流體力學(xué)課后習(xí)題部分1~4章

1、流體力學(xué)課后部分答案2.14密閉容器，壓力表的示值為4900N/m2,壓力表中心比A點(diǎn)高0.4m, A點(diǎn)在水下1.5m,求水面壓強(qiáng)。1.5m解： Po = r p 1. 1 g=Pa 4900-1.1 1000 9.807=pa 5.888 (kPa)相對(duì)壓強(qiáng)為：-5.888kPa。絕對(duì)壓強(qiáng)為：95.437 kPa。答：水面相對(duì)壓強(qiáng)為 -5.888kPa,絕對(duì)壓強(qiáng)為95.437 kPa。2.16盛滿水的容器，頂口裝有活塞A,直徑d=0.4m,容器底的直徑 D=1.0m,高h(yuǎn)=1.8m,如活塞上加力2520N (包括活塞自重)，求容器底的壓強(qiáng)和總壓力。2.17用多管水銀測壓計(jì)測壓，圖中標(biāo)高的單位

2、為m,試求水面的壓強(qiáng) P。p0 3.0 1.42.5 A2.3解：Po = P4 - 3.0 -1.4 I: g=隋 2.5 1.4，-Hgg 3.01.4，'g=p2.3-1.2 遍 g- 2.5 -1.2 的 2.5-1.4 遍9- 3.0 -1.4 :g=Pa2.3 2.5-1.2-1.4 ：Hgg- 2.5 3.0-1.2-1.4 ：、g= Pa，：；'.(23 2.5 -1.2 -1.413.6 - 2.5 3.0 -1.2-1.4 代g g=Pa +265.00 (kPa)答：水面的壓強(qiáng) p0 =265.00 kPa。2.24矩形平板閘門 AB，一側(cè)擋水，已知長 l

3、 =2m，寬b=1m，形心點(diǎn)水深 hc =2m ,傾角 a =45七閘門上緣A處設(shè)有轉(zhuǎn)軸，忽略閘門自重及門軸摩擦力， 試求開啟閘門所需拉力 T。iTI-hcA_r，八bB解：（1）解析法。P = pC A = hCPg bl =1000X9.807X2X1X2=39.228 (kN)-14 -bl3IcyD =yC 4= A 衛(wèi)yCAsin： hebl亮12 222- .2,、2、一2 =2.946 (m)12sin：sin45對(duì)A點(diǎn)取矩，當(dāng)開啟閘門時(shí)，拉力 T滿足：p yD 小-t l cosu =0p yD - yAl C0ST1 hC l2 f hCP +:-sin a 12 足.

4、9;sinotsincel cos=3.92282 cos 45= 31.007 (kN)當(dāng)T _31.007 kN時(shí)，可以開啟閘門。(2)圖解法。壓強(qiáng)分布如圖所示：TBl一“、PA=hC sin 45 Pg = 12.68 kPa)C 29lpB =C +sin45 |Pg =26.55 (kPa)P=(pa+pb 廣=(12.6"26.55 )21=39.23 (kN)2一對(duì) A 點(diǎn)取矩，有 p AD1 +P2 AD2 T AB cos45 =0.l.12.PA l b 5pb - pa l b -lT223-l cos45 5 212.68 1 126.5512.68 1 ；c

5、os45= 31.009 (kN)答：開啟閘門所需拉力 T =31.009 kN。2.25矩形閘門高h(yuǎn)=3m,寬b=2m,上游水深h1=6m,下游水深h2 =4.5m,試求：（1）作用 在閘門上的靜水總壓力；（2）壓力中心的位置。解：（1）圖解法。壓強(qiáng)分布如圖所示:p - |_小1 h - h2 - h )i g=6-4.5 1000 9.807= 14.71 (kPa)P = p h b =14.71 32 =88.263 (kN)合力作用位置：在閘門的幾何中心，即距地面(1.5m,b)處。2(2)解析法。R = pA= Pg(hi 1.5)，hb=(61.5卜9807。2 = 264.78

6、9 (kN)bh3"1 "C2yC2A =4.5 4.5 bh4.54.524.5(20.25+0.75 )=4.667 (m)R =p2A= Pg(h2 1.5)，hb = 3x9.807x3x2 = 176.526 (kN)lc 12 lc 12yD2 = yC1 +=.yC1 +云 §(3 +0.75 )= 3.25 (m)合力：P = P P2 =88.263 (kN)合力作用位置(對(duì)閘門與渠底接觸點(diǎn)取矩)yDP=P(h1yD1)巳(幾一yD2)R K -yD1 - P2 h2-yD2號(hào)P_ 264.7896 -4.667 -176.5264.5 -3.2

