流体力学计算题知识交流

1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流水水银题 1 图1、如图所示，用多管水银测压计测水箱表面的压强。图中高程的单位为m。试求水箱表面的相对压强。（ 水银的密度3/13600mkg）2、 如图所示，密度3920/kg m的油在管中流动。用水银压差计测量长度3lm的管流的压差，其读数为90hmm。已知管径25dmm，测得的油的流量434.5 10/qms，试求油的运动粘性系数。3、图示一密闭容器，上层为空气，中层为=800kg/m3的石油，下层为=1200kg/m3的甘油。试求：当测压管中甘油表面高程为 9.14m 时压力表 g 的读数。题型一：曲面上静水总压力的计算问题（注

2、：千万注意方向，绘出压力体）1、ab 曲面为一圆柱形的四分之一，半径r=0.2m，宽度（垂直纸面）b=0.8m，水深 h=1.2m，液体密度3/850mkg，ab曲面左侧受到液体压力。求作用在ab曲面上的水平分力和铅直分力。（10 分）解： （1）水平分力：rbrhgahpzcx)2( .(3 分) n1.14668.02 .0)22 .02.1(8. 9850，方向向右 （2 分） 。（2）铅直分力：绘如图所示的压力体，则brrrhgvpz4)(2 .（3 分）1 .15428.042.014.32 .0)2. 02.1(8.98502，方向向下 （2 分） 。2有一圆滚门，长度l=10m，

3、直径 d=4.2m，上游水深 h1=4.2m，下游水深h2=2.1m ，求作用于圆滚门上的水平和铅直分压力。ldqhgba 空 气 石 油 甘 油7.623.661.529.14m11此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流解题思路：（1）水平分力：lhhpppx)(21222121方向水平向右。（2）作压力体，如图，则ldalvpz4432方向垂直向上。3. 如图示，一半球形闸门，已知球门的半径mr1，上下游水位差mh1，试求闸门受到的水平分力和竖直分力的大小和方向。解：(1)水平分力：2rrhahpc左,2rrahpc右右左pppxknrh79.30114.31807.9

4、2，方向水平向右。（）垂直分力：vpz，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为0。4、密闭盛水容器，已知h1=60cm,h2=100cm ，水银测压计读值cmh25。试求半径r=0.5m的半球盖 ab所受总压力的水平分力和铅垂分力。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流解题思路：求液面的相对压强：kpahhphg47.276.0807.925.04.13310相对压强为0 的假想液面在实际液面上方h 高度处mph8 .2807.947.270（1）ab所受水平分力22rhahpcx，方向水平向左。（2）铅垂分力：作曲面 ab

5、的压力体，则压力体为半球内的部分34321rvpz，方向垂直向上。相应的课后习题中的题目题型二：伯努利方程结合连续性方程以及流体静力学关系式联合求解问题1、如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径d2=100mm，水银差压计读数 y=20mm，水银密度m=13.6103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量 q。2、一吸水装置，水池n的水位不变，已知水位h1、h2和 h3的值，若不计损失，问喉部断面面积a1和喷嘴断面面积a2满足什么关系才能使水从水池m引入管流中。解题示例：对池n的液面、喉部截面1 列伯努利方程，有gvhh22221 .(2 分)对 0-0 和 1-1

6、断面列伯努利方程gvph22111.(2 分) 当水刚好从水池m引入管流时的喉部压强：31hp .(2 分) 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流由可得，gvhh22131 .(2 分) 由连续性方程2211avav，联立求解，得31211221hhhhvvaa . .(4分) 3、 为测定汽油沿油管流过的流量，使油管有一段制成收缩的，水银压力计的两端分别连结油管的两处( 如图示 ) 。当汽油流过管子时压力计高度差为h，求汽油的流量大小。假定汽油为理想不可压缩流体，流动是定常的，油管的直径为d1，收缩处的直径是 d2。4、 用文丘里流量计和水银压差计计测石油管流的体积流量

7、q 。已知d1=300mm，d2=180mm，石油的密度=890kg/m3，水银的密度=13600 kg/m3，水银面高差h=50mm，流量系数=0.98，试求石油流量q。解：对 1，2 断面应用伯努利方程，有gvpzgvpz2222222111(1)则22112122)(2pzpzgvv式中， z 和 p 都在轴线上取值。设截面1-1 中心到右侧水银面高差为l，则hglzzgphlgp1221 (2) 化简得mhgpzgpz7140. 012211由于2211avav，(3) 结果：smavq3221.05如图所示，已知d1、 d2 ,水银压差计中左、右水银面高差为h, 试求水流量q。6、如

8、图的装置测量输油管道中弯管和阀门的局部损失系数。管道的直径为md15. 0，油的此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流流量smqv/012.03，密度为3/850mkg，水银的密度为3/13600mkg，读得压差计左右两边的水银面高度差mmh10，求此处的局部损失系数。解：由题意：68.015.014.3012.04422dqvvm/s 列 0-0 和 1-1 的断面伯努利方程：gvgvpgvpl22022222211（1）vvv21（2）由（ 1） 、(2) 得gvppl2221（3）由静力学关系：xhphxlphg21)(，将上式变形为hpplhg121（4）由（ 3）

