工程流體力學課后答案第三章流體動力學基礎.doc

第3章 流體動力學基礎3.1 解： 3.2 解： （1） （2）二元流動 （3）恒定流 （4）非均勻流3.3 解： 3.4 解：3.5 解： （1） （2） 3.6 解：渠中： 管中：3.7 解： 以過A點的水平面為等壓面，則 可以看出：，水將從B點流向A點。 或：解得水頭損失為：，水將從B點流向A點。3.8 解： 11、22、33為等壓面。由左邊： 由右邊： 且： 因為： 則： 解得：或直接由公式：求。3.9 解： 以過22斷面渠底處的水平面為基準面00，對11和22過水斷面列能量方程：3.10 解：（1）閥門關閉時，對11和22列能量方程： 得： （題意理解一：是整個管路的水頭損失）閥門開啟時，對11和33列能量方程：（2）（題意理解二：是至壓力表斷面的管路水頭損失）閥門開啟時，對11和22列能量方程：（2）3.11 解： 對11和22斷面列能量方程： 或：3.12 解： 以過管軸線的水平面為基準面00，對11和22列能量方程：3.13 解：集流器外大氣中取斷面11與玻璃管處斷面22列伯努利方程 3.14 解：對11和22斷面列能量方程：3.15 解： 對11和22列能量方程: 3.16 解： 對1-1和2-2列能量方程： 對1-1和2-2列動量方程： 答：漸變段鎮(zhèn)墩上所受到軸向推力為392.06kN，方向水平向右。3.17 解： x方向： y方向： 射流對平板的作用力與R互為反作用力，大小相等，方向相反。3.18 解： 列水平方向的動量方程：答：每個閘墩所受的水平推力為98.2kN，方向水平向左。3.19 解： 對11和22列能量方程： 對12之間的水體列動量方程： 方向： 方向： 為負，說明實際Fy方向與假設方向相反，方向鉛直向下。則： 與水平方向夾角： 水流對彎管的動水壓力為3.57kN，方向與圖示方向相反。3.20 解： （1）求船的推進力取船內流管的全部內壁輪廓為控制體，進水速度為船只的行進速度：水泵對于水的推力，也就是水對于船的反作用力，即船的推進力，可用動量方程求解：（2）求船的推進效率推進裝置的輸出功率為：推進裝置的輸入功率為：推進裝置的效率為： 3.21 解： （1）計算葉片對水流的作用力取11、22斷面之間水體為脫離體，如圖所示取、坐標軸。由于11、22斷面在同以水平面上，因此位置相同，又壓強均為大氣壓強（相對壓強）。故能量方程可得。由于葉片對稱，方向無作用力；設葉片對脫離體的作用力為，寫方向的動量方程： 所以 由上式可知：因為，時， 則（2）平板時，所以 則此時可見，曲面葉片上受到的最到作用力為平板所受作用力的2倍，這也是水力機械葉片為什么做成曲面葉片的原因。（3）當彎曲葉片以速度向右移動時，前面表達式應該改成： 3.22 解：取漸變流11和CC斷面以及液流邊界所包圍的封閉曲面為控制面，作用在控制面上的表面力有兩漸變流過水斷面上的動水壓力和，閘門對水流的作用力以及渠底支撐反力。質量力有重力。在方向建立恒定總流動量方程： 式中： （連續(xù)性方程） 取 則： 因水流對閘門的沖擊力R與R為一對作用力與反作用力，故 令 又 故R有極大值，為： 3.23 解：（1）求管中流速 （2）計算作用于斷面1-1與3-3上動水總壓力：因兩側叉管直接噴入大氣，故,（3）令管壁對水體的反作用力在水平和鉛垂方向的分力為Rx及Ry(如圖)，對管中水流沿x、y方向