南京工业大学

1、南京工业大学工程流体力学试题（A）卷（闭）2012-2013 学年第二学期使用班级 安全1101-02.班级学号姓名1、一根直径为 d= 0.1m 的水管垂直放置，在上方转 90弯后立即收缩成直径为 d = 0.05m 喷口，水从此1 2喷入大气中。设喷口水流速度为v =20m/s,忽略一切损失，试计算低于喷口 h = 4m处水管截面上的压2强P。1v d = v d1 1 2 2解：v x 0.1 = 20 x 0.05v = 10 m / s1p v 2 pv 21 + z + 4 =2 + z + 2-Y 12g 丫 22gp1021 +98072 x 9.8072022 x 9.087

2、p = 3.78x105 Pa12、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为p = 106Pa，H = 3m，管 嘴大小口直径D = 5cm, d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力F。vD=vd1解：连续性方程：叮x 5 =v22v x12= 5v1p1静力学基本方程 p1=p +y H=106 + 9807 x 3= 10.3 x105pv 2v 21 + = 2-Y2 g2 g HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 10.3 x 105 + v 225v 2伯努利方程9807 + 2 X 9【807 = 2

3、x 9.807v = 9.26m / s1=丄兀D 2 v41=4Kx (5 x 10 一2)2 x 9.26=1.82 x 10一2 m 3/=丄兀D 2 v41动量方程Pq (v - v ) = Y F = p A - FV 2 1 1 1F = 10.3 x 105 x 兀 x 25 x 10-4 -1000 x 1.82 x 10-2 x 4 x 9.264F = 1346.9N3、一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水，设排放时间t与液面高度h,重力加速度g,流体密度p，粘 度等参数有关，试用量纲分析法（1）取h, g,p为基本量，求包含时间的无量纲量口；（2） 取d, g,p为基本量

4、，求包含粘度的无量纲量n 。解：f (d, t, h, g, p,卩)=0n=6(1)取 h, g, p 为基本量冗=ha1 gb1 p q t1M oT o L = La1 (LT -2) bi( ML- 3gT0=c10 = -2b +1 b = I0 = a + b11-3c1a =-1/21h取d, g, p为基本量兀0 = a + b11-3c1a =-1/21h取d, g, p为基本量兀=da2 gb2 P C2 卩2M0T0L0 = La2(LT-2)b2(ML-3)c2 ML-1T-10 = c +1 c = -1220= -2b -1 b = -1/2220 = a + b

5、3c 1 a = 3 / 22 2 2 2=d -3/2 g -1/2 p -1 卩Pd 3/ g4、四.图示一对称臂洒水器，臂长1 = 0.25m，喷咀面积A =0.93cm2, a = 45从中心管流入的总流量 qv =5.6X 10-4ma/s。若不计损失，求(1)若不让其转动应施多大力矩M； (2)不加力矩时喷管的转速n。(1) 保持不动M = 2v cos alpq - 0=2x 曽鳥10；： x cos45。x 0.25 x 1000 x 5.6；10“ (2)不加力矩时的转速2 x 0.93 x 10 - 420.298N.m2(v cos a 一 )1pq = 0Vcos 45

6、。一)1pqV5.6 x 10 - 4“cos 45。2 x 0.93 x 10 - 4-x 0.25 = 0” 5.6 x 10-4 x Z。= 8.5s-0.25 x 2 x 0.93 x 10-4ron = x 602兀= 81.4 r / min5、如图所示的抛物线闸门，宽度为b,铰接在B点上，建立如下坐标系后，抛物线闸门断面的方程为y=H-4x2。1求流体作用在闸门上总压力的水平分力F大小；（4分）X2求流体作用在闸门上总压力水平分力F的作用中心hD； （4分） xD3求流体作用在闸门上总压力的竖直分力F大小；（4分）z4求流体作用在闸门上总压力竖直分力F作用中心xD；（4分） zD

7、5维持闸门平衡所需的F。（4分）解：抛物线方程y二H-4x21)水平分力的大小F =yh A =y Hb = yH2b1)2)水平分力压力中心h2)水平分力压力中心hDJH+L =+h A 2cxx b x H312= 2 HH 以丁 x H x b23)垂直分力的大小F二YV =yAb = ybH3 H3)y p34)抛物面面积 4)抛物面面积 A =JJdxdy = J H/2dxjH-4x2dy =H、H /300D=叮J H/2 xdx J J -4 x 2 心=叮J H/2 xdx J J -4 x 2 心=H 3 H48y =丄 JJ yd.AD003 0 0ydy =H 445竖

8、直分力必然经过形心H 3、HH44845），H 3丽x =d 48h=2Lh=2L(5)合力工 F = ；F2 + F2 =学*9H2 + 4H x y 6FH = F (H -h )+ F xxD y D维持闸门平衡的力Y bH 2(24 + H 2)F = 144F3 布. F合力与y轴夹角tg0 =& = H sm 9 = =F2乙Fy6、如图所示矩形敞口盛水车，长2L（m），高h=2L （m），静止时水深hi=L （m）。重力加速度为g（m/s2）。求水 刚好不溢出时，盛水车的加速度a的大小。（5分）解：自由面方程为：ax+gzs=O,水刚好不溢出时,zs（x=-L）=h-人，因此，-a（-L）/g=2L-L，即a=g。 五、如下左图所示，水由水箱1经圆滑无阻力的孔口水平射出冲击到以平板上，平板封盖着另一水箱 2 的孔 口，水箱1中水位高为人，水箱2中水位高为h2，两孔口中心重合，且di=d2/2，当人已知时，求h2高度。 （10 分）六、如上右图所示断面突然缩小管道，已知两段面的直径分别为di（mm），d2（mm）,且di=2d2=2d，流量为Q失h。（10分）W如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。水从一容器通过锐边入口进入管系，