流体力学作业题答案

发布 2022-07-05 02:34:28 阅读 1091

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。

1-11 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b 2-5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830 kg/m3。求同一水平面上a、b两点间的压强差。(139 kpa)

解: 138912 pa

2-8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

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,m12000 kg,m23140 kg,闸板宽度b=3m,提板摩擦系数为0.2。

93.1 kn 245 kn 31.6 kn 336 kn )

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=31.6 kn

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=336 kn

2-15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。

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

二维1,2,3)点加速度 (

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,或查手册知四氯化碳密度为 1595 kg/m3

4-10 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/s qv=0.238

4-20 连续性方程

伯努利方程。

如果用相对压力计算 pa=120 kpa,pb=109kpa

动量方程 x轴方向。

y方向 =3.218+0.49=3.708kn

f=, 如果用相对压力计算 rx=2.85kn,ry=2.16kn,f=3.576kn

4-22动量方程

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

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 4-26 q=5.6 a=0.93cm

v=绝对圆周速度。

动量矩方程 t=2

(1) t=0,

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 同理

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 d

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。

有旋。2) 连续。

无旋。3) 连续。有旋。

印刷错误。证明连续

同时证明有势。

势函数 也可以写成。

6-11 解:

有势。第7章。

7-2解:

选自由水面和h截面

代入数据得。

7-6 解:判断状态

根据层流运动公式:1、

2、速度分布是抛物线

公式7-19

7-19 无缝钢管查表

冬,查moody图或经验公式左右。

夏左右。

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