工程流體力學習題課2

工程流體力學習題課Ⅱ習題課形心有關計算

若液面上表壓強不為0時，即p0≠pa，可將表壓換算成液柱高加到原來的液面上，以一個表壓為0的假想液面來計算總壓力大小、方向、作用點。

1。圖示，矩形墻AB的形心淹沒深度Yc=__

A,5m

C,2.5m

B,10m

D,7.5m答案：B

習題課2.圖示矩形AB墻形心Yc=?習題課3.閘門寬1.2m，鉸在A點，壓力表G的讀數(shù)為－14700Pa，在右側箱中裝有油，其重度γ0＝8.33KN/m3，問在B點加多大的水平力才能使閘門AB平衡？解：把p0折算成水柱高：相當于液面下移1.5m，如圖示虛構液面

則左側：

壓力中心距A點：3.11－2＝1.11m右側：

習題課設在B點加水平力F使閘門AB平衡，對A點取矩∑MA＝0即

習題課1.不可壓縮液體連續(xù)性微分方程只適用于恒定流（

）2.過流斷面垂直于速度方向，因此，其就是垂直于速度方向的垂直平面。（）3.如果流體的密度即不隨空間變化，也不隨時間變化，即控制體體積不變，則該流體為不可壓縮流體，。（）4.對于理想流體，同一流線上的流體質(zhì)點，它們的能量相等。（）5.當質(zhì)量力可以忽略不計，過流斷面接近平面時，過流斷面上的靜壓強按靜止液體中的靜壓強的規(guī)律分布。（）6.自由射流的流束上的流體壓強處處為大氣壓。（）7.測壓管水頭線若低于管軸心，則該處水流一定處于真空狀態(tài)?！獭獭獭獭痢痢塘曨}課1.實際流體在等直管道中流動，在過流斷面1，2上有A，B，C點，則下面關系式成立的是：ABCDB√習題課2.如圖所示管路系統(tǒng)中流體作實際運動，恒定。圓管等直徑，則下述判斷正確的是：

A.該管路系統(tǒng)上點3和5的測壓管水頭相等；

B.該管路系統(tǒng)上點3的測壓管水頭與點4的測壓管水頭相等；

C.該管路系統(tǒng)上點1的動水壓強p1=g水·h1；

D.該管路系統(tǒng)上點1和8的動水壓強p1=p8=pa。√習題課3.一等直徑水管，A-A為過流斷面，B-B為水平面，1,2,3,4為面上各點，各點的運動物理量有以下關系：

ACD√B習題課4.在應用恒定總流的能量方程，可選用圖中的那幾個斷面，作為計算過水斷面。

A.1，2，3，4，5；

B.1，3，5；

C.2，4；

D.2，3，4。

√習題課5.水流一定方向應該是（）A、從高處向低處流；B、從壓強大處向壓強小處流；C、從流速大的地方向流速小的地方流；D、從單位重量流體機械能高的地方向低的地方流?！塘曨}課6.理想流體流經(jīng)管道突然放大斷面時，其測壓管水頭線（）A、只可能上升；B、只可能下降；C、只可能水平；D、以上三種情況均有可能?！塘曨}課7.重力場中理想不可壓縮恒定流動中同一條流線上兩點A、B，A點的流速大于B點的流速，則A、A點的測壓管水頭>B點的測壓管水頭；B、A點的測壓管水頭<B點的測壓管水頭；C、A點的壓強水頭>B點的壓強水頭；D、A點的壓強水頭<B點的壓強水頭√習題課8.動量方程式中流速和作用力：A、流速有方向，作用力沒有方向。B、流速沒有方向，作用力有方向。C、都沒有方向。D、都有方向√習題課9.動能修正系數(shù)是反映過流斷面上實際流速分布不均勻性的系數(shù)，流速分布_____，系數(shù)值_______，當流速分布_____時，則動能修正系數(shù)的值接近于____.A、越不均勻；越??；均勻；1。B、越均勻；越??；均勻；1。C、越不均勻；越小；均勻；零D、越均勻；越??；均勻；零√習題課伯努利方程式的應用實例

例2－1:一般水力計算問題

有一噴水裝置如圖示。已知h1＝0.3m，h2＝1.0m，h3＝2.5m，求噴水出口流速，及水流噴射高度h（不計水頭損失）。解：①

以3－3斷面為基準面，列1－1、3－3兩斷面的能量方程：以2－2斷面為基準面，列2－2、4－4兩斷面的能量方程：所以噴口速度V4:②水流噴射高度h

習題課例2－2:節(jié)流式流量計

知：U形水銀壓差計連接于直角彎管，d1＝300mm，d2＝100mm，管中流量Q＝100L/s.問：壓差計讀數(shù)Δh等于多少？（不計水頭損失）解：以0－0斷面為基準面，列1－1、2－2兩斷面的能量方程：又由連續(xù)性方程：由連通器方程得壓強關系：則：

