形闸门，中心角α=45°,宽度B=1m（垂直于图面），可以绕铰链C旋转，用以蓄水或泄水（如图），水深H=3m，试确定水作用于此闸门上的总压