二年第1学期西南交大流体力学B

1、第一次作业6.底面积为L5m 2的薄板在液面上水平移动速度为16m/$ ,液层厚度为4mm.液体的动 力粘度日为O.OOlPa -s砥定液层内速度为直线分布规律，试求移动平板的力F为多大？* Lrr -* ，* pr-k T = M k = o .001 x=4 N .，m ,60.004,F = txA = 4x1.5 = 6N7.如图所示的矩形闸门AB将水bl = 1000 kg/m3）和甘油（P2 = 1264kg/m3 作用在单位宽度闸门上的总压力及作用点，V7 ,工1.2rrf水2m口人甘油hhb2m IF Fi = Pigh- 4x sin 600 = 3.464mF pgkA”

2、pg 2 砧=1000 x9.807x0.5x3,464ix5 = 294192.7NjtR2(p 11T 口 E = pglp=pg 7-hxRcoscp b% 3 6U 工/ 彳 14 42 y Sf) 1= 9807 匕=124052 P14.今要以长L=80m ,内径d=50mm 的水平光滑管道输油，若输油流量要等于135L/min ,用以输油的油泵扬程为多大3 （设油的密度p=920kg/m，粘度口 = 0,056Pa -s ）135x10= 1.146 m/64L = .A.2g Re d 2g 941 0.05=l2300Ht =hf =72.84 m (油柱)Vdp _L 14

3、6m 095x9W-0,05615.从水管向左箱供水，然后经面积为A, 流量系数为由的孔流向右箱，再从右箱经面积为A：、流量系数为心的孔口流出，恒定流量为Qo试求两个水位高度 H：和9.Q=AmJ2 叽16.试述流体静压强的两个重要特性流体静压力的方向沿作用面的内法线方向；静止流体中任一点的流体静压强大小与其作用面在空间的方位无关。.何谓流线？试写出流线的微分方程式。流场中某一瞬时流体质点的速度方向线；叱心匕 ， _ 二dx dy dz.粘性流体在圆管中作层流流动时，其速度分布与切应力分布有何规律?答（简）：速度分布为抛物线分布，切应力分布为线性分布。.紊流分成哪三个区，沿程阻力系数各有什么特

4、点？答（筒，C1）素流光滑区/（Ru）； C2）素流过渡区2=r（Rs）. 一个圆柱体沿管道内壁下滑，圆柱体直径d 00f?m ,长 = 3OOF7H ,自重G = ION 0 管道直径 D = 1O加倾角 6 = 45口油力如图，测得圆柱体下滑速度* = 023m/一求润滑油的动力粘性系数必？UG sin 日=u7idL(57 sin &以=0.I631Fqp.如图，一弧形闸门宽 2m ,圆心角a = 30 ,半径 =3加，闸门轴与水面齐平，求作用在闸门上的静水总压力。第三次作业1. 一股由喷管流出的自由射流，沿水平方向冲入固定导流片水平入口，如图所示。水流截面积速度K=45用/h设水流沿导

5、流片偏转一角度3后流ti射流对固定导流片的作用力F与9角的关系口解：51 +a=二巴2 p 2 pv PlP 匕=匕=/根据连续性方程4=4=/ 声二Q以传-巴)A =- Vco谢=*41-cos4 = 1000 x45x40 xIO-。x45x(1-co徇NF = pVAVn e=pV2A sin 6？=8100 sin 6?Vsin 0/(1 -coslF =4F； +F； =8cos(9)N := tan-1(Fv /f；)= tanQ - 2wr/niin 口2,水平管路直径由 d1=10cm,突然扩大到d2=15cm ,水的流量(D试求突然扩大的局部水头损失;(2)试求突然扩大前后的

6、压强水头之差。(V1-V2)? = 4Q2g 1 工2g0284&十父=三十xLY 2g2g 2g1 7k(vvJ 二Ph Pi- v：)了 g .=0.455mPn - P.V1 = 4.244ni/s, v2 = L8S6m/s 0 Y3.两水库的水面高差 H=25m ,用管1和管2串联接通，不计局部损失，求流量。如果将管3与管2并联，如图，这时各管流量各为多少？已知各管长度和管径分别为4=1000% 4 =。,3阳，Zq = 1500m t d、=025?,= 1800 m ,= Q.2Sm f 各管的沿程损失系数都是4 = 0.028 0(1 )串联+=H8 z L. 8 a L._

