工程流體力學習題課2

1、工程流體力學工程流體力學 1 1 1 習題課 工程流體力學 習題課 工程流體力學工程流體力學 2 2 2 習題課 形心有關計算 若液面上表壓強不為0時，即p0pa，可將表壓換算成液柱高加 到原來的液面上，以一個表壓為0的假想液面來計算總壓力大小、 方向、作用點。 1。圖示，矩形墻AB的形心淹沒深度Yc=_ A,5m C,2.5m B,10m D,7.5m 答案：B 工程流體力學工程流體力學 3 3 3 習題課 2.圖示矩形AB墻形心Yc=? 13 108 . 010 2 1 2 1 ghABY c油油 工程流體力學工程流體力學 4 4 4 習題課 3.閘門寬1.2m，鉸在A點，壓力表G的讀數(shù)為

2、14700Pa，在右 側箱中裝有油，其重度08.33KN/m3，問在B點加多大的水 平力才能使閘門AB平衡？ 解：把p0折算成水柱高： m p h5 . 1 9800 14700 0 相當于液面下移1.5m，如圖示虛構液面 則左側： NAhP c 7056022 . 1129800 1 m Ah J hh c c cD 11. 311. 03 22 . 13 12 22 . 1 12 3 1 壓力中心距A點：3.1121.11m 右側： KNAhP co 992.192 . 12 2 2 33. 8 2 m Ah J hh c c cD 33. 1 22 . 11 12 22 . 1 1 3

3、2 工程流體力學工程流體力學 5 5 5 習題課 設在B點加水平力F使閘門AB平衡，對A點取矩 MA0 即 ABFhPhP DD 2211 KNF87.25 2 33. 1992.1911. 156.70 工程流體力學工程流體力學 6 6 6 習題課 1.不可壓縮液體連續(xù)性微分方程 只適用于恒定流（ ） 2.過流斷面垂直于速度方向，因此，其就是垂直于速度方向的垂直 平面。（ ） 3.如果流體的密度即不隨空間變化，也不隨時間變化，即控制體體 積不變，則該流體為不可壓縮流體，。（ ） 4.對于理想流體，同一流線上的流體質(zhì)點，它們的能量相等。（ ） 5.當質(zhì)量力可以忽略不計，過流斷面接近平面時，過流

4、斷面上的靜 壓強按靜止液體中的靜壓強的規(guī)律分布。（ ） 6.自由射流的流束上的流體壓強處處為大氣壓。（ ） 7.測壓管水頭線若低于管軸心，則該處水流一定處于真空狀態(tài)。 工程流體力學工程流體力學 7 7 7 習題課 1.實際流體在等直管道中流動，在過流斷面1， 2上有A，B，C點，則下面關系式成立的是： A B C D B 工程流體力學工程流體力學 8 8 8 習題課 2.如圖所示管路系統(tǒng)中流體作實際運動，恒 定。圓管等直徑，則下述判斷正確的是： A.該管路系統(tǒng)上點3和5的測壓管水頭相等； B.該管路系統(tǒng)上點3的測壓管水頭與點4的測壓管水頭相等； C.該管路系統(tǒng)上點1的 動水壓強p1=g水h1；

5、 D.該管路系統(tǒng)上點1和8 的動水壓強p1=p8=pa。 工程流體力學工程流體力學 9 9 9 習題課 3.一等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面， 1,2,3,4為面上各點，各點的運動物理量有以下關 系： A C D B 工程流體力學工程流體力學 1010 10 習題課 4.在應用恒定總流的能量方程，可選用圖中的那幾 個斷面，作為計算過水斷面。 A. 1，2，3，4，5； B. 1，3，5； C. 2，4； D. 2，3，4。 工程流體力學工程流體力學 1111 11 習題課 5.水流一定方向應該是（ ） A、從高處向低處流； B、從壓強大處向壓強小處流； C、從流速大的地方向流速小

6、的地方流； D、從單位重量流體機械能高的地方向低的地方 流。 工程流體力學工程流體力學 1212 12 習題課 6.理想流體流經(jīng)管道突然放大斷面時，其測壓管水 頭線（ ） A、只可能上升； B、只可能下降； C、只可能水平； D、以上三種情況均有可能。 工程流體力學工程流體力學 1313 13 習題課 7.重力場中理想不可壓縮恒定流動中同一條流線上 兩點A、B，A點的流速大于B點的流速，則 A、A點的測壓管水頭B點的測壓管水頭； B、A點的測壓管水頭B點的壓強水頭； D、A點的壓強水頭B點的壓強水頭 工程流體力學工程流體力學 1414 14 習題課 8.動量方程式中流速和作用力： A、流速有方

