工程流體力學(xué)全試題庫11

1、六、根據(jù)題目要求解答下列各題HROABR1、圖示圓弧形閘門AB（1/4圓）， A點(diǎn)以上的水深H1.2m，閘門寬B=4m，圓弧形閘門半徑R=1m,水面均為大氣壓強(qiáng)。確定圓弧形閘門AB上作用的靜水總壓力及作用方向。解：水平分力 Px=pc×Ax=74。48kN鉛垂分力 Py=×V=85。65kN，靜水總壓力 P2= Px2+ Py2，P=113。50kN,tana= Py/Px=1.15 a=49°合力作用線通過圓弧形閘門的圓心。2、圖示一跨河倒虹吸圓管，管徑d0.8m,長l=50 m，兩個(gè) 30.折角、進(jìn)口和出口的局部水頭損失系數(shù)分別為1=0。2，2=0。5，3=1

2、.0,沿程水頭損失系數(shù)=0.024，上下游水位差H=3m。若上下游流速水頭忽略不計(jì),求通過倒虹吸管的流量Q. 解: 按短管計(jì)算,取下游水面為基準(zhǔn)面，對上下游渠道內(nèi)的計(jì)算斷面建立能量方程 計(jì)算圓管道斷面的水力半徑和局部水頭損失系數(shù)將參數(shù)代入上式計(jì)算,可以求解得到即倒虹吸管內(nèi)通過的流量為2.091m3/s。3、d1v1某水平管路直徑d1=7.5cm，末端連接一漸縮噴嘴通大氣（如題圖），噴嘴出口直徑d2=2.0cm。用壓力表測得管路與噴嘴接頭處的壓強(qiáng)p=49kN/m2，管路內(nèi)流速v1=0。706m/s。求水流對噴嘴的水平作用力F （可取動(dòng)量校正系數(shù)為1）解:列噴嘴進(jìn)口斷面11和噴嘴出口斷面22的連續(xù)

3、方程:P1x2211得噴嘴流量和出口流速為: R對于噴嘴建立x方向的動(dòng)量方程N(yùn)水流對噴嘴沖擊力：F與R，等值反向. 4、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0。014,底寬b1。5m,槽長L120m。進(jìn)口處槽底高程Z1=52。16m，出口槽底高程Z252.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時(shí)，試求渡槽底坡i和通過的流量Q. 解： i=（Z1-Z2）/L=0。001m2 m m v=C（Ri）0。51.46m/sQ= vA=3.72m3/s。1 已知一流動(dòng)的速度場為：vx = 2xy+x，vy = x2y2y,試證明該流動(dòng)為有勢流動(dòng),且存在流函數(shù),并求速度勢及流函數(shù).解：（1) , 則 x= y

4、= z = 0， 流動(dòng)為無旋流動(dòng)， 該流動(dòng)為有勢流動(dòng)。又 ,即流動(dòng)為不可壓縮流體的平面流動(dòng),該流動(dòng)存在流函數(shù).（2） 速度勢為： 流函數(shù)為：2 如圖所示，兩圓筒內(nèi)裝的是水，用管子連接.第一個(gè)圓筒的直徑d1= 45 cm,其活塞上受力F1=320 N,密封氣體的計(jì)示壓強(qiáng)為981。0 Pa；第二個(gè)圓筒的直徑d2= 30 cm，其活塞上受力F2=490 N,開孔通大氣。若不計(jì)活塞重量，求平衡狀態(tài)時(shí)兩活塞的高度差h。解:3 已知:一閘門如圖,h1 = 2m，h2 =3m，h3 =5m,閘門寬B = 2m,1 =9806 N/m3,2 =12000 N/m3，3 =46000 N/m3。求作用在AB板上

5、的合力，以及作用在B點(diǎn)的合力矩.解:4 圖示為水自壓力容器定常出流,壓力表讀數(shù)為10atm，H=3.5m，管嘴直徑D1=0。06m，D2=0。12m,試求管嘴上螺釘群共受多少拉力？計(jì)算時(shí)管嘴內(nèi)液體本身重量不計(jì)，忽略一切損失。解：對容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程:選管嘴表面和管嘴進(jìn)出口斷面所圍成的體積為控制體,列動(dòng)量方程：對管嘴的進(jìn)出口斷面列伯努利方程,得5 如圖示，水流經(jīng)彎管流入大氣，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s,不計(jì)水頭損失，求彎管上所受的力.解：由連續(xù)方程： 得: 對彎管的進(jìn)、出口截面列伯努利方程：其中，P2 b= 0,z1 = z 2,代入得：選彎管所圍成的

