流體力學總復習

1、.復習題1、畫圖題（繪出AB曲面上的壓力體 ） 實壓力體EEA 虛壓力體EEDD 實壓力體DDBB 2、計算題 如右圖，直徑為的圓柱，固定不動。內(nèi)徑為的圓筒，同心地套在圓柱之外。二者的長度均為。柱面與筒內(nèi)壁之間的空隙充以甘油，轉(zhuǎn)動外筒，轉(zhuǎn)速為=100r/min，測得轉(zhuǎn)矩為。求甘油的動力粘性系數(shù)。解： ； 3、計算題 如右圖所示，已知，水的流量，。(1)如果A、B之間的水頭損失表示為，試求值。(2)求出水銀差壓計中的讀數(shù)。解：（1）以B 為基準，取A、B 斷面列伯努利方程 又， 代入數(shù)值，=3.4 （2）設B斷面到水銀測壓計左支管水銀交界面的垂直距離為b ，從開始，用逐段加減的方法推演到，可得

2、由，得 4、計算題 如圖所示，計算圓管突然擴大的局部損失。解：取水平基準面0-0，過水斷面的壓強、速度及位置高度如圖由于、兩過水斷面上流線已接近平行，即屬于緩變流，因此可寫出兩斷面的伯努利方程（設） （1） 由于在dt時間內(nèi)從斷面到的流速由變?yōu)?，根?jù)動量定理得整理得 （2） 由（1） 和（2）得 由連續(xù)性方程 代入上式得 其中 5、計算題 如圖有一并聯(lián)管路，已知=100mm， =80m，=0.021；=75mm，=50m， =0.025；Q=30，求、。解：由； 則，代入數(shù)值得 則 所以解出 6如圖，在兩塊相距20mm的平板間充滿動力粘度為0.065（Ns）/m2的油，如果以1m/s速度拉動距

3、上平板5mm，面積為0.5m2的薄板（不計厚度），求需要的拉力 。解 平板上側(cè)摩擦切應力：（N/m2） 平板下側(cè)摩擦切應力：（N/m2） 拉力：（N） 7. 如圖所示，有一直徑12cm的圓柱體，其質(zhì)量5kg，在力100N的作用下，當淹深0.5m時，處于靜止狀態(tài)，求測壓管中水柱的高度。 解 圓柱體底面上各點所受的表壓力為：（Pa） 由測壓管可得： 則：（m） 8有一水平噴嘴，如圖所示，=200mm和=100mm，噴嘴進口水的絕對壓強為345kPa，出口為大氣，=103.4kPa，出口水速為22m/s。求固定噴嘴法蘭螺栓上所受的力為多少？假定為不可壓縮定常流動，忽略摩擦損失。 解 螺栓上所受的力等

4、于水對噴嘴的作用力,與噴嘴對水的作用力大小相等方向相反.設噴嘴對水的作用力為 取噴嘴入口、出口和噴嘴壁面為控制面，列控制體內(nèi)水的動量方程： （a） 又由連續(xù)性方程： （b） 解（a）、（b）可得：-7171.76（N） 則，螺栓上所受得力為7171.76 N9不可壓縮流體無旋流動的速度分布為，若此流場滿足連續(xù)性方程，試導出、所需滿足的條件。（不計重力影響）解 根據(jù)連續(xù)性方程 根據(jù)無旋流動條件： 、所滿足得條件為：； 10.水流過一段轉(zhuǎn)彎變徑管,如圖所示,已知小管徑200mm，截面壓力kPa，大管徑400mm，壓力kPa，流速=1m/s。兩截面中心高度差1m，求管中流量及水流方向。 解 (m3/

5、s) （m/s） 取截面1為基準面，截面1機械能：（m） 截面2機械能：（m） 水流方向為由1截面到2截面。 11 計算題1 有一并聯(lián)管道，如圖所示。若已知qv=300m3/h，d1=150，L1=40m，d2=50，L2=30m，d3=100，L3=50m，1=2=3=0.02。試求各支管中的流量qv1、qv2、qv3及并聯(lián)管道中的水頭損失。解：依并聯(lián)管道的特性：（1）hw1=hw2= hw3l1=l2=l3（1）（2）qv=qv1+qv2+ qv3： A1V1+ A2V2+ A3V3= qv （2）由（1）得：V2= V1 A2= A1， qv2= A2V2= A1V1=0.074 qv1