7、向，作用力沒有方向。 B、流速沒有方向，作用力有方向。 C、都沒有方向。 D、都有方向 工程流體力學工程流體力學 1515 15 習題課 9.動能修正系數(shù)是反映過流斷面上實際流速分 布不均勻性的系數(shù)，流速分布_，系數(shù)值 _，當流速分布_時，則動能修正系 數(shù)的值接近于_. A、越不均勻；越?。痪鶆?；1。 B、越均勻；越??；均勻；1。 C、越不均勻；越??；均勻；零 D、越均勻；越??；均勻；零 工程流體力學工程流體力學 1616 16 習題課 伯努利方程式的應用實例伯努利方程式的應用實例 例例2 21 : 1 : 一般水力計算問題一般水力計算問題 有一噴水裝置如圖示。已知有一噴水裝置如圖示。已知h1

8、0.3m，h21.0m，h32.5m， 求噴水出口流速，及水流噴射高度求噴水出口流速，及水流噴射高度h（不計水頭損失）。（不計水頭損失）。 32 00 32 0000hh pp hh g V hh p 2 000 2 4 12 0 sm hhhhghhg p gV /57. 63 . 05 . 28 . 92 222 123212 0 4 m g V h20. 2 2 2 4 解：解： 以33斷面為基準面，列11、33兩斷 面的能量方程： 以22斷面為基準面，列22、44兩斷面的能量方程： 所以噴口速度V4: 水流噴射高度h 工程流體力學工程流體力學 1717 17 習題課 例例2 22: 2

9、: 節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計 知：知：U U形水銀壓差計連接于直角彎管，形水銀壓差計連接于直角彎管，d d1 1300mm300mm，d d2 2100mm100mm，管中，管中 流量流量Q Q100L/s.100L/s.問：壓差計讀數(shù)問：壓差計讀數(shù)hh等于多少？（不計水頭損失）等于多少？（不計水頭損失） 2g V 2g V 0 2 22 2 11 p hz p 2g VV 2 1 2 221 hz pp sm A Q V/42. 1 3 . 014. 3 1 . 04 2 1 1 sm A Q V/74.12 1 . 014. 3 1 . 04 2 2 2 hpzp Hg 21 zhpp H

10、g 21 6 .19 42. 174.12 22 hz zh Hg mmmh Hg 649649. 0 18. 8 解：以00斷面為基準面，列11、22兩斷面的能量方程： 又由連續(xù)性方程： 由連通器方程得壓強關系： 則 ： 所以 ： 工程流體力學工程流體力學 1818 18 習題課 例例2-3: 2-3: 畢托管原理畢托管原理 水從立管下端泄出，立管直徑為d d50mm50mm，射流沖擊一水平放置的半徑R R 150mm150mm的圓盤，若水層離開盤邊的厚度1mm1mm。求：流量流量Q Q及汞比壓計的 讀數(shù)hh。水頭損失不計。 分析： 11： p1（0）， V1（？）， z1（） 22： p2

11、（0）， V2（？）， z2（） 33： p3（ ？）， V3（0）， z3（）（駐點） 每點都有一個未知數(shù)，可對任何兩點列方程。 3 2g V 0 22g V 03 2 2 2 1 00 2g V 03 3 2 1 p 21 2 2 4 1 VRVdQ 列11、3點的能量方程： 據(jù)連續(xù)性方程： 解： 以圓盤為基準面，列11、22兩斷面的能量方程： 22 4 22 2 2 /4 .76 64 1 6 sm d R g V 代入式： V28.74m/s, V1=4.196m/s V1代入式：m p 898. 3 2g V 3 2 13 所以： sLVAVAQ/23. 8 2211 hp Hg 5

12、 . 1 3 mmm p h Hg 396396. 0 98006 .13 98005 . 19800898. 35 . 1 3 工程流體力學工程流體力學 1919 19 習題課 例24: 流動吸力 圖示為一抽水裝置，利用噴射水流在吼道斷面上造成的負壓，可將M容 器中的積水抽出。已知：H、b、h（不計損失），求：吼道有效斷面面積A1 與噴嘴出口斷面面積A2之間應滿足什么樣的條件能使抽水裝置開始工作？ 解：以11為基準面，列00、11斷面的能量方程： 2g V 2 11 p h 以00為基準面，列11、22斷面的能量方程： 2g V 2g V 2 2 2 11 p hH 要使抽水機工作： b p

13、 1 則： gHVbhgV2,2 21 又因為： 2211 VAVA 所以： bh H V V A A 1 2 2 1 工程流體力學工程流體力學 2020 20 習題課 1、測定水泵揚程的裝置如圖所 示。已知水泵吸水管直徑 d1=200mm，壓水管直徑d2=150mm， 測得流量Q=0.06m3/s，水泵進 口真空表讀數(shù)為4mH2O，水泵出 口壓力表讀數(shù)為2at（工程大氣 壓），水管與兩表連接的測壓 孔位置之間的高差h=0.5m。試 求此時的水泵揚程H。若同時測 得水泵的軸功率N=25hp（馬 力），試求水泵的效率。 工程流體力學工程流體力學 2121 21 習題課 解：選取與真空表連接處的圓

