流体力学例题解答课件

1、一底面积为40cm*45cm，高1cm的木块，质量为5kg，沿涂有润滑油的斜面向下作匀速运动，木块运动速度u=1m/s，油层厚度1mm，斜坡角=22.62，由木块所带动的油层的速度呈直线分布，求油的粘度习题1-1u=1m/s解：木块重量沿斜坡分力解：木块重量沿斜坡分力 F F与剪切力与剪切力 T T 平衡时，匀速下滑平衡时，匀速下滑dyduATmgsin)(1047. 0001. 0145. 04 . 062.22sin8 . 95sinsPauAmg例题2-123250200hmmhmm，如图所示，已知 4=300hmm5=500hmm333123100080013598kg mkg mkg

2、 m，求A B两点的压强差mmh6001 4514433432232312111hhgppghppghppghppghppBA图中图中1-1,2-21-1,2-2和和3-33-3均为等压面均为等压面, ,根据流体静压强计算公式根据流体静压强计算公式, ,可以逐个写出每一点的静压强可以逐个写出每一点的静压强, ,分别为分别为整理后得整理后得A,BA,B两点的压强差两点的压强差PaghghghghhhgppBA678676 . 0980625. 01334002 . 078503 . 01334003 . 05 . 098061123324345145143322311hhgghghghghppA

3、B将上式逐个代入下一个式子将上式逐个代入下一个式子例题2-2如图所示为烟气脱硫除尘工程中的气水分离器，其右侧装一个水银U型测压管，量得h=200mm，此时分离器中水面高度H为多少？解：分离器中水面处的真空度为解：分离器中水面处的真空度为PahpHgV266562.0133280自分离器到水封槽中的水，可以看成是静止的，在自分离器到水封槽中的水，可以看成是静止的，在A A、B B两点列出两点列出流体静力学基本方程：流体静力学基本方程：BapHp0VaappHp0故：故：mpHV72.2980026656例题2-3如图所示,倾斜闸门AB，宽度B为1m（垂直于图面），A处为铰链轴，整个闸门可绕此轴转

4、动。已知水深H=3m，h=1m，闸门自重及铰链中的摩擦力可略去不计。求升起此闸门所需垂直向上的力。解：就平面壁来说，其左、右两侧都承受解：就平面壁来说，其左、右两侧都承受P P0 0的作用，互相抵消其影响，总压力为的作用，互相抵消其影响，总压力为NHBHAhPc5092260313219800602sinsin总压力的作用点总压力的作用点D D到铰链轴到铰链轴A A的距离为：的距离为：mHHhHBHHBHhAzIzhlccc46436066026060602160121602160603.sinsinsinsinsinsinsinsin)(sin由图可看出，由图可看出，mhHx31260136

5、0.tantan根据力矩平衡：根据力矩平衡： 当闸门刚刚转动时，力当闸门刚刚转动时，力P P、T T对铰链对铰链A A的力矩代数和应为零。即的力矩代数和应为零。即0TxPlMAKNxPlT367631246439250.例题例题3.1物体绕流如图所示，上游无穷处流速物体绕流如图所示，上游无穷处流速 ， 压强为压强为 的的水流收到迎面物体的阻碍后，在物体表面上的顶冲点水流收到迎面物体的阻碍后，在物体表面上的顶冲点S处的流速减至零，处的流速减至零，压强升高，称压强升高，称S点位滞流点或驻点。点位滞流点或驻点。求点求点S处的压强。处的压强。smu/2 . 40pSpu解：设滞流点解：设滞流点S S处

6、的压强为处的压强为PsPs，粘性作用可以忽略。，粘性作用可以忽略。 根据通过根据通过S S点的流线上伯努利方程，有：点的流线上伯努利方程，有：gupzgupzsss2222szz有有 代入数据，可得：代入数据，可得：mguguppss908922422222.故，滞流点故，滞流点S S处的压强处的压强kPamHps8380902.例题例题3.2在在D150mm的水管中，装一带水银压差计的毕托管，用来测量管轴心处的水管中，装一带水银压差计的毕托管，用来测量管轴心处的流速，如下图所示，管中流速均速的流速，如下图所示，管中流速均速V为管轴处流速为管轴处流速u的的0.84倍，如果倍，如果1、2两点相距

7、很近而且毕托管加工良好，不计水流阻力。求水管中的流两点相距很近而且毕托管加工良好，不计水流阻力。求水管中的流量。量。 2）水流经）水流经1、2两点时没有能量损失，两点时没有能量损失， 解：解： 1) 取管轴线设置水平基准面，过水断面取管轴线设置水平基准面，过水断面1-1， 2-2经过经过1、2两点并垂直于流向。两点并垂直于流向。3）列出）列出1点到点到2点的无粘性流体伯努利方程：点的无粘性流体伯努利方程： gupZgupZ2222222111 水水水水 因为因为021 ZZmax1uu 02 u（1）(1)式整理为式整理为水水 122max2ppgu （2）基准面基准面4） 由流体静力学可知由

