流体力学作业题答案

1-6某流体在圆柱形容器中，当压强为2MPa时，体积为0.995×10-3m3；当压强为1MPa时，体积为1×10-3m3，求它的体积压缩系数。解：K===或K===1-8采暖系统在顶部设置一个膨胀水箱（如图），系统内的水在温度升高时可以自由膨胀进入水箱，若系统内水的总体积为8m3，温度改变的最大值为50℃，水的体胀系数α=5×，问膨胀水箱最小应有多大体积？体积膨胀系数=膨胀箱体积系统总体积图1-11所示，一边长200mm重量1kN的滑块在20°斜面的油膜上滑动，油膜厚度0.005mm，油的粘度μ=7×10-2Pa·s。设油膜内速度为线性分布，试求滑块的平衡速度。如果面积以A=0.2，计算答案为1-14一很大的薄板放在b=0.06m宽水平缝隙的中间位置，板上下分别放有不同粘度的油，一种粘度是另一种的2倍。当平板以V=0.3m/s的速度被拖动时，每平方米受合力为F=29N，求两种油的粘度。2-3在一高架水管A引出测压口，分别接有U形管水银测压计B和C。两测压计高度差H=18m,h1=915mm。求：h2的高度。（2.24m）解：测压计C测压计B2-5如图所示，串联U形管与两容器连接。已知h1=60cm,h2=51cm,油密度为830kg/m3。求同一水平面上A、B两点间的压强差。(139kPa)解：=138912Pa2-8设一个绕竖直中心轴旋转的圆筒，直径D=0.6m，高H=0.8m，盛水深度h=0.5m。求：（１）水开始从桶口溢出时的旋转角速度。（11.4）（２）桶底中心刚好露出时的旋转角速度。(13.2)解：(1)水刚到桶口(2)桶中心露出2-12解：图中阴影部分为压力体2-13在一水渠中，要建一拦水闸板，现有四种方案。请计算各种方案的初始开启力。已知Ｈ＝5m，Ｍ１＝2000kg，Ｍ２＝3140kg，闸板宽度ｂ＝3m，提板摩擦系数为0.2。（93.1kN245kN31.6kN336kN）解：第一种方案:所需压力第二种方案：与第一种情况完全一样力矩第三种方案：水平压力垂直压力水平作用点，方向向左垂直作用点，扇形重心其中b为扇形弦长，s为圆弧长度作用点经过转矩中心，力矩=0其中y1=0.5H，，y3=H代入数据得F3=9.8+21.76+245-245=31.6KN另外，由压力始终朝着内法向，即通过圆心，同样可得压力对闸门无转扭。第四种方案：与三同，压力通过圆心，只有下表面压力有转矩代入数据得F4=367.5-9.8-21.76=336KN2-15如图所示为绕固定铰链O旋转的自动开启式倾斜闸门，闸门和水平面的夹角为60°。当闸门一侧水位H=2m，另一侧水位h=0.4m时，闸门自动开启，试求铰链至闸门下端的距离x。（0.8m）解:闸门自动开启有力矩平衡：代入数据得3-2流线方程即=(1)积分(2)如果直接消掉，则有，也算对。那么积分最后得3-4二维;;(1,2,3)点加速度（）3-7质量流量另一截面流速4-1解：不可压流体连续要满足：（1）连续（2）不连续（3）连续4-4解：利用连续性方程4-6解：对皮托管应用伯努利方程测压管：通过google，百度或查手册知四氯化碳密度为1595kg/m34-10解：对1-1,2-2面列伯努利方程如果取连续性方程对A-A和2-2截面列伯努利方程或者列1-1和A-A截面列伯努利方程同理B-B与1-1截面4-11分绝对压力和相对压力两种情况阀门关闭，用绝对压力计算(为工程大气压)H=相对压力计算H=28m阀门打开列伯努利方程为大气压为工程大气压=28-=22m流量如果把p0用标准大气压来算，上面结果分别为H=28.9m，v2=21.8m/sqv=0.2384-20连续性方程伯努利方程如果用相对压力计算PA=120KPa，PB=109KPa动量方程X轴方向Y方向=3.218+0.49=3.708KNF=，如果用相对压力计算Rx=2.85KN，Ry=2.16KN，F=3.576KN4-22动量方程4-24伯努利方程两种做法，一是以水平方向为x轴，垂直方向为y轴列动量方程X方向Y方向(1)(2)除掉得整理有代入(1)有第二种方法是以平行于平板的方向为x轴，垂直平板方向为y轴列动量方程X方向射流方向作用力Y方向4-26Q=5.6A=0.93cmV=绝对圆周速度动量矩方程T=2(1)T=0，（2）5-5是不是不是是5-9解列出所有物理量F=f(l,v,)选三个基本物理量，v,l剩下7-3=4个pi数各物理量纲FLVcL1同理5-11已知结论，要写出中间证明过程与5-9题一样用pi定理列出所有物理量d选三个基本量dd体积流量L质量流量按此题来看qm实际为体积流量如果把当成质量流量来算，则有也算对同理所以6-5解：证明连续，柱坐标下连续方程为6-4题里结果（书上写极坐标为印刷错误，实为柱坐标），证明无旋，要满足=0（1）速度散度=代入0+0=0连续