14、管斷面1-1、與壓力表連接處的圓管斷面2-2為 過流斷面，以通過斷面1-1的水平面為基準面，對斷面1-1、2-2寫總流伯努 利方程，得 ： 因為斷面1-1、2-2位于水泵進、出口處，它們之間的能量損失，只是流經(jīng)水泵內(nèi) 的損失，已考慮在水泵效率之內(nèi)，所以hw1-2=0；另外，根據(jù)已給條件，知 z2z1=h=0.5m 21 2 222 2 2 111 1 2g V 2g V w h p zH p z OmH p 2 1 4 OmH p 2 2 20 sm d Q A Q V/91. 1 2 . 0 06. 044 22 11 1 OmH g 2 2 2 11 186. 0 8 . 92 91. 1

15、1 2 V sm d Q A Q V/40.3 15.0 06.044 22 22 2 OmH g 2 2 2 22 590. 0 8 . 92 4 . 31 2 V OmH p z p zH2 2 111 1 2 222 2 9 .24186. 0)4(59. 0205 . 0 2g V 2g V 于是 N泵= QH=9.81036010-324.9=14.641Kw 已知 N軸=25hp=735W25=18.375kW=18.375kNm/s =9.8kN/m3 將已知值代入得 %7 .79 375.18 641.14 軸 泵 N N 工程流體力學工程流體力學 2222 22 習題課 已知

16、：Q0.001m3/s，D0.01m，hj吸1m，hj排25m。 求： Em ？pB？N泵？ 解：以1-1為基準面， 取11、22斷面列伯努利方程： 212 2 22 1 2 11 22 Lm hz g v g p Ez g v g p 由于1-1，2-2均為大氣液面： OmHhzzE Lm22112 32 取11、B-B斷面列伯努利方程： B 1 2 000 22 22 1 2 11 g v g p hz g v g p z g v g p BB jB BB 吸 由連續(xù)性方程：smvAvQ BBB /74.12 所以： PapB 4 108 . 9 WgQEN m 6 .31332001.

17、09800 工程流體力學工程流體力學 2323 23 習題課 已知：一個水平放置的90彎管輸送水, d1150mm，d2 75mm, p12.06105Pa，Q0.02m3/s. 求：水流對彎管的作 用力大小和方向（不計水頭損失） 分析： 11： p1（）， V1（可求）， z1（） 22： p2（？）， V2（可求）， z2（） 解：取0-0為基準面，圖示1-1,2-2 過流斷面間液體為控制體： sm d Q A Q V/132. 1 4 2 11 1 11 22sm d Q A Q V/527.4 4 2 22 2 取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程： 2g V 2g V 2 22 2 1

18、1 pp 0 0 所以， PaVVpp 52 2 2 112 10964. 1 2 對選取的控制體列動量方程： x方向： )0( 111 VQRAp x y方向： )0( 222 VQApRy 所以， NRNR yx 9583663 NRRR yx 3786 22 66.14 x y R R arctg 所以，水流對彎管壁的作用力為R的反作用力R，大小相等，方向相反. 工程流體力學工程流體力學 2424 24 習題課 圖為一滾水壩，上游水位因壩的阻擋而抬高，測 得斷面1-1的水深為1.5m，下游斷面2-2水深為 0.6m。略去水頭損失，求水流對1m壩寬（垂直紙 面方向）的水平作用力F。 解 在

19、壩前一段距離處，取漸變 流斷面1-1；在壩下游水流較平直 處，取斷面2-2。以壩基底部為基 準面0-0，設1=2=1，寫出總流 能量方程： 利用連續(xù)方程 取寬度為1m，得 得 1m壩寬的單寬流量 作用在斷面1-1上的水壓力 工程流體力學工程流體力學 2525 25 習題課 作用在斷面2-2上的水壓力 壩對水流作用力的合力為R，取斷面1-1和2-2之間的水流為隔離體（圖b),寫出 總流動量方程 得 則水流對1m壩寬的作用力 方向與R相反。 工程流體力學工程流體力學 2626 26 習題課 P73 4-7解：利用連續(xù)性方程及質(zhì)量流量的定義 可直接解出。 sKgQQ vAvAQ M /38.53. 2211 工程流體力學工程流體力學 2727 27 習題課 414 解：12斷面間列方程： )/(36. 0 /5 . 0 22 22 3 11 1 2211 2 22 2 11 2 22 2 2 11 1 smAvQ smv vAvAQ vpvp g v g p z g v g p z 可得 工程流體力學工程流體力學 2828 28 習題課 4-16解析 解：12斷面間列方程： 1 2 g v g p z g v g p z 22 2 22 2 2 11 1 h )( 2 1 Hhgp gHghp 水 水 g pp g