6、V3= V1= 0.73 V1，A3=0.444 A1；qv3= A3V3=0.324 qv1則：qv1+0.074 qv1+0.324 qv1=300qv1=214.6 m3/h qv2=15.88 m3/h qv3=69.52 m3/h又：V1=（4214.6）（3.140.150.153600）=3.375 m/shw1=hw2= hw3=（0.02403.3753.375）（0.1529.806）=3.1mH2O12 、水平輸送管道各部分尺寸如圖示，已知水箱水位H=5m，水箱上壓強表的讀數(shù)pe=892.24Kpa,調(diào)節(jié)門局部阻力系數(shù)x門=4.0,噴嘴局部阻力系數(shù)x嘴=0.06,管道的沿

7、程阻力系數(shù)l=0.025,求通過管道的流量。已知：d1=100，L1=10m；d2=200，L2=40m，d3=80。解：解題要點 1）求流量，必須求速度。因為：qv=AV 2）求速度，必須用伯努利方程，則選有效截面：0-0，1-1，2-2-，3-3Z0+= Z3+hw式中： Z0- Z3=H=5，P0=Pe+Pa ； P3=PaV0=0hw=+4+=1+2+3=0.5+4+0.5625=5.0625；4=0.06式中3=（1-）2=0.5625=（0.02510）0.1=2.5，=（0.02540）0.2=5=0.4096=0.0256hw=5.06250.4096+0.06+2.50.40

8、96+50.0256 =3.2856（1+3.2856）=Z0- Z3 + =5+=96；964.2856=22.4=21m/sqv=A3V3=（3.140.080.0821）4=0.1m3/s13、畫圖題1繪出AB壁面上的相對壓強分布圖 2繪出AB曲面上的壓力體（4分） 2 (a) 虛壓力體 (b)虛壓力體 14、計算題 輸油管直徑，流量，油的運動粘度，求每公里管長的沿程水頭損失。解： ，屬于層流 =0.685m油柱 15、計算題 由一高位水池引出一條供水管路AB，如圖所示。已知：流量管路的直徑；壓力表的讀數(shù)；高度，試計算水流在AB 段的水頭損失。解：取OO為水平基準面，對過水斷面11和過水

9、斷面22列出伯努利方程 由于m，m， 將以上各量之值代入伯努利方程，得所以 m 16、計算題（15分）如右圖所示為一內(nèi)徑的水平彎管，彎管內(nèi)水流的速度，進出口處的相對壓強，求流體作用在彎管上的力的大小和方向（不計損失）。解： ， 則 彎管對流體的作用力： 方向為： 因此，流體對彎管的作用力與大小相等，方向相反。 17、計算題一段直徑的管路長。其中有兩個900的彎管（900 = 0.294），管段的沿程阻力系數(shù)= 0.037。如拆除這兩個彎管而管段長度不變，作用于管段兩端的總水頭也維持不變，問管段中的流量能增加百分之幾？解：在拆除彎管之前，在一定流量下的水頭損失為式中為該流量下的圓管斷面流速。拆除

10、彎管后的沿程水頭損失為 式中為拆除彎管后該流量下的圓管斷面流速。若兩端的總水頭差不變，則得 因而 流量，不變，所以，即流量增加7.7% 。 19 、繪圖題（對同一種液體繪出AB壁面上的相對壓強分布圖 ）18、計算題如右圖，求作用在直徑 ，長的圓柱上的總壓力在水平及垂直方向的分力和壓力中心。解： 1）水平分力 其壓力中心m 2）垂直分力（方向向上） 其壓力中心 20、計算題 由兩根不同直徑的管子與一漸變連接管組成的管路如右圖所示，已知：，；m，流速m/s，。試判斷流動方向，并計算A、B兩斷面之間的水頭損失。 解：設液流由AB，基準水平面為OO，取A、B兩斷面，列總流的伯努利方程 （5分）根據(jù)連續(xù)性方程得代入上式 (8分)代入數(shù)據(jù)得水柱。因為,所以所設方向正確。即AB 21、計算題 某供水系統(tǒng)中一水平供水管道，直徑m，拐彎處的彎角，管中斷面11處的平均流速，壓強為，如右圖所示，若不計彎管內(nèi)的水頭損失，求水流對彎管的作用力。解：過水斷面11和22的斷面積、平均流速和壓強分別用、 和、表示，建立如圖坐標系。 （2分）斷面11和斷面22所受壓力分別為和，管壁對流體的作用力為?？裳?、軸分解為、，由于彎管是水平放置的，重力在x軸和y軸的投影等于零?？偭鞯膭恿糠匠淘趚軸和y軸的投影為 即 （10分）根據(jù)題意可知 則 （13分）由連續(xù)性方程可知，m/s，同時，又由于彎管水