7、一二十一二)Q rd：g式逮gW$ +卷 Q;H代入数据Q = 0- 0744m 3/sL 2119Q:(2)串联+并联H = Sq+S用(or S3Q=)n=s就Q： = Q? + Q3 (3)- S 占由得Q；=Q；而Q二二Q2+L2119Q =2. 2119Q上 Q2 =0. 452QH =+452)0.d； d2得 Q = 0. 122m/sQ二=0. 452x0. 122= 0. 0551Q3 = 0. 06684.如图，水箱上有两个完全相同的孔口,H1=6m , H2=2m ,试求密封容器上的计示压强p由于苑=窕即得姆=年2P 一 Pi- H r = H 1-H * pgpgp 二

8、(星氏).咫=(2 2) x 9.8 x 1000 = 981 QPaMB!+ z = c流体静力学的基本方程式 的几何意义是什么？第一项为压强水头、第二项为位置水头，两项相加为侧压管水头；同种、连续、静止的均质流体中各点的侧压管水头为常数。在均匀流过流断面上，压强分布有何规律？答：过流断面上压强服从静止压强分布规律，亦即同一过流断面上各点的测压管水头相等粘性流体的流动可以分为哪两种流动状态？为什么雷诺数可以用来判断流态？答：层流和紊流；雷诺数反映的是惯性力与粘性力作用的比值。8,尼古拉兹实验曲线图中，可以分为哪五个区域？在五个区域中,入与哪些因素有关?答(筒3(1)层流尤=?(Ru) , (

9、2)层流向索流过渡南流光滑区3 =/出磔j 素克过渡区/二川0% 南流相造区上9,有两个同心圆筒，长L = 600 mm ,间隙5 = 10用用，间隙中充满 = 0.234Pe$的油，内筒半径尸=100用用，它以转速也=9&，min转动，求施加于内筒的转矩Af。：7=：R F = - - Ifs1rLJldf =： F f = jii - - - 2 笳而 2汇标.2时60*而 V -r. M u 2Lr605M = 0.234x2然支14-95/60.x2x3.14x O.lx 0 6x0.1 =O.R&V-m0.01.如图，矩形闸门宽度 B=3m ,上缘A处设有固定较轴，已知Cf = 60

10、, Zt = 2m , Z = 2.5w , 液体7 = 9削7M忽略闸门目重，求开启闸门所需提升力7触；P pcA = / sin K Zj H|- BL 12 JP(d = T L cos cl T = LcosB=/sin血十%L1=尸ten * = 4M，上游水深又=4Qt下游水深H:=2厘，求作用于圆上的水平和铅直分压力口 g 二片一尸二工六八(H：一牙 =1x9 8Gxl0 x(42-2:) =590 22= ;/. K = y-A l = y- zR2-! =9.S07x4xiO =920kN，,rJJ5”18.高压管末端的喷嘴如图，出口直径/二IOmi,管段直径。二40加，流量

11、。法左盘连接，共用10瞟桂,不计水和管潴的重量，求霞个螺栓受力多少？.解 一凡十也打4=设已一匕升*=0（力兀4）=3.18阳口V2三Q （加14）=559加心*侬+ *窣0=片（应）.尸 1 = p（厅2 = 10- k（50展-3.181） 2 = 12?OfcFa +心二143kV. & =bF = 4J县/Ar=y 10 = 14.3kV9.如图所示的形压差计测量管管的局部水头损失系数：.已知管径d = 025刑，水 =O.O5w3A，口形管的工作液体密度为d = 1600馆/俄二L：形管左右两侧液面高差= 70 求，&具:喘十早芍喷场+3甯巧 +PgSi -2；+h + Ah) =p

12、: + pgh + pgAh一+小小Pg=C =(-1)Vt = 0 0422g P尸 0-042 x 2g 0,042x2x9,807= 0.042 m = Q/ = L02 叫s10.l.O2;=0.792一管路系统工陵所示售W管的长度, 直号尺沿程后反系理为:工1 = 300% dL -帆咽* z； =0.03L2 =150m, 4二二125次叽 -0.03S4 = 250机 W =15口加加 几=0.03214 = IOOim dA 175mms 乙=00421 1.管路系统在节点处流出口口 =35人、端点者处流出硝丁 =50/$的流量,试确定：a(1)水位高为；(2)节点,4处的水头

