工程流体力学习题课2

1、工程流体力学工程流体力学 1 1 1 习题课 工程流体力学 习题课 工程流体力学工程流体力学 2 2 2 习题课 形心有关计算 若液面上表压强不为0时，即p0pa，可将表压换算成液柱高加 到原来的液面上，以一个表压为0的假想液面来计算总压力大小、 方向、作用点。 1。图示，矩形墙AB的形心淹没深度Yc=_ A,5m C,2.5m B,10m D,7.5m 答案：B 工程流体力学工程流体力学 3 3 3 习题课 2.图示矩形AB墙形心Yc=? 13 108 . 010 2 1 2 1 ghABY c油油 工程流体力学工程流体力学 4 4 4 习题课 3.闸门宽1.2m，铰在A点，压力表G的读数为

2、14700Pa，在右 侧箱中装有油，其重度08.33KN/m3，问在B点加多大的水 平力才能使闸门AB平衡？ 解：把p0折算成水柱高： m p h5 . 1 9800 14700 0 相当于液面下移1.5m，如图示虚构液面 则左侧： NAhP c 7056022 . 1129800 1 m Ah J hh c c cD 11. 311. 03 22 . 13 12 22 . 1 12 3 1 压力中心距A点：3.1121.11m 右侧： 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 工程流体力学工程流体力学 5 5 5 习题课 设在B点加水平力F使闸门AB平衡，对A点取矩 MA0 即 ABFhPhP DD 2211 KNF87.25 2 33. 1992.1911. 156.70 工程流体力学工程流体力学 6 6 6 习题课 1.不可压缩液体连续性微分方程 只适用于恒定流（ ） 2.过流断面垂直于速度方向，因此，其就是垂直于速度方向的垂直 平面。（ ） 3.如果流体的密度即不随空间变化，也不随时间变化，即控制体体 积不变，则该流体为不可压缩流体，。（ ） 4.对于理想流体，同一流线上的流体质点，它们的能量相等。（ ） 5.当质量力可以忽略不计，过流断面接近平面时，过流

4、断面上的静 压强按静止液体中的静压强的规律分布。（ ） 6.自由射流的流束上的流体压强处处为大气压。（ ） 7.测压管水头线若低于管轴心，则该处水流一定处于真空状态。 工程流体力学工程流体力学 7 7 7 习题课 1.实际流体在等直管道中流动，在过流断面1， 2上有A，B，C点，则下面关系式成立的是： A B C D B 工程流体力学工程流体力学 8 8 8 习题课 2.如图所示管路系统中流体作实际运动，恒 定。圆管等直径，则下述判断正确的是： A.该管路系统上点3和5的测压管水头相等； B.该管路系统上点3的测压管水头与点4的测压管水头相等； C.该管路系统上点1的 动水压强p1=g水h1；

5、 D.该管路系统上点1和8 的动水压强p1=p8=pa。 工程流体力学工程流体力学 9 9 9 习题课 3.一等直径水管，A-A为过流断面，B-B为水平面， 1,2,3,4为面上各点，各点的运动物理量有以下关 系： A C D B 工程流体力学工程流体力学 1010 10 习题课 4.在应用恒定总流的能量方程，可选用图中的那几 个断面，作为计算过水断面。 A. 1，2，3，4，5； B. 1，3，5； C. 2，4； D. 2，3，4。 工程流体力学工程流体力学 1111 11 习题课 5.水流一定方向应该是（ ） A、从高处向低处流； B、从压强大处向压强小处流； C、从流速大的地方向流速小

6、的地方流； D、从单位重量流体机械能高的地方向低的地方 流。 工程流体力学工程流体力学 1212 12 习题课 6.理想流体流经管道突然放大断面时，其测压管水 头线（ ） A、只可能上升； B、只可能下降； C、只可能水平； D、以上三种情况均有可能。 工程流体力学工程流体力学 1313 13 习题课 7.重力场中理想不可压缩恒定流动中同一条流线上 两点A、B，A点的流速大于B点的流速，则 A、A点的测压管水头B点的测压管水头； B、A点的测压管水头B点的压强水头； D、A点的压强水头B点的压强水头 工程流体力学工程流体力学 1414 14 习题课 8.动量方程式中流速和作用力： A、流速有方

7、向，作用力没有方向。 B、流速没有方向，作用力有方向。 C、都没有方向。 D、都有方向 工程流体力学工程流体力学 1515 15 习题课 9.动能修正系数是反映过流断面上实际流速分 布不均匀性的系数，流速分布_，系数值 _，当流速分布_时，则动能修正系 数的值接近于_. A、越不均匀；越小；均匀；1。 B、越均匀；越小；均匀；1。 C、越不均匀；越小；均匀；零 D、越均匀；越小；均匀；零 工程流体力学工程流体力学 1616 16 习题课 伯努利方程式的应用实例伯努利方程式的应用实例 例例2 21 : 1 : 一般水力计算问题一般水力计算问题 有一喷水装置如图示。已知有一喷水装置如图示。已知h1

8、0.3m，h21.0m，h32.5m， 求喷水出口流速，及水流喷射高度求喷水出口流速，及水流喷射高度h（不计水头损失）。（不计水头损失）。 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断面为基准面，列11、33两断 面的能量方程： 以22断面为基准面，列22、44两断面的能量方程： 所以喷口速度V4: 水流喷射高度h 工程流体力学工程流体力学 1717 17 习题课 例例2 22: 2

