流体力学-课后习题部分1-4章

1、?流体力学?课后局部答案 22.14密闭容器，压力表的示值为 4900N/m，压力表中心比 A点高0.4m, A点在水下1.5m,求水面压强。解:P0PaP 1.1 gPa4900 1.1 1000 9.807Pa5.888 kPa相对压强为5.888 kPa。绝对压强为95.437 kPa。答：水面相对压强为5.888 kPa,绝对压强为95.437 kPa。2.16盛满水的容器，顶口装有活塞A，直径d=0.4m,容器底的直径 D=1.0m,高h=1.8m,如活塞上加力2520N包括活塞自重，求容器底的压强和总压力。2.17用多管水银测压计测压，图中标高的单位为m,试求水面的压强 p0。解：

2、PoP43.01.4gP52.51.4Hg g3.01.4gPa2.31.2Hg g2.51.2g2.51.4Hg g3.01.4 gPa2.32.51.21.4Hg g2.53.01.21.4gPa2.32.51.21.413.62.53.01.21.4ggPa 265.00 kPa答：水面的压强 p0265.00 kPa。2.24矩形平板闸门 AB，侧挡水，长丨=2m宽b =1m形心点水深hc=2m,倾角 =45 ,闸门上缘A处设有转轴，忽略闸门自重与门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力解：1解析法。P PCyDye1一hcA /bBal /1TAheIeyeA39.228 kNg bl 10

3、00 9.807 2sin对A点取矩，当开启闸门时,12bl sin2sin452212 2sin 4522.946 m.12拉力 T满足:p yD yAt i cosp y° yAl cos12l cos31.007 kN3.92282 cos45当T 31.007 kN时，可以开启闸门。2图解法。压强分布如下列图:pAhCsin 452g 12.68 kPaPbhCsin 452g 26.55 kPalb12.68 26.552 1PPaPb39.23 kN22对A点取矩，有 p AD1F2 AD2T AB cos45 0,l,1,2,Pa lb -PbPa lb l二 T223

4、l cos45212.68 1 126.55 12.68113cos4531.009 kN答：开启闸门所需拉力 T 31.009 kN。2.25矩形闸门咼h =3m宽b =2m, 上游水深h1 =6m下游水深h2 =4.5m,试求：1作用在 闸门上的静水总压力；2压力中心的位置。解：1图解法。压强分布如下列图:phi hh2 h gh, h2 g6 4.51000 9.80714.71 kPaP p h b 14.71 3 288.263 kN合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面(1.5m,b)处。22解析法。PPiAg h11.5hb 61.598073 2 264.789 kNbh3y

5、D1yC2I C4.51214.588.2631.499m答：1作用在闸门上的静水总压力88.263 kN； 2压力中心的位置在闸门的几何中心，即距地面(1.5m,b)处。 2。33密闭盛水容器，水深h1=60cm, h2=100cm,水银测压计读值h=25cm,试求半径R =0.5m的半球形盖 AB所受总压力的水平分力和铅垂分力。h2yC2 A4.5 bh4.512120.250.754.667 m4.5P2P2Ag h21.5hb 39.8073 2176.526kNyD2yC1I C12IcyC11 ；32 0.753.25Yc1AyC1A3合力:RR R288.263 kN合力作用位置

6、对闸门与渠底接触点取矩yD P p h1 yD1 B 6 yD2YdR A yD1P2 h2 yD2P264.7896 4.667176.5264.5 3.25解：1确定水面压强 p0。Poh Hg g g h 4 n1000 9.8070.25 13.6 0.627.460 kPa2计算水平分量FX。2FX pc AP0 h2 g R27.460 1.0 9.8070.5229.269 kN3计算铅垂分力 E。PzV g40.5369.8072.567 kN答：半球形盖 AB所受总压力的水平分力为29.269 kN,铅垂分力为 2.567 kN。2 =3.5m,球作用于垂直2.34球形密闭容

7、器部充满水，测压管水面标高1 =8.5m,球外自由水面标高直径D =2m,球壁重量不计，试求：1作用于半球连接螺栓上的总压力；2柱上的水平力和竖向力。1取上半球为研究对象，受力如下列图。A12PzrT PzV g2248.53.510009.807154.048kN- T FZ 154.048取下半球为研究对象，受力如图。PzD2g2241 24FzPzT 0FxFy08.5 3.51000 9.807154.048 kN答：1作用于半球连接螺栓上的总压力为154.048 kN; 2作用于垂直柱上的水平力和竖向力FxFy0。四章流体动力学根底习题及答案3-8流速场u讦xy込伉丄 uz=xyi试

8、求：(1 )点(1 ,2,3)3的加速度;(2 )是几维流动;(3)是恒定流还是非恒定流;(4 )是均匀流还是非均匀流？CltY QU. du. 1 J 16av ny_仏+亿_.w -r St x ot - Sy * Sr 3 3(2)二元流动(3)恒定流(4 )非均匀流+沙47 变直径管段 AB , dA=0.2mldB=0.4m ,高差h=1.5m ,测得 pA=30kPa , pe =40kPa , B点处断面平均流速VB=1.5m/s ,试判 断水在管中的流动方向。解：u4 -= 1.5x= 6iil H 二二 J二 0 + 亠丄二 4.90川“ 叮0.27 '朋昭 9.8屈

9、“ Z +生 + 玄L5 +兰+ LL 569mqr 昭9.8 19.6Hb>Ha,水由B流向A;水头损失269丄90=山79肛148用水银压差计测最水管中的点流速u如读值"二60mm 求该点流速。解："一 2g xl2,6AA 二 V19.6x 12.6 x0.06 3.8?ir、法二、氏昴40.036匸= 51.3 J/s413离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气“直径 d=200mm处.接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中。管 中水上升H=150mm ,求每秒钟吸入的空气量Q 空气的密度p a=1L29kg/m3 L解：取集流器外断面M 与玻璃管处断面2-2列伯

10、努利方程：Pl +今 +Z - Pg> - - J = Pz 宀竽+ 卩0+ 0 + 0 =-0.15x10-x9.8+r+0i尸47.74mt O = 1.5n?/s4-18闸F出流，平板闸门宽B=2m，闸前水深hi=4mt闸后水 深h尸05出流量Q=8m3/s计摩擦阻力，试求水流对闸门的作 用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比拟。QQ解：根据流量Q = VA = V广子二厂=1皿A】2x4由连续性方程得V = (去)二M 土二OXm/s A, 0.5x2列动量方程P】-P-R 二用M -耳)P. = pgheB =9 8x4x2x4 = 156,8iLVP. = pglBii. =9.8x-¥x2xO.5 = 2.45KNRf