6、體積為控制體,對控制體列動(dòng)量方程：求得：Fpnbx= 710.6 （N） Fx= - Fpnbx= 710。6 (N) Fpnby= 1168。5 （N） Fy= Fpnby= -1168.5 (N）6 已知油的密度=850 kg/m3，粘度=0.06 Pa。s,在圖示連接兩容器的光滑管中流動(dòng),已知H=3 m。當(dāng)計(jì)及沿程和局部損失時(shí)，求:（1)管內(nèi)的流量為多少？（2）在管路中安一閥門，當(dāng)調(diào)整閥門使得管內(nèi)流量減小到原來的一半時(shí)，問閥門的局部損失系數(shù)等于多少?（水力光滑流動(dòng)時(shí)，= 0。3164/Re0。25）.解：(1）對兩容器的液面列伯努利方程，得：即： (1)設(shè)= 0。03，代入上式,得 v

7、= 3.27 m/s，則故，令='=0。0291，代入（1)得:v=3。306（m/s)則（2)則求得:7為確定魚雷阻力，可在風(fēng)洞中進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模型與實(shí)物的比例尺為1/3，已知實(shí)際情況下魚雷速度vp=6 km/h，海水密度p=1200 kg/m3，粘度p=1。145×106 m2/s,空氣的密度m=1。29 kg/m3，粘度m=1.45×105 m2/s,試求:(1）風(fēng)洞中的模擬速度應(yīng)為多大？（2）若在風(fēng)洞中測得模型阻力為1000N，則實(shí)際阻力為多少？解：已知（1） 由Rep = Rem 得， k = kv kl, vm= kvvp= 38×6 =228

8、 （km/h）（2）由kF= kkl2 kv2 得 FP = Fm/kF = 1000/0。1725 = 5798 （N）7 流體通過孔板流量計(jì)的流量qv與孔板前、后的壓差P、管道的內(nèi)徑d1、管內(nèi)流速v、孔板的孔徑d、流體密度和動(dòng)力粘度有關(guān)。試用定理導(dǎo)出流量qv的表達(dá)式。 （dimP =ML-1T-2， dim=ML1T-1）。解:設(shè)qv= f (P， d1, v， d，）選d， v, 為基本變量上述方程的量綱方程為:由量綱一致性原則，可求得：a1=0 a2=1 a3=0 a4=1b1=1 b2=2 b3=0 b4=1c1=2 c2=0 c3=1 c4=18 如圖所示，由上下兩個(gè)半球合成的圓球

9、，直徑d=2m,球中充滿水。當(dāng)測壓管讀數(shù)H=3m時(shí),不計(jì)球的自重,求下列兩種情況下螺栓群AA所受的拉力.（1）上半球固定在支座上；（2)下半球固定在支座上.解：（1)上半球固定在支座上時(shí)（2)下半球固定在支座上時(shí)9. 新設(shè)計(jì)的汽車高1。5m，最大行駛速度為108km/h,擬在風(fēng)洞中進(jìn)行模型試驗(yàn)。已知風(fēng)洞試驗(yàn)段的最大風(fēng)速為45m/s，試求模型的高度。在該風(fēng)速下測得模型的風(fēng)阻力為1500N,試求原型在最大行駛速度時(shí)的風(fēng)阻.解： 根據(jù)粘性力相似準(zhǔn)則， 又10. 連續(xù)管系中的90º漸縮彎管放在水平面上，管徑d1=15 cm，d2=7。5 cm，入口處水平均流速v1=2.5 m/s，靜壓p1e

10、=6。86×104 Pa(計(jì)示壓強(qiáng)）。如不計(jì)能量損失，試求支撐彎管在其位置所需的水平力. 解：由連續(xù)方程： 由能量方程： X方向動(dòng)量方程: Y方向動(dòng)量方程: 合力為:11。 小球在不可壓縮粘性流體中運(yùn)動(dòng)的阻力FD與小球的直徑D、等速運(yùn)動(dòng)的速度v、流體的密度、動(dòng)力粘度有關(guān)，試導(dǎo)出阻力的表達(dá)式. (dimF =MLT2， dim=ML1T1）。（15分)解:設(shè)FD = f （D, v， ，）選D、v、為基本變量上述方程的量綱方程為：由量綱一致性原則，可求得：a1=1 a2=1 b1=2 b2=1 c1=2 c2=1 12。 如圖所示，一封閉容器內(nèi)盛有油和水，油層厚h1=40 cm，油的密度o=850 kg/m3，盛有水銀的U形測壓管的液面距水面的深度h2=60 cm,水銀柱的高度低于油面h=50 cm，水銀的密度hg= 13600 kg/m3，試求油面上的計(jì)示壓強(qiáng)(15分）。解： 13。 額定流量qm=35.69 kg/s的過熱蒸汽，壓強(qiáng)pe=981 N/cm2,蒸汽的比體積為v=0。03067 m3/kg，經(jīng)內(nèi)徑為227mm的主蒸汽管道鉛垂向下,再經(jīng)90º彎管轉(zhuǎn)向水平方向流動(dòng)。如不計(jì)能量損失,試求蒸汽作用給彎管的水平力。解：由連續(xù)方程： 得: 選彎管所圍成的體積為控制體