8、流体静力学可知,选取等压面选取等压面A-A1， B-B1， C-C1,如图所示，设高度为如图所示，设高度为hA A1B B1C C1分别列等压面左右两边的流体平衡公式，可得分别列等压面左右两边的流体平衡公式，可得等压面等压面A-A1等压面等压面B-B1等压面等压面C-C111)(AAphhpp 水水 （3）11BABphpp 水水银银 hhppppCBC水水 211（4）（5）联立等式联立等式(3)、 (4)、 (5)可得可得h)(12 水水水水银银 pp（6）5）将式）将式(6)代入式代入式(2)可得：可得：sm /22. 2)9800133280(980002. 08 . 92 )-(h2

9、gumax 水水水水银银水水 （6）6）由此可得管中流速均速）由此可得管中流速均速V水管中的流量为水管中的流量为V0.84umax0.842.221.87sm/smD/033. 087. 1415. 014. 387. 14VAQ322 （7）（8）某污水处理厂从高位水池引出一条供水管路某污水处理厂从高位水池引出一条供水管路AB，如图所示。，如图所示。已知：流量已知：流量Q0.04米米3/秒；管径秒；管径D300mm；压力表读数；压力表读数pB9.8 104pa，高度，高度H20m。求水流在管路。求水流在管路AB中水头损失？中水头损失？例题例题3.3lvvh 2gpz2gpz222222111

10、101p米59800490002Bpp解：解：选取水平基准面选取水平基准面O OO O，过水断面，过水断面1 11 1、2 22 2。设单位重量的水自。设单位重量的水自 断面断面1 11 1沿管路沿管路ABAB流到流到B B 点，点，因为：因为：z1H20米，米，z20，v2Q/A1.92米米/秒秒取取121，v10则：则：20 + 0 + 0 0 + 5 + 1.922/19.6 + hl故故 hl14.812（米）（米）则可列出伯努利方程：则可列出伯努利方程：例题例题 4-1在长度在长度l=1000ml=1000m、直径、直径d=300mmd=300mm的管路中输送重度为的管路中输送重度为

11、9.31kN/M9.31kN/M3 3的重油，的重油，其重量流量为其重量流量为G=2300kN/hG=2300kN/h，求油温分别为，求油温分别为10 10 ( 25cm2/s)和和油温油温4040 ( 1.5cm2/s)时的水头损失？时的水头损失？ smAQV971. 03 . 040686. 0220005 .11610253 .0971.0Re41Vd解：管中重油的体积流量为解：管中重油的体积流量为SmGQ30686036003192300.重油的平均速度为：重油的平均速度为：1010 的雷诺数为的雷诺数为：20001942105130971042.ReVd4040 的雷诺数为的雷诺数为

12、：重油的流动状态均为层流，有达西公式可得相应的沿程水头损失为：重油的流动状态均为层流，有达西公式可得相应的沿程水头损失为：油柱mgVdlgVdlhf28589297103010001942642642222222.Re由计算可知，重油在由计算可知，重油在4040时流动比在时流动比在10 10 时流动的水头损失小。时流动的水头损失小。油柱mgVdlgVdlhf1 .888 . 92971. 03 . 010005 .116642Re642221211例题例题 4-2某厂自其高位水池加装一条管路，向一个新建的居民点用水池供水，如某厂自其高位水池加装一条管路，向一个新建的居民点用水池供水，如图所示。

13、已知图所示。已知H40m，管径，管径d50mm，弯管，弯管l/R=0.5，是普通镀锌管（，是普通镀锌管（0.4mm）。问在平均温度为）。问在平均温度为20时，这条管路在一个昼夜中能供水多少时，这条管路在一个昼夜中能供水多少水量？水量？rfaahhgpgpH220212221vv解：解：求供水量，即流量，须先求出流速。求供水量，即流量，须先求出流速。管道进口的局部阻力系数管道进口的局部阻力系数 1=0.590圆弯管圆弯管 2=0.294*2=0.588闸板阀闸板阀 （全开）（全开） 3=0.1 管道管道 出口出口 41.0 即：即：以低位水池水面为基准面以低位水池水面为基准面O-O，取过水断面，取过水断面1-1及及2-2，如图。列出伯努利方程：，如图。列出伯努利方程：由已知条件可知，由已知条件可知，v1v20 Hhf+hr18824321. 故：故：gvgvdlhhHrf218824000222).()(由由/d及及Re，返回查莫迪图，管中流动确实属于过渡区，并且返回查莫迪图，管中流动确实属于过渡区，并且的取值的取值也是合适的。也是合适的