《[工学]流体力学作业答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]流体力学作业答案.doc（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、例题1：如下图所示，一圆锥体绕自身轴线等速旋转，锥体与固定壁面间的距离为K，空隙全部被动力粘滞系数为的牛顿流体所充满。当旋转角速度为，锥体底部半径为R，高为H，求作用于圆锥的阻力矩。解：M=而;故：M=例题2：涵洞进口处，装有与水平线成600倾角而边长为1m的正方形平板闸门（AB=1m），求闸门所受静水总压力的大小及作用点。解：坐标只能建在水面上。矩形和圆形的和值矩形： 圆形： 例题3：一直立矩形闸门，用三根工字梁支撑，门高及上游水深H均为3m,把此闸门所受静水压强分布图分为三等份，每根工字梁分别设在这三等份的重心，求三个工字梁的位置？解：设静水压力分布图的面积为A，则每一等份为A/3。例题4
2、：矩形闸门可绕铰轴转动，求证a时，闸门在水压力的作用下可以自动开启。解：当作用点在铰的上方时，闸门在水压力的作用下可以自动开启。首先求临界状态时即作用点在铰上的，设闸门宽为B， ，所以只有当a时，闸门在水压力的作用下可以自动开启。例5：倾角的矩型闸门AB，上部油深，下部水深，求作用在闸门上每米宽度的总压力及其作用点。解：以B点为转轴，应用合力矩求作用点，不能用公式求作用点。可把分成两个三角形来求解梯形的重心，以B点为转轴例6：如下图所示：自由表面的压强 , 当地大气压的绝对值为 。 求水对AB平板的总压力P。解：把外压强折合成水的测压管高度后再进行计算,坐标建在水面上1.97m处。 作用点，作
3、用点在水面下0.31m处。垂直指向AB平板。例7：有一ABC三角形受压面，可绕AB轴旋转，见下图，求水对闸门的总压力的大小、方向、作用点及总压力对AB轴的力矩。解：1）求水对闸门的总压力P：因为三角形的重心在水面下处，所以：P的大小：P=作用点： 因为： 所以：P的方向：垂直指向闸门。2)求对AB轴的力矩M：M=因为所以例8：求压力体例9：圆柱体外径d=2.00m,长L=5.00m,放置在与水平面成角的斜面上，圆柱体与斜面的接触线在水面下水深处。求圆柱体所受静水总压力及其与水平面所构成的交角。解: ， 压力体V为右上方一个三角形棱柱体V1加上左下方一个半圆柱面V2,方向朝上。 （水面下）。例1
4、0：图示为一封闭容器，垂直于纸面宽b=2.000m,AB为一1/4半径为的圆弧闸门,闸门A处设一铰轴。容器内BC线以上为油，密度为0.，BC线以下为水。U形测压计中左侧液体密度为,求BB点处力F为多大时才能把闸门关住。 解：00处为等压面，该处表压强，B点处表压强：，A点处表压强： 。油对AB闸门的水平分力： 式中：圆柱油的重量。 例11：以ABC半球内的水为隔离体，求ABC半球面在nn方向对隔离体的法向总作用力Pn及切向总作用力。解：，； 例12：一直立圆管，直径，下端平顺地与两平行圆盘间的通道相连接，平行圆盘的半径间距已知各过水断面上的流速均匀分布，高度处的A点流速不计水头损失，求A、B、
5、C、D各点的压强值。解：例13：已知U形比压计中，油的重度为分液面高程的示差求水管中A点的流速。，得：，例14：某水泵在运行时的进口（1-1）处的真空表读数为2m水柱，出水口（2-2）处的压力表读数为25m，吸水管直径为压水管直径为流量为，求水泵的扬程（即水经水泵后的水头增加值）。解：注意：得：H=27.2m例15：射流沿水平方向以速度冲击一倾斜放置的光滑平板，流量为，不计重力和水头损失，求分流后的流量分配。（提示：对于光滑平板，反力方向与平板表面正交）。解此题的关键是：坐标的选取。根据伯努利方程得： 又例16：水由图中喷嘴流出，管嘴出口,不计损失。计算H值以m计，及值以计。解：， ,求出值。
6、例17：某涵洞宽1.2m,求涵洞上混凝土衬砌物所受的水平总推力。解：对于明渠，列伯努利方程时，计算点选在水面上。得：例18：图示一水平岔管路，已知管轴线在同一水平面内，不计损失。求支墩所受的水平推力。解：对于管流，列伯努利方程时，计算点选在管中心。得：得：， 例19： 求水泵转弯处水流对弯头边壁的作用力F已知：压水管管径d=200mm,弯管段轴线位于铅直平面内长6m,Q=30L/s,p1=50kN/m2,p2=40kN/m2,求管道拐弯处支座所受的作用力。解：1、划流段：取弯管段内液体为隔离体2、选坐标。3、受力分析重力,=0取得：，与所设方向相反。水流对支座的作用力例20：下图表示水流绕桥墩
7、流动的图形。在桥墩上游的断面11上，流速u0均匀分布；在下游断面22上，由于桥墩的阻挡作用，速度分布不均匀，设u(y)呈对称分布，其分布式为u(y)= u0sin() u0 (1) 求y0与h的关系式。(2)设11至22断面的水深不变，都为H。求桥墩给控制体内的水流的作用力F。解：（1）因为所以2u0y0=2故（2）P1+P2-F=2HH式中：P1=2y0；P2=2h而P1+P2=0故F=2HH=H=而水流对桥墩在x方向的作用力F/=F=水流对桥墩在y和z方向的作用力等于零。例21：有一圆柱体放在两无限宽的平行平板中间，平板间距B为1m,圆柱体前水流原为均匀分布，流速V1=5m/s,流过圆柱体
8、后，流速近似三角形分布，求单宽圆柱体对水流的阻力。平板对水流的摩擦阻力不计。解：Q1=V1A1=V1B1=u1B=Q2=2;10m/s;解：F=8.33KN，与所设方向相反，故说明水流流过圆柱体后，流速不可能近似为三角形分布。例22 下部水箱重224N，其中盛水重897N，如果此箱放在秤台上，受如图的恒定流作用。问秤的读数是多少？解：，例23 装在小车上的水箱側壁有一流线型喷嘴，直径为，已知射流恰好平顺地沿小坎转向水平方向离开小车，求：1）射流对小车的水平推力；2）射流对小坎的水平推力；射流对水箱的水平推力。解：， 取整个小车为控制体，则 取小坎为控制体，则取水箱为控制体，则例24 两水池的水
9、位差为6米，用一组管道连接，管道的第一段BC长为300米，直径为600毫米，C点后分为两根各长30米，直径300毫米的并联管，各在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数，三通的局部水头损失忽略不计。问总流量为若干？解：（1）或得： ，有由题意知；所以；由图可知（2），即，把代入得（3）。把（2）及（3）式代入（1）式整理得：例25：两水池用虹吸管相连接，上下游水池的水位差H=2m,虹吸管各段的长度L1=3m, L2=5m, L3=4m,直径d=200mm,管顶比上游水位高出h=1m,沿程阻力系数=0.026,底阀1=10,弯头2=1.5,求：1）通过虹吸管的流量；2）管中压强最低点的位置及其负压值。 解：1），得：;,得：