流體力學例題解答資料講解

一底面積為40cm*45cm，高1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿涂有潤滑油的斜面向下作勻速運動，木塊運動速度u=1m/s，油層厚度1mm，斜坡角θ=22.62°，由木塊所帶動的油層的速度呈直線(zhíxiàn)分布，求油的粘度習題(xítí)1-1u=1m/sθ第一頁，共23頁。解：木塊重量沿斜坡分力(fēnlì)F與剪切力T平衡時，勻速下滑第二頁，共23頁。例題(lìtí)2-1如圖所示，已知

求AB兩點的壓強(yāqiáng)差第三頁，共23頁。圖中1-1,2-2和3-3均為等壓面,根據(jù)流體(liútǐ)靜壓強計算公式,可以逐個寫出每一點的靜壓強,分別為第四頁，共23頁。整理(zhěnglǐ)后得A,B兩點的壓強差將上式逐個代入下一個(yīɡè)式子第五頁，共23頁。例題(lìtí)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(yīɡè)水銀U型測壓管，量得△h=200mm，此時分離器中水面高度H為多少？第六頁，共23頁。解：分離器中水面(shuǐmiàn)處的真空度為自分離器到水封槽中的水，可以看成是靜止(jìngzhǐ)的，在A、B兩點列出流體靜力學基本方程：故：第七頁，共23頁。例題(lìtí)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(shēnɡqǐ)此閘門所需垂直向上的力。第八頁，共23頁。解：就平面壁來說，其左、右兩側(cè)都承受P0的作用，互相(hùxiāng)抵消其影響，總壓力為總壓力(yālì)的作用點D到鉸鏈軸A的距離為：第九頁，共23頁。由圖可看出(kànchū)，根據(jù)力矩平衡(pínghéng)：當閘門剛剛轉(zhuǎn)動時，力P、T對鉸鏈A的力矩代數(shù)和應為零。即第十頁，共23頁。[例題(lìtí)3.1]物體繞流如圖所示，上游無窮處流速

，

壓強為的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，壓強升高，稱S點位滯流點或駐點。求點S處的壓強。S第十一頁，共23頁。解：設滯流點S處的壓強(yāqiáng)為Ps，粘性作用可以忽略。根據(jù)通過S點的流線上伯努利方程，有：有代入數(shù)據(jù)(shùjù)，可得：故，滯流點S處的壓強(yāqiáng)第十二頁，共23頁。[例題(lìtí)3.2]在D＝150mm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V為管軸處流速u的0.84倍，如果1、2兩點相距很近而且畢托管加工良好(liánghǎo)，不計水流阻力。求水管中的流量。2）水流經(jīng)1、2兩點時沒有能量(néngliàng)損失，解：1)取管軸線設置水平基準面，過水斷面1-1，

2-2經(jīng)過1、2兩點并垂直于流向。3）列出1點到2點的無粘性流體伯努利方程：因為（1）(1)式整理為（2）基準面第十三頁，共23頁。4）由流體靜力學可知(kězhī),選取等壓面A-A1，B-B1，C-C1,如圖所示，設高度為hAA1BB1CC1分別列等壓面左右(zuǒyòu)兩邊的流體平衡公式，可得等壓面A-A1等壓面B-B1等壓面C-C1（3）h（4）（5）聯(lián)立等式(děngshì)(3)、(4)、(5)可得（6）5）將式(6)代入式(2)可得：第十四頁，共23頁。（6）6）由此可得管中流速(liúsù)均速V水管中的流量(liúliàng)為V＝0.84umax＝0.84×2.22＝1.87（7）（8）第十五頁，共23頁。某污水處理廠從高位水池引出一條供水管路AB，如圖所示。已知：流量Q＝0.04米3/秒；管徑D＝300mm；壓力表讀數(shù)pB＝9.8×104pa，高度H＝20m。求水流在管路AB中水頭(shuǐtóu)損失？[例題(lìtí)3.3]第十六頁，共23頁。解：選取水平基準面O－O，過水斷面1－1、2－2。設單位(dānwèi)重量的水自斷面1－1沿管路AB流到B點，因為(yīnwèi)：z1＝H＝20米，z2＝0，，v2＝Q/A＝1.92米/秒取α1＝α2＝1，v1＝0則：20+0+0＝0+5+1.922/19.6+hl故hl＝14.812（米）則可列出伯努利方程(fāngchéng)：第十七頁，共23頁。例題(lìtí)4-1在長度l=1000m、直徑d=300mm的管路中輸送重度為9.31kN/M3的重油，其重量流量為G=2300kN/h，求油溫分別為10℃(25cm2/s)和油溫40℃(1.5cm2/s)時的水頭損失？解：管中重油(zhònɡyóu)的體積流量為重油(zhònɡyóu)的平均速度為：10℃的雷諾數(shù)為：40℃的雷諾數(shù)為：第十八頁，共23頁。重油(zhònɡyóu)的流動狀態(tài)均為層流，有達西公式可得相應的沿程水頭損失為：由計算可知(kězhī)，重油在40℃時流動比在10℃時流動的水頭損失小。第十九頁，共23頁。例題(lìtí)4-2某廠自其高位(ɡāowèi)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H＝40m，管徑d＝50mm，彎管l/R=0.5，是普通鍍鋅管（△＝0.4mm）。問在平均溫度為20℃時，這條管路在一個晝夜中能供水多少水量？第二十頁，共23頁。第二十一頁，共23頁。解：求供水量，即流量(liúliàng)，須先求出流速。管道進口的局部阻力(zǔlì)系數(shù)ξ1=0.590°圓彎管ξ2=0.294*2=0.588閘板閥（全開）ξ3=0.1管道出口ξ4＝1.0

即：以低位水池水面(shuǐmiàn)為基準面O-O，取過水斷面1-1及2-2，如圖。列出伯努利方程：由已知條件可知，v1＝v2≈0∴H＝hf+hr

故：第二十二頁，共23