9、 、(4) 得：hgvhg122, 略。题型三：简单管路的计算1、有一虹吸管 (如图 )。已知管径 d=10 cm，h1=1.5 m，h2=3 m，不计水头损失，取动能校正系数1。求断面 cc中心处的压强pc。33. 如图所示，在路基下设置一条钢筋混凝土倒虹吸管。已知管径d=1m ，管长 lab=60m ，lbc=80m ，lcd=60m ，上、下游水位差h=3m ，进口局部阻力系数进=0.5 ，弯管局部阻力系数弯=0.12 ，出口局部阻力系数出=1.0 ，钢筋混凝土管粗糙系数n=0.014 ，试求其流量q. 此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流2. 水塔经图示管道系统供

10、水。已知供水流量q=0.1m3/s, 各段管长 l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径d1=d4=200mm( 比阻a1=a4=9.029s2/m6),d2=d3=150mm( 比阻 a2=a3=41.85s2/m6), 试求： (1) 各并联管段的流量q2，q3； (2)水塔水面高度h。3.( 本小题 12 分) 设水流由水箱经水平串联管路流入大气，如图所示。已知ab管段直径 d1=0.25m，沿程损失 hfab=0.4gv221，bc管段直径 d2=0.15m，已知损失 hfbc=0.5gv222，进口局部损失hj1=0.5gv221，突然收缩局部损失hj2=0.

11、32gv222，试求管内流量q。4. 管道系统如图所示。已知管长l=10m，直径 d=100mm ，沿程阻力系数 =0.025 ，管道进口的局部阻力系数1=0.5 ，管道淹没出流的局部阻力系数2=1.0 ，如下游水箱水面至管道出口中心的高度h=2m ，试求：(1) 管道系统所通过的流量q；(2) 上游水箱水面至管道出口中心的高度h。题型四：明渠的水力计算1、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽 b1.5m，槽长 l120m。进口处槽底高程z1=52.16m，出口槽底高程z252.04m，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。2、有一矩形断面混凝土渡槽(

12、n=0.014)，底宽 b1.5m,槽长 l116.5m。进口处槽底高程z1=52.06m，当通过设计流量q7.65m3/s 时，槽中均匀流水深h0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽底高程z2？3、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n = 0.025，宽 b = 6m，当 q = 14.0m3/s 时，渠中均匀水深h = 2m，试判断渠道中的明渠水流流态。 4、有一矩形断面渠道，底宽b1.5m，底坡 i0.0004，糙率 n0.014，当槽中均匀流水深h0=1.7m 时，试求通过的流量q , 并判别是急流还是缓流。5、一矩形水槽底宽b=50m，过流量 q=500m3/s，渠道糙率n=0.01。求（

13、1）临界水深？（ 2）临界底坡？（ 3）若渠道水深此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流h=10m，要求用三种不同的方法判别水流是急流或是缓流。（15 分）解： (1)临界水深msmbqq/10505003,取0 .1 (1分) mgqhk17.28 .9103232（2 分）（2）临界底坡25.10817.250mbhakkmhbk34.5417. 22502markkk997.134.545.108mbbk50(2 分) smrnckk/22.11201.0997.112/16161(1 分) 4221046.85022.112134.548.9kkkkbcgi(2 分

14、)(3) 若渠道水深10h米时，判别水流是急流或缓流（三种方法）mhmhk17.210，为缓流 (2 分) ；25001050mbhamhb70102502mar14.770500smrnck/77.13801.014.712/16/16/1(1 分) kircaqkqi6222222221024.714.777.138500500， 为缓流； (2 分) smaqvsmaqvkk/61.45.108500/1500500, 为缓流或1101.0108. 91ghvfr , 缓流题型：动量方程结合伯努利方程以及连续性方程联合求解1.水平流出的水射向一倾斜平板，若不计重力作用和水头损失，则分流前

15、后的流速应当是相同的，即012，求分流流量 q1、q2和总流量 q0的关系。解：由于不计重力作用和水头损失，所以沿平板方向水流所受的作用力为零：将0v沿 1，2 方向分解，由动量方程得0cos1001122vgvqvq此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流又因为012所以021210cosqqqqqq由上解得：cos121cos1210201qqqq2、水从水头为h1的大容器通过小孔流出( 大容器中的水位可以认为是不变的) 。射流冲击在一块大平板上，它盖住了第二个大容器的小孔，该容器水平面到小孔的距离为h2，设两个小孔的面积都一样。若h2给定，求射流作用在平板上的力刚好与板

16、后的力平衡时h1为多少 ? ( 不计能量损失 ) 。解：管嘴 出口 处水射流的速 度和流量分别是vdqghv4221和。显然，射流对平板的冲击力应等于右水箱的静水施加给平板的总压力，即422dghqv将 v，q 的表达式代如上式，得212ghgh故得221hh3、图中水自压力容器恒定出流。设表压强pm，h，管嘴直径d1，d2，不计水头损失，试求管嘴所受流体的水平作用力。解题提示：过管轴心的水平线为基准面，列0-0 和 2-2 断面的伯努利方程：gvphm20022由连续性方程44222211dvdv，得列 1-1 和 2-2 断面的伯努利方程gvgvp2222211解得1p以 1-1 和 2-2 断面之间的流体为控制体，选择如图所示的坐标系，列动量方程（略）注：表压强等于自由液面压强。此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除只供学习与交流注：指示的是相对压强4、水由喷口水平射出，冲击在固定的垂直光滑平板上（如图所示），喷口直径d = 0.1m ，喷射流量q = 0.4 m3/s，空气对射流的阻力及射流与平板间的摩擦阻力不计，求射流对平板的冲击力。5、已知溢流坝上游的水深h15m，每米坝宽的溢流流量q2m3sm，