7、5一88.263= 1.499 (m)答：(1)作用在閘門上的靜水總壓力88.263 kN ； (2)壓力中心的位置在閘門的幾何中心，即距地面(1.5m,b)處。22。 33密閉盛水容器，水深 h1=60cm, h2=100cm，水銀測壓計(jì)讀值 Ah=25cm，試求半徑R=0.5m的半球形蓋AB所受總壓力的水平分力和鉛垂分力。解：(1)確定水面壓強(qiáng) p0。( P 'Po =Ah ?Hg g = Pg Ah 號(hào)n k p J=1000 9.807 0.25 13.6-0.6= 27.460 (kPa)(2) 計(jì)算水平分量 R。2R = Pc A= P0 Iv g 二 R=27.460 1

8、.0 9.807 0.52 二= 29.269 (kN)(3) 計(jì)算鉛垂分力 R。_ 3-3_、4二R1、"C0.5PZ =V Pg =x-x Pg =X 9.807 =2.567 (kN)326答：半球形蓋 AB所受總壓力的水平分力為 29.269 kN，鉛垂分力為2.567 kN。2.34球形密閉容器內(nèi)部充滿水，已知測壓管水面標(biāo)高1 =8.5m ,球外自由水面標(biāo)高2 =3.5m,球直徑D =2m ,球壁重量不計(jì)，試求：(1)作用于半球連接螺栓上的總壓力；(2)作用于垂直柱上的水平力和豎向力。1莊解：（1）取上半球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力如圖所示。JPzIt2一 二D Pz =V，g =L

9、 -'、2 : g4 : 22=二一8.5 - 3.5 1000 9.807= 154.048 (kN)t =R =154.048 (kN)(2)取下半球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力如圖。FzFx124乂(8.53.5 ><1000x9.807 =154.048 (kN)=Fy =0答：(1)作用于半球連接螺栓上的總壓力為154.048 kN ; (2)作用于垂直柱上的水平力和豎向力Fx = Fy = 0。 x y第三、四章流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題及答案3-8 已知流速場 ux=xy2f liy uz=xyf 試求:(1 )點(diǎn)(1,2,3)的加速度;(2 )是幾維流動(dòng);(3 )是恒定流還是非

10、恒定流;(4 ) 是均勻流還是非均勻流？人Quv ditv dnv 6ik 1 j 16解 U 1)口 = +/. 一 +以 一 -/. 一 二 _.rv 聽 E dt 、dx 印-&3 '3 21 5 32(1 =TH =-V =53' 333 I s 2.16a = vj： + An =n rr = xv ='' J "33 "3a = “七 + 房 + K = 13.06iii/s2(2 )二元流動(dòng)(3) 恒定流14(4) 非均勻流3個(gè)47 變直徑管段 AB . dA=0.2mIdB=0.4m ,高差4=1.5m ,測得 pA=

11、30kPa , pe =40kPa , B點(diǎn)處斷面平均流速ve=1.5m/s ,試判 斷水在管中的流動(dòng)方向Q解：0.4 >,n s30 62p , = uB = L5x ( )- = 6m s H 4 = z.+ - = 0 H+ = 4.90jh02J PS 2g 9.8 2gHS=ZS +-EL + Efi_ = L5 + + = 5.69m Qg 2g 9.8 19.6Hb>11v 水由 B 流向 a；水頭損失 5.69-4.9()=0.79m48用水銀壓差計(jì)測量水管中的點(diǎn)流速U列讀值 h=60mm , 求該點(diǎn)流速。解：二 J2gx 12.6A/? = a/19.6x 12.

12、6x0.06 = 3.85m/s法二 fR%-1 =0.036413離心式通風(fēng)機(jī)用集流器A從大氣中吸入空氣，直徑 d=200mm處,接一根細(xì)玻璃管，管的下端插入水槽中。已知管 中水上升H=150mm ,求每秒鐘吸入的空氣量Q（空氣的密度p a=1.29kg/m3 *解：取集流器外斷面1-1與玻璃管處斷面2-2列伯努利方程：pi +號(hào)+ （心-p）g匕廠二）=華+號(hào)+ P：0 + 0+ 0 = 0.15x10、x9.8 +半+ 0u=47.74ms O = 1.5in7s4-18閘下出流.平板閘門寬B=2m，閘前水深hi=4m.閘后水 深h2=0.5,出流量Q=8m3/s,不計(jì)摩擦阻力，試求水流對(duì)閘門的作 用力，并與按靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律計(jì)算的結(jié)果相比較。解：根據(jù)流景Q = AnV? = W = ln】/§A 2x4由連續(xù)性方程得V2 = v（普）=、1 4= Sill/sAtUtZ）* 丈 土列動(dòng)量方程R-PTFvf )£ =悠如趴=9.8 x 打 2 x 4 = 156.8KNP. = pg