9、: 节流式流量计节流式流量计 知：知：U U形水银压差计连接于直角弯管，形水银压差计连接于直角弯管，d d1 1300mm300mm，d d2 2100mm100mm，管中，管中 流量流量Q Q100L/s.100L/s.问：压差计读数问：压差计读数hh等于多少？（不计水头损失）等于多少？（不计水头损失） 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断面为基准面，列11、22两断面的能量方程： 又由连续性方程： 由连通器方程得压强关系： 则 ： 所以 ： 工程流体力学工程流体力学 1818 18 习题课 例例2-3: 2-3: 毕托管原理毕托管原理 水从立管下端泄出，立管直径为d d50mm50mm，射流冲击一水平放置的半径R R 150mm150mm的圆盘，若水层离开盘边的厚度1mm1mm。求：流量流量Q Q及汞比压计的 读数hh。水头损失不计。 分析： 11： p1（0）， V1（？）， z1（） 22： p2

11、（0）， V2（？）， z2（） 33： p3（ ？）， V3（0）， z3（）（驻点） 每点都有一个未知数，可对任何两点列方程。 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点的能量方程： 据连续性方程： 解： 以圆盘为基准面，列11、22两断面的能量方程： 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 工程流体力学工程流体力学 1919 19 习题课 例24: 流动吸力 图示为一抽水装置，利用喷射水流在吼道断面上造成的负压，可将M容 器中的积水抽出。已知：H、b、h（不计损失），求：吼道有效断面面积A1 与喷嘴出口断面面积A2之间应满足什么样的条件能使抽水装置开始工作？ 解：以11为基准面，列00、11断面的能量方程： 2g V 2 11 p h 以00为基准面，列11、22断面的能量方程： 2g V 2g V 2 2 2 11 p hH 要使抽水机工作： b p

13、 1 则： gHVbhgV2,2 21 又因为： 2211 VAVA 所以： bh H V V A A 1 2 2 1 工程流体力学工程流体力学 2020 20 习题课 1、测定水泵扬程的装置如图所 示。已知水泵吸水管直径 d1=200mm，压水管直径d2=150mm， 测得流量Q=0.06m3/s，水泵进 口真空表读数为4mH2O，水泵出 口压力表读数为2at（工程大气 压），水管与两表连接的测压 孔位置之间的高差h=0.5m。试 求此时的水泵扬程H。若同时测 得水泵的轴功率N=25hp（马 力），试求水泵的效率。 工程流体力学工程流体力学 2121 21 习题课 解：选取与真空表连接处的圆

14、管断面1-1、与压力表连接处的圆管断面2-2为 过流断面，以通过断面1-1的水平面为基准面，对断面1-1、2-2写总流伯努 利方程，得 ： 因为断面1-1、2-2位于水泵进、出口处，它们之间的能量损失，只是流经水泵内 的损失，已考虑在水泵效率之内，所以hw1-2=0；另外，根据已给条件，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轴=25hp=735W25=18.375kW=18.375kNm/s =9.8kN/m3 将已知值代入得 %7 .79 375.18 641.14 轴 泵 N N 工程流体力学工程流体力学 2222 22 习题课 已知

16、：Q0.001m3/s，D0.01m，hj吸1m，hj排25m。 求： Em ？pB？N泵？ 解：以1-1为基准面， 取11、22断面列伯努利方程： 212 2 22 1 2 11 22 Lm hz g v g p Ez g v g p 由于1-1，2-2均为大气液面： OmHhzzE Lm22112 32 取11、B-B断面列伯努利方程： 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 由连续性方程：smvAvQ BBB /74.12 所以： PapB 4 108 . 9 WgQEN m 6 .31332001.

17、09800 工程流体力学工程流体力学 2323 23 习题课 已知：一个水平放置的90弯管输送水, d1150mm，d2 75mm, p12.06105Pa，Q0.02m3/s. 求：水流对弯管的作 用力大小和方向（不计水头损失） 分析： 11： p1（）， V1（可求）， z1（） 22： p2（？）， V2（可求）， z2（） 解：取0-0为基准面，图示1-1,2-2 过流断面间液体为控制体： 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、2-2两断面列伯努利方程： 2g V 2g V 2 22 2 1

18、1 pp 0 0 所以， PaVVpp 52 2 2 112 10964. 1 2 对选取的控制体列动量方程： 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，水流对弯管壁的作用力为R的反作用力R，大小相等，方向相反. 工程流体力学工程流体力学 2424 24 习题课 图为一滚水坝，上游水位因坝的阻挡而抬高，测 得断面1-1的水深为1.5m，下游断面2-2水深为 0.6m。略去水头损失，求水流对1m坝宽（垂直纸 面方向）的水平作用力F。 解 在

19、坝前一段距离处，取渐变 流断面1-1；在坝下游水流较平直 处，取断面2-2。以坝基底部为基 准面0-0，设1=2=1，写出总流 能量方程： 利用连续方程 取宽度为1m，得 得 1m坝宽的单宽流量 作用在断面1-1上的水压力 工程流体力学工程流体力学 2525 25 习题课 作用在断面2-2上的水压力 坝对水流作用力的合力为R，取断面1-1和2-2之间的水流为隔离体（图b),写出 总流动量方程 得 则水流对1m坝宽的作用力 方向与R相反。 工程流体力学工程流体力学 2626 26 习题课 P73 4-7解：利用连续性方程及质量流量的定义 可直接解出。 sKgQQ vAvAQ M /38.53. 2211 工程流体力学工程流体力学 2727 27 习题课 414 解：12断面间列方程： )/(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 工程流体力学工程流体力学 2828 28 习题课 4-16解析 解：12断面间列方程： 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