流體力學(xué)例題解答PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1流體力學(xué)例題解答流體力學(xué)例題解答解：木塊重量沿斜坡分力解：木塊重量沿斜坡分力 F F與剪切力與剪切力 T T 平衡時，勻速下滑平衡時，勻速下滑dyduATmgsin)(1047. 0001. 0145. 04 . 062.22sin8 . 95sinsPauAmg第1頁/共23頁例題2-123250200hmmhmm，如圖所示，已知 4=300hmm5=500hmm333123100080013598kg mkg mkg m，求A B兩點的壓強差mmh6001 第2頁/共23頁4514433432232312111hhgppghppghppghppghppBA圖中圖中1-1,2-21-

2、1,2-2和和3-33-3均為等壓面均為等壓面, ,根據(jù)流體靜壓強計算公式根據(jù)流體靜壓強計算公式, ,可以逐個寫出每一點的靜壓強可以逐個寫出每一點的靜壓強, ,分別為分別為第3頁/共23頁整理后得整理后得A,BA,B兩點的壓強差兩點的壓強差PaghghghghhhgppBA678676 . 0980625. 01334002 . 078503 . 01334003 . 05 . 098061123324345145143322311hhgghghghghppAB將上式逐個代入下一個式子將上式逐個代入下一個式子第4頁/共23頁例題2-2如圖所示為煙氣脫硫除塵工程中的氣水分離器，其右側(cè)裝一個水銀U

3、型測壓管，量得h=200mm，此時分離器中水面高度H為多少？第5頁/共23頁解：分離器中水面處的真空度為解：分離器中水面處的真空度為PahpHgV266562 .0133280自分離器到水封槽中的水，可以看成是靜止的，在自分離器到水封槽中的水，可以看成是靜止的，在A A、B B兩點列出兩點列出流體靜力學(xué)基本方程：流體靜力學(xué)基本方程：BapHp0VaappHp0故：故：mpHV72.2980026656第6頁/共23頁例題2-3如圖所示,傾斜閘門AB，寬度B為1m（垂直于圖面），A處為鉸鏈軸，整個閘門可繞此軸轉(zhuǎn)動。已知水深H=3m，h=1m，閘門自重及鉸鏈中的摩擦力可略去不計。求升起此閘門所需垂

4、直向上的力。第7頁/共23頁解：就平面壁來說，其左、右兩側(cè)都承受解：就平面壁來說，其左、右兩側(cè)都承受P P0 0的作用，互相抵消其影響，總壓力為的作用，互相抵消其影響，總壓力為NHBHAhPc5092260313219800602sinsin總壓力的作用點總壓力的作用點D D到鉸鏈軸到鉸鏈軸A A的距離為：的距離為：mHHhHBHHBHhAzIzhlccc46436066026060602160121602160603.sinsinsinsinsinsinsinsin)(sin第8頁/共23頁由圖可看出，由圖可看出，mhHx312601360.tantan根據(jù)力矩平衡：根據(jù)力矩平衡： 當(dāng)閘門剛

5、剛轉(zhuǎn)動時，力當(dāng)閘門剛剛轉(zhuǎn)動時，力P P、T T對鉸鏈對鉸鏈A A的力矩代數(shù)和應(yīng)為零。即的力矩代數(shù)和應(yīng)為零。即0TxPlMAKNxPlT367631246439250.第9頁/共23頁例題例題3.1物體繞流如圖所示，上游無窮處流速物體繞流如圖所示，上游無窮處流速 ， 壓強為壓強為 的的水流收到迎面物體的阻礙后，在物體表面上的頂沖點水流收到迎面物體的阻礙后，在物體表面上的頂沖點S處的流速減至零，處的流速減至零，壓強升高，稱壓強升高，稱S點位滯流點或駐點。點位滯流點或駐點。求點求點S處的壓強。處的壓強。smu/2 . 40pSpu第10頁/共23頁解：設(shè)滯流點解：設(shè)滯流點S S處的壓強為處的壓強為P

6、sPs，粘性作用可以忽略。，粘性作用可以忽略。 根據(jù)通過根據(jù)通過S S點的流線上伯努利方程，有：點的流線上伯努利方程，有：gupzgupzsss2222szz有有 代入數(shù)據(jù)，可得：代入數(shù)據(jù)，可得：mguguppss908922422222.故，滯流點故，滯流點S S處的壓強處的壓強kPamHps8380902.第11頁/共23頁例題例題3.2在在D150mm的水管中，裝一帶水銀壓差計的畢托管，用來測量管軸心處的水管中，裝一帶水銀壓差計的畢托管，用來測量管軸心處的流速，如下圖所示，管中流速均速的流速，如下圖所示，管中流速均速V為管軸處流速為管軸處流速u的的0.84倍，如果倍，如果1、2兩點相距很

7、近而且畢托管加工良好，不計水流阻力。求水管中的流兩點相距很近而且畢托管加工良好，不計水流阻力。求水管中的流量。量。 2）水流經(jīng)）水流經(jīng)1、2兩點時沒有能量損失，兩點時沒有能量損失， 解：解：1) 取管軸線設(shè)置水平基準(zhǔn)面，過水?dāng)嗝嫒」茌S線設(shè)置水平基準(zhǔn)面，過水?dāng)嗝?-1， 2-2經(jīng)過經(jīng)過1、2兩點并垂直于流向。兩點并垂直于流向。3）列出）列出1點到點到2點的無粘性流體伯努利方程：點的無粘性流體伯努利方程： gupZgupZ2222222111 水水水水 因為因為021 ZZmax1uu 02 u（1）(1)式整理為式整理為水水 122max2ppgu （2）基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面第12頁/共23頁4） 由流

