工程流體力學(聞建龍)課后答案(部分)

1、王常斌2013,,第一章 緒 論第二章 流體靜力學第三章 流體運動學基礎第四章 流體動力學基礎第五章 相似理論與量綱分析,工程流體力學,第六章 流動阻力與水頭損失第七章 有壓管路、孔嘴計算第八章 粘性流體力學基礎第九章 工程湍流及其應用第十章 流體力學實驗技術(shù)第十一章 氣體的一元流動第十二章 縫隙流動,第二章 作業(yè),2-8 矩形閘門AB，如圖所示。,求：（1）下游無水時的啟門力

2、（2）下游有水時的啟門力,解：（1）下游無水時的啟門力,根據(jù)題意，可列關(guān)于A點的力矩平衡方程,,,,,（2）下游有水時的啟門力,,,,,,,作業(yè)解答,3-1 已知不可壓縮流體平面流動流速場vx=xt+2y, vy=xt2-yt；求當t=1s時，點A(1，2)處液體質(zhì)點加速。,解,作業(yè)解答,3-2 已知平面不可壓縮流體的流速分量為vx=1-y，vy=t。求 1）t=0時過（0，0）點的跡線方程。

3、 2）t=1時過（0，0）點的流線方程。,解 1）,由方程（2）得,代入方程（1）,求解,故跡線方程為,解 1） 求t=1時過（0，0）點的流線方程。,作業(yè)解答,t=1時過（0，0）點的流線方程：,作業(yè)解答,4-2 如圖示一管路，A、B兩點高差Δz=1m，A處直徑dA=0.25m，壓強pA=7.8×104Pa, B處管徑dB=0.5m，壓強pB=4.9×104kPa，平均流速vB=1.2m/s，試求平均

4、流速vA和管中水流方向.,4-8 一射流在平面上以v=5m/s的速度沖擊一斜置平板，射流與平板之間夾角α=60o，射流的過水斷面積A=0.008m2，不計水流與平板之間的摩擦力，試求：（1）垂直于平板的射流作用力； （2）如圖中所示流量Q1與Q2之比。,作業(yè)解答,X方向動量方程,y方向動量方程,連續(xù)方程,4-9 如圖示，水流經(jīng)彎管流入大氣，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，水的密度

5、為1000kg/m3。不計水頭損失，求彎管上所受的力F。,作業(yè)解答,解：由連續(xù)性方程,,,對彎管的進、出口截面列伯努利方程,,選彎管所圍成的體積為控制體，對控制體列動量方程：,作業(yè)解答,,合力為,彎管上所受的力與 F 大小相等，方向相反,5-7 有一水庫模型和實際水庫的線性比例尺為1/225,模型水庫開閘放水4min可泄空水庫中的水，求實際水庫水放空所需的時間。,解：該問題中重要起主要作用，選弗勞德模型法，則,作業(yè)解答,5-10

6、 Re是流速v、物體長度L、流體密度ρ及流體動力粘度μ這四個物理量的綜合表達，用π定里推出雷諾數(shù)的形達形式。,解：根據(jù)題意，雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,選擇 作為基本單位，于是,6-1 判別流動狀態(tài)（1）某管路的直徑d=0.1m，通過流量qv=4×10-3m3/s的水，水溫t=20℃（2）條件與上相同，但管中流過的是重燃油，運動粘度是150×10-6m2/s,解（1）水在20

7、℃時的運動粘度為 雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,解（2）重燃油雷諾數(shù)為,6-4 某輸油管道由A到B長l=500m，測得A點的壓強pA=3×105Pa，B點的壓強pB=2×105Pa，通過的流量qv=0.016m3/s，已知油的運動粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管徑d的大小。,解 該問題是一等直徑長管輸送問題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設流動屬于

8、水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設不正確,6-4 某輸油管道由A到B長l=500m，測得A點的壓強pA=3×105Pa，B點的壓強pB=2×105Pa，通過的流量qv=0.016m3/s，已知油的運動粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管徑d的大小。,解 該問題是一等直徑長管輸送問題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設流動屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設

9、正確,6-8 圖示管路用一根普通 管由A水池引向B水池。已知管長l=60m，管徑d=0.2m。彎頭ξ彎=0.5，閥門ξ閥=2，當量粗糙度Δ=0.05mm，水溫t=20℃。求當水位差z=3m時管中的流量。,解 由兩個水面之間列伯努利方程,作業(yè)解答,,,,,,,,,,,,,（1）假設管道流動屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設不正確,（2）假設管道流動屬于水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設不正確,相對粗糙度,作業(yè)解