《流体力学习题课(工程流体力学)课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学习题课(工程流体力学)课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.一 底 面 积 为45x50cm2 ， 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为5kg ， 沿 涂 有 润 滑 油 的斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动 速 度u=1m/s ， 油 层 厚 度1cm ， 斜 坡 角 22.620 (见 图 示)， 求 油 的 粘 度 。,解： 木 块 重 量 沿 斜 坡 分 力 F 与 切 力 T平 衡 时， 等 速 下 滑,2.某 处 设 置 安 全 闸 门 如 图 所 示， 闸 门 宽 b= 0.6m， 高 h1= 1m， 铰 接 装 置 于 距 离 底 h2= 0.4m， 闸 门 可 绕 A 点 转 动， 求 闸 门 自 动 打 开
2、 的 水 深 h 为 多 少 米。,解：当 时， 闸 门 自 动 开 启,将 代 入 上 述 不 等 式得,3.如图， ，上部油深h1m，下部水深h12m， 求：单位宽度上得静压力及其作用点。,解：,作用点：,合力,4.圆柱体, d=2m, h1=2m, h2=1m 求: 单位长度上所受到的静水压力的水平分力和铅垂分力,Pz= g(3/4)(d2)/4 =1000 9.8 0.75 22/4 =23.09(kN),Px=g(h1/2)(h11)- g(h2/2) (h2 1) =g(h12-h22)/2=14.7(kN),解:,5.管道中水的质量流量为Qm=300kg/s, 若d1=300mm
3、, d2=200mm, 求流量和过流断面 1-1, 2-2 的平均流速,解:,6. 已知: d=200mm H=4.5m Q=0.1 (m3/s) 求: 水流的总水头损失,解:,选1-1与2-2两个断面间的流动,将H=z1-z2和p1=p2=0 及 V1=0 2=1.0 则有,7. 水平面上的渐缩弯管如图所示。 已知断面1处的压强为p1=98kpa ，断面平均流速V1=4m/s ，管径 d1=200mm，d2=100mm，转角a=450 。不计水头损失， 求: 水流作用于弯管上的力,解: 取整个弯管段的水体为控制体，选取图示oxy坐标系，设管壁对水流的作用力为Rx， Ry（假定方向如图所示）
4、由连续性方程 , 有,列1-2伯努利方程,列X方向动量方程,列Y方向动量方程,代入有关数据得 Rx= 2.328(kN) Ry=1.303(kN) 利用牛顿第三定律, 可得到水流对管壁的作用力, 并可求得合力及合力与X方向的夹角,8.已知矩形平板闸下出流。已知闸门宽B=6m, 闸门前水深H=5m,闸门后收缩断面水深，hc=1m, 流量 Q=30m3/s。不计水头损失，,求:水流对闸门推力,解: 利用连续性方程,有,选取图示断面0-0和断面c-c之间的水体作为控制体，设闸门对水流作用力为 R , 则X方向的动量方程为,代入数据, 得,水流对闸门的作用力, 利用牛顿第三定律, 有,方向向右,9.水
5、 由 水 箱 经 一 喷 口 无 损 失 地 水 平 射 出， 冲 击 在 一 块 铅 直 平 板 上， 平 板 封 盖 着 另 一 油 箱 的 短 管 出 口。 两 个 出 口 的 中 心 线 重 合， 其 液 位 高 分 别 为 h1 和h2， 且h1=1.6m ， 两 出 口 直 径 分 别 为d1=25mm,d2=50mm， 当 油 液 的 相 对 密 度 为0.85 时， 不 使 油 液 泄 漏 的 高 度 h2应 是 多 大（ 平 板 重 量 不 计）？,解：建 立 水 箱 液 面 与 喷 口 的 能 量 方 程， 按 照 题 意 有， 则 水 射 流 的 速 度 为 取 图 示
6、射 流 边 界 为 控 制 体， 根 据 动 量 原 理， 平 板 对 射 流 的 作 用 力 为 此 力 即 为 射 流 对 平 板 的 作 用 力P1， 此 外， 平 板 另 一 侧 所 受 到 的 静 止 油 液 的 总 压 力 为P2， 为 保 持 平 板 对 油 箱 短 管 的 密 封 作 用， 须 使 平 板 在 水 平 方 向 保 持 静 止 状 态， 根 据 水 平 方 向 力 的 作 用 情 况， 则 有 即,103,解：,10.已 知 圆 球 绕 力 阻 力D 与 球 的 直 径d， 来 流 速 度U0， 流 体 的 密 度、 动 力 粘 度 有 关， 试 用 定 理 推
7、求 阻 力D 的 表 达 式。,选d,U0, 为 独 立 基 本 量 纲， 可 以 组 成5-3=2 个 项,写 成 量 纲 式,按 量 纲 和 谐 原 理 求 指 数， 对,11.渠道上设一平底单孔平板闸门泄流，上游水深H=3m，闸前水流行近流速V0=0.6m/s，闸孔宽度b = 6m，下游为自由出流，闸门开度e =1.0m。今欲按长度比尺l =10 设计模型，来研究平板闸门的流量系数，试求：（1）模型的尺寸和闸前行进流速V0m；（2）如果在模型上测得某点的流量为Qm = 81.5 l / s，则原型上对应点的流量Q为多少？（3）闸门出流的流量系数为多少？,解：（1）模型尺寸设计和闸前行近流
8、速,解题步骤,因为闸孔出流主要作用力是重力，所以按重力相似准则设计模型。模型的长度比尺为l =10，则模型中的尺寸为,上游水深,闸孔宽度,闸门开度,重力相似准则条件下的流速比尺,解题步骤,所以,（2）原型流量 Q 的计算,重力相似准则条件下的流量比尺,即原型上的流量为,解题步骤,（3）计算流量系数,流量系数 是常数，在原型和模型上都相同。,根据平板闸门自由出流计算公式：,由于行近流速很小，可以忽略不计H0 = H，自由出流 。,即平板闸门闸孔出流的流量系数为0.56 。,联 立 求 解 得：,所 以,，阻 力,或,令,则,CD称 为 阻 力 系 数， A为 球 在 来 流 方 向 投 影 面 积。,12.已知图示混联管路各管段的沿程阻力系数,管径,，管长,试求各管段流量。,解： 管路2与管路3并联,故，,由连续性方程，得,将基准面取在出水池水面，在进水池与出水池之间列能量方程，得,将联立以上方程，整理得,15.,