8、體靜力學(xué)可知由流體靜力學(xué)可知,選取等壓面選取等壓面A-A1， B-B1， C-C1,如圖所示，設(shè)高度為如圖所示，設(shè)高度為hA A1B B1C C1分別列等壓面左右兩邊的流體平衡公式，可得分別列等壓面左右兩邊的流體平衡公式，可得等壓面等壓面A-A1等壓面等壓面B-B1等壓面等壓面C-C111)(AAphhpp 水水 （3）11BABphpp 水水銀銀 hhppppCBC水水 211（4）（5）聯(lián)立等式聯(lián)立等式(3)、 (4)、 (5)可得可得h)(12 水水水水銀銀 pp（6）5）將式）將式(6)代入式代入式(2)可得：可得：第13頁/共23頁sm /22. 2)9800133280(98000

9、2. 08 . 92 )-(h2gumax 水水水水銀銀水水 （6）6）由此可得管中流速均速）由此可得管中流速均速V水管中的流量為水管中的流量為V0.84umax0.842.221.87sm/smD/033. 087. 1415. 014. 387. 14VAQ322 （7）（8）第14頁/共23頁某污水處理廠從高位水池引出一條供水管路某污水處理廠從高位水池引出一條供水管路AB，如圖所示。，如圖所示。已知：流量已知：流量Q0.04米米3/秒；管徑秒；管徑D300mm；壓力表讀數(shù)；壓力表讀數(shù)pB9.8 104pa，高度，高度H20m。求水流在管路。求水流在管路AB中水頭損失？中水頭損失？例題例題

10、3.3第15頁/共23頁lvvh 2gpz2gpz222222111101p米59800490002Bpp解：解：選取水平基準(zhǔn)面選取水平基準(zhǔn)面O OO O，過水?dāng)嗝?，過水?dāng)嗝? 11 1、2 22 2。設(shè)單位重量的水自。設(shè)單位重量的水自 斷面斷面1 11 1沿管路沿管路ABAB流到流到B B 點，點，因為：因為：z1H20米，米，z20，v2Q/A1.92米米/秒秒取取121，v10則：則：20 + 0 + 0 0 + 5 + 1.922/19.6 + hl故故 hl14.812（米）（米）則可列出伯努利方程：則可列出伯努利方程：第16頁/共23頁例題例題 4-1在長度在長度l=1000ml=

11、1000m、直徑、直徑d=300mmd=300mm的管路中輸送重度為的管路中輸送重度為9.31kN/M9.31kN/M3 3的重的重油，其重量流量為油，其重量流量為G=2300kN/hG=2300kN/h，求油溫分別為，求油溫分別為10 10 ( 25cm2/s)和和油溫油溫4040 ( 1.5cm2/s)時的水頭損失？時的水頭損失？ smAQV971. 03 . 040686. 0220005 .11610253 . 0971. 0Re41Vd解：管中重油的體積流量為解：管中重油的體積流量為SmGQ30686036003192300.重油的平均速度為：重油的平均速度為：1010 的雷諾數(shù)為的

12、雷諾數(shù)為：20001942105130971042.ReVd4040 的雷諾數(shù)為的雷諾數(shù)為：第17頁/共23頁重油的流動狀態(tài)均為層流，有達西公式可得相應(yīng)的沿程水頭損失為：重油的流動狀態(tài)均為層流，有達西公式可得相應(yīng)的沿程水頭損失為：油柱mgVdlgVdlhf28589297103010001942642642222222.Re由計算可知，重油在由計算可知，重油在4040時流動比在時流動比在1010 時流動的水頭損失小。時流動的水頭損失小。油柱mgVdlgVdlhf1 .888 . 92971. 03 . 010005 .116642Re642221211第18頁/共23頁例題例題 4-2某廠自其

13、高位水池加裝一條管路，向一個新建的居民點用水池供水，如某廠自其高位水池加裝一條管路，向一個新建的居民點用水池供水，如圖所示。已知圖所示。已知H40m，管徑，管徑d50mm，彎管，彎管l/R=0.5，是普通鍍鋅管（，是普通鍍鋅管（0.4mm）。問在平均溫度為）。問在平均溫度為20時，這條管路在一個晝夜中能供水時，這條管路在一個晝夜中能供水多少水量？多少水量？第19頁/共23頁第20頁/共23頁rfaahhgpgpH220212221vv解：解：求供水量，即流量，須先求出流速求供水量，即流量，須先求出流速。管道進口的局部阻力系數(shù)管道進口的局部阻力系數(shù) 1=0.590圓彎管圓彎管 2=0.294*2=0.588閘板閥閘板閥 （全開）（全開） 3=0.1 管道管道 出口出口 41.0 即：即：以低位水池水面為基準(zhǔn)面以低位水池水面為基準(zhǔn)面O-O，取過水?dāng)嗝妫∵^水?dāng)嗝?-1及及2-2，如圖。列出伯努利方程：，如圖。列出伯努利方程：由已知條件可知，由已知條件可知，v1v20 Hhf+hr18824321. 故：故：gvgvdlhhHrf218824000222).()(第21頁/共23頁由由/d及及Re，返回查莫迪圖，管中流動確實屬于過渡區(qū)，并且返回查莫迪圖，管中流動確實屬于過渡區(qū)，并且的取值的取值也是合適的。也是合適的。）