所以：習題課例2-3:畢托管原理

水從立管下端泄出，立管直徑為d＝50mm，射流沖擊一水平放置的半徑R＝150mm的圓盤，若水層離開盤邊的厚度δ＝1mm。求：流量Q及汞比壓計的讀數(shù)Δh。水頭損失不計。分析：1－1：p1（＝0），V1（？），z1（√）2－2：p2（＝0），V2（？），z2（√）3－3：p3（？），V3（＝0），z3（√）（駐點）

每點都有一個未知數(shù)，可對任何兩點列方程。3列1－1、3點的能量方程：據(jù)連續(xù)性方程：解：

以圓盤為基準面，列1－1、2－2兩斷面的能量方程：①②③③代入①式：

V2＝8.74m/s,V1=4.196m/sV1代入②式：所以：習題課例2－4:流動吸力圖示為一抽水裝置，利用噴射水流在吼道斷面上造成的負壓，可將M容器中的積水抽出。已知：H、b、h（不計損失），求：吼道有效斷面面積A1與噴嘴出口斷面面積A2之間應滿足什么樣的條件能使抽水裝置開始工作？解：以1－1為基準面，列0－0、1－1斷面的能量方程：以0`－0`為基準面，列1－1、2－2斷面的能量方程：要使抽水機工作：

則：

又因為：

所以：

習題課1、測定水泵揚程的裝置如圖所示。已知水泵吸水管直徑d1=200mm，壓水管直徑d2=150mm，測得流量Q=0.06m3/s，水泵進口真空表讀數(shù)為4mH2O，水泵出口壓力表讀數(shù)為2at（工程大氣壓），水管與兩表連接的測壓孔位置之間的高差h=0.5m。試求此時的水泵揚程H。若同時測得水泵的軸功率N=25hp（馬力），試求水泵的效率。習題課解：選取與真空表連接處的圓管斷面1-1、與壓力表連接處的圓管斷面2-2為過流斷面，以通過斷面1-1的水平面為基準面，對斷面1-1、2-2寫總流伯努利方程，得：因為斷面1-1、2-2位于水泵進、出口處，它們之間的能量損失，只是流經(jīng)水泵內(nèi)的損失，已考慮在水泵效率之內(nèi)，所以hw1-2=0；另外，根據(jù)已給條件，知z2－z1=h=0.5m于是N泵=QH=9.8×103×60×10-3×24.9=14.641Kw已知N軸=25hp=735W×25=18.375kW=18.375kN·m/s

=9.8kN/m3將已知值代入得習題課

已知：Q＝0.001m3/s，D＝0.01m，hj吸＝1m，hj排＝25m。求：Em＝？pB＝？N泵＝？解：以1-1為基準面，取1－1、2－2斷面列伯努利方程：由于1-1，2-2均為大氣液面：取1－1、B-B斷面列伯努利方程：B由連續(xù)性方程：所以：習題課

已知：一個水平放置的90o彎管輸送水,d1＝150mm，d2＝75mm,p1＝2.06×105Pa，Q＝0.02m3/s.求：水流對彎管的作用力大小和方向（不計水頭損失）分析：1－1：p1（√），V1（可求），z1（√）2－2：p2（？），V2（可求），z2（√）解：取0-0為基準面，圖示1-1,2-2過流斷面間液體為控制體：1－12－2取1-1、2-2兩斷面列伯努利方程：00所以，

對選取的控制體列動量方程：x方向：

y方向：

所以，

所以，水流對彎管壁的作用力為R的反作用力R`，大小相等，方向相反.習題課圖為一滾水壩，上游水位因壩的阻擋而抬高，測得斷面1-1的水深為1.5m，下游斷面2-2水深為0.6m。略去水頭損失，求水流對1m壩寬（垂直紙面方向）的水平作用力F。

解

在壩前一段距離處，取漸變流斷面1-1；在壩下游水流較平直處，取斷面2-2。以壩基底部為基準面0-0，設α1=α2=1，寫出總流能量方程：

利用連續(xù)方程取寬度為1m，得得1m壩寬的單寬流量作用在斷面1-1上的水壓力習題課作用在斷面2-2上的水壓力壩對水流作用力的合力為R，取斷面1-1和2-2之間的水流為隔離體（圖b),寫出總流動量方程得則水流對1m壩寬的作用力方向與R相反。習題課P734-7解：利用連續(xù)性方程及質(zhì)量流量的定義可直接解出。習題課4－14解：1－2斷面間列方程：習題課4-16解析解：1－