工程流體力學(xué)課后答案第三章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、第3章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3.1 解:3.2 解：(1) ax 二 uxy3 3xy2Uy 二甘-廿二 32(2 )二元流動(dòng)(3)恒定流(4 )非均勻流3.3 解：hL_21_,v2v3_d d2 嚴(yán) $3.7 解:以過(guò)A點(diǎn)的水平面為等壓面，則可以看出：Hb H A，水將從B點(diǎn)流向A點(diǎn)。或:Pa'g2VA2g2"Pg Vihw3.5 解：(1) Q3d；v3 = 0.0785 m3 s4(2) vi =4°2 =2.12 msjidi3.6 解：渠中： Qt =Vtbh =3m/s 2m 1m =6m3 s官中：Q2=Q-Q1=1.2m3.s=V2，： d24解得水頭損

2、失為：hw二-0.7984 mH 2O，水將從B點(diǎn)流向A點(diǎn)。3.8解：1 1、2 2、3 3為等壓面。由左邊:p左=P1動(dòng)1由右邊:p 右二 P2'gh2且:P2 二 P1'pghp因?yàn)椋?ZP左Umax二 z-Pg2g則：U max p 右p 左”.P 右3.93.10失）3.113.123.133.143.153.16Umax 3.85m s解得：v = 0.84umax = 3.23m sQ =vA =101 .61. s或直接由公式：umax求。p解：以過(guò)22斷面渠底處的水平面為基準(zhǔn)面00,對(duì)11和解：22過(guò)水?dāng)嗝媪心芰糠匠?(1)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，對(duì)1 1和2 2列能量方程

3、:（題意理解一:閥門(mén)開(kāi)啟時(shí),(2) Q = d2v4h22“叱是整個(gè)管路的水頭損對(duì) 1 1和3 3列能量方程:二一 0.12 5.7154 =0.04489 m3s =44.891 s4（題意理解二:閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，對(duì)n 2 n(2) Q = d2v =442hw=2話(huà)是至壓力表斷面的管路水頭損失）1 1和2 2列能量方程:0.12 4.4272 = 0.03477m3 s =34.771 s解：對(duì)1 1和2 2斷面列能量方程:或:兀 2K d142g(” _1兀20.2452 x 9 829.8= 0.0359( m /s)嚴(yán))4-10.1解:以過(guò)管軸線的水平面為基準(zhǔn)面 0 0,對(duì)1 1和2 2

4、列能量方程:解：集流器外大氣中取斷面11與玻璃管處斷面22列伯努利方程解：對(duì)1 1和2 2斷面列能量方程：解：對(duì)1 1和2 2列能量方程：解：對(duì)1-1和2-2列能量方程：對(duì)1-1和2-2列動(dòng)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(duì)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(dòng)量方程：答：每個(gè)閘墩所受的水平推力為98.2kN，方向水平向左。3.19 解：對(duì)1 1和2-2列能量方程：對(duì)1 2之間的水體列動(dòng)量方程：X方向y 方向：P1sin r Fy 二 g 一： 0 vin rP cos日 一

5、F2 - Fx = PPM w cosT )為負(fù)，說(shuō)明實(shí)際Fy方向與假設(shè)方向相反，方向鉛直向下。則：F 二 Fx2 Fy2 =. 0.4489 2 3.5405 2 = 3.5689 kN與水平方向夾角：水流對(duì)彎管的動(dòng)水壓力為3.57kN，方向與圖示方向相反。3.20 解:(1)求船的推進(jìn)力取船內(nèi)流管的全部?jī)?nèi)壁輪廓為控制體，進(jìn)水速度為船只的行進(jìn)速度：水泵對(duì)于水的推力，也就是水對(duì)于船的反作用力，即船的推進(jìn)力，可用動(dòng)量方程求解：(2 )求船的推進(jìn)效率推進(jìn)裝置的輸出功率為：N出=Ru= g(w-u)u=3.6 5=18J2 2推進(jìn)裝置的輸入功率為：N入=?Q(-)2 2推進(jìn)裝置的效率為nN出2u10

6、n71.43%N入w u143.21 解:(1)計(jì)算葉片對(duì)水流的作用力y取1 1、2 2斷面之間水體為脫離體，如圖所示取x、y坐標(biāo)軸。由于11、2 2斷面在同以水平面上， 因此位置Z相同，又壓強(qiáng)均為大氣壓強(qiáng) Pa =0(相對(duì)壓強(qiáng))。故能量方程可得 V2二V。由于葉片對(duì)稱(chēng)，y方向無(wú)作用力；設(shè)葉片對(duì)脫離體的作用力為Rx，寫(xiě)x方(Q 、向的動(dòng)量方程：-Rx =2 P v2 cosE I-PQvX < 2 2 丿所以Rx = ；Qv 1 - cos :由上式可知：因?yàn)?cos： ： 0 ,： =180時(shí)，cos： =-1則 Rxmax =2 'QV(2)平板時(shí)卞=90，所以cos：? =

7、0則此時(shí)Rx = :?Qv可見(jiàn)，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(jī)械葉片為什么做成曲面葉片的原因。(3)當(dāng)彎曲葉片以速度 u向右移動(dòng)時(shí)，前面表達(dá)式應(yīng)該改成：3.22 解:取漸變流1 1和C C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(guò)水?dāng)嗝嫔系膭?dòng)水壓力R和巳，閘門(mén)對(duì)水流的作用力R'以及渠底支撐反力 N。質(zhì)量力有重力 G。 在x方向建立恒定總流動(dòng)量方程：式中：Qv1(連續(xù)性方程)bH取 S = J =1.0則:R' = 1 Qgb H 2 - h；2b因水流對(duì)閘門(mén)的沖擊力 R與R'為一對(duì)作用力與反作用力，故dR-gb札譯dhc-0d2R dh：gb普bhc故R有極大值，為：3.23 解:(1) 求管中流速(2) 計(jì)算作用于斷面1-1與3-3上動(dòng)水總壓力：因兩側(cè)叉管直接噴入大氣，故巳=0 , P4 =0(3) 令管壁對(duì)水體的反作用力在水平和鉛垂方向的分力為R及R(如圖)，對(duì)管中 水流沿x、y方向分別寫(xiě)動(dòng)量方程式x 方向：2PQ2 P2v2 cos0(PQQw - PQ3B3V3) = P - P3 - Rx為負(fù)，說(shuō)明實(shí)際 R方向與假設(shè)方向相反，