13、包. *解.由流量连续性原理，按题图所示各管段序号有小g 门=9启 + 的工=3 5 + 50 = 85 Lf s +JQm=q受十中刃对水力长管，水箱中的水位高应等于沿程损去之和，即+，h = hT十% +瓦=0.082 ?）金鱼十旦给十旦I 力 4 W ）又根据管路并联特征，有近解得qcdMLf/r1一 1j 于是得到水箱水位高为为=0加2 7|也辔F 当五+卫弊 =21I d： 右 式）节点 A 处水头为hA h-h =fe-0.082 7 0 % 61 =1239冽4息LJ512.如图，二联水箱上装有三个处于同一高度且霞狼同为初析上、流量系数同为4r=3工$匕在定常流动情况下,试求：勺

14、也、qV2 y。门.K、H工各为多4解*的：二注42班一药”氏画面三瓦i?i.=注 4d2 2由矶；=%可得1月2 =与耳*Q1 =。匕+的与=0几+4% =M4丁皿+超1兄=MjgHq。+ 72)3乂 m = 0.6乂 3 1Q-4 x(l + 4)乂 心田1 A1产4 S5m卡H,三4三 2.429?h2将兄代人流量公式.得4 r = 176x W： m 3 /s, qT_ =0% 第五次作业.流体受压，体积缩小，密度 增大的性质,称为流体的压缩性；流体受热，体积膨胀，密度 减少 的性质、称为流体的热胀性。.液体静压强分布视律只适用干静上、同种、连续液体。.气体自孔口、管路或条缝向外喷射

15、所形成的流动,称为气体淹没射流。. 静压、动压和 位压之和称为总压.速度的大小、方向或分布发牛变化而引起的能量损失,称为局部损失。.论述尼古拉兹实验的结论和意义曲 尼古拉兹实验归我苴、结出了疣动阻力与雷诺数Re和相对粗糙度-1 a数的变化归纳为五个区.层*荒区：1=/但由 临界过渡区：之=/(&).光? 流过渡区e A =71 Re, J湍流粗糙区力=，卜 尼古拉兹实验比裁 系数；i的变化规律，揭露了影响之变化的主要因素，它对尤和断面流速分布日 险公式提供了可靠的依据7.设粘度为必的流体，在半径K的圆管内作恒定流动，流量为。.圆管截面上轴向速度分彳”乌依二储试求管截面上的切应力分布r(r )、

16、壁面切应力0、管轴上的切应力。的表达 忒3斛；根据牛顿粘性定律,图管内的拈性切应力分布为du二_二7 dr式中负号是因为当径向坐标r增加附，速度口减小.川 由速度分布式可得，上式表明在圆管截面上，粘性切应力沿径向为线性分布.在管壁上粘性切应:T 一姐“ 成在管轴上粘性切应力最小Ou =8.如图所示，一边装有钱链的倾斜闸门其宽度2炉，闸门与水平面夹角为c 水面到校舞轴的距离4=305r求开启闸门所需的力产（不计同门重量与笥一.V解；沿闸门建立坐标轴F，向下为正，原点。在水面上，*U闸门水下长度为i Z = - =- = 2.656ffl，iu a sin 60，赢既心为C,元=2 = 1，28加

17、卜设压强中心为D口二 L328 十 *6吩 =1.77m12 13281 22 W总压力 R =的4 =1一。乂1039加06 乂工乂(2父 ) =2 乂29949 3 = 5998 产2 sin 600由于钱错义的合力矩为零 廿式产）=04+1斗PZF(JT CO5 GC 十 7CO5 a)= F,g +PS 2g9.宽度为8的平板闸门开启时，上游水位为瓦，下游水位为为且上、下游截面1-1、2-2均处变流区，试求周定闸门所需的水平力产的表达式n,10.J如图所示离心泵装置管路，提水高度g =1碗，流量0 = 30/,吸水管和压水管直径d =150,心泵效率=0.85,电财率7/ =。.95,系统M头损失为I*试选择电机功率0 +匹+ 0 +笈=向+三+ 0+加3 V