工程流体力学(闻建龙)课后答案(部分).ppt

王常斌 2013 第一章第一章 绪绪 论论 第二章第二章 流体静力学流体静力学 第三章第三章 流体运动学基础流体运动学基础 第四章第四章 流体动力学基础流体动力学基础 第五章第五章 相似理论与量纲分析相似理论与量纲分析 工程流体力学工程流体力学 第六章第六章 流动阻力与水头损失流动阻力与水头损失 第七章第七章 有压管路、孔嘴计算有压管路、孔嘴计算 第八章第八章 粘性流体力学基础粘性流体力学基础 第九章第九章 工程湍流及其应用工程湍流及其应用 第十章第十章 流体力学实验技术流体力学实验技术 第十一章第十一章 气体的一元流动气体的一元流动 第十二章第十二章 缝隙流动缝隙流动 第二章第二章 作业作业 2-8 矩形闸门AB，如图所示。 求：（1）下游无水时的启门力 （2）下游有水时的启门力 解：（1）下游无水时的启门力 根据题意，可列关于A点的力矩平衡方程 （2）下游有水时的启门力 作业解答作业解答 3-1 3-1 已知已知不可压缩流体平面流动流速场不可压缩流体平面流动流速场v vx x=xt+2y,=xt+2y, v vy y=xt2-yt=xt2-yt；求当；求当t=1st=1s时，时， 点点A(1A(1，2)2)处液体质点加速。处液体质点加速。 解解 作业解答作业解答 3-2 3-2 已知平面不可压缩流体的流速分量为已知平面不可压缩流体的流速分量为vxvx=1-y=1-y，vyvy=t=t。求。求 1 1）t=0t=0时过（时过（0 0，0 0）点的迹线方程。）点的迹线方程。 2 2）t=1t=1时过（时过（0 0，0 0）点的流线方程。）点的流线方程。 解解 1 1） 由方程（由方程（2 2）得）得 代入方程（代入方程（1 1）, ,求解求解 故迹线方程为故迹线方程为 解解 1 1） 求求t=1t=1时过（时过（0 0，0 0）点的流线方程。）点的流线方程。 作业解答作业解答 t=1t=1时过（时过（0 0，0 0）点的流线方程：）点的流线方程： 作业解答作业解答 4-2 4-2 如图示一管路，如图示一管路，A A、B B两点高差两点高差 z z= =1m1m，A A处直径处直径d d A A = =0.25m0.25m，压强压强 p pA A =7.810=7.810 4 4 Pa,Pa, B B处管径处管径d d B B =0.5m=0.5m，压强，压强p p B B =4.910=4.910 4 4 kPakPa，平均流速，平均流速v v B B =1.2m/s=1.2m/s， 试求平均流速试求平均流速v v A A 和管中水流方向和管中水流方向. . 4-8 4-8 一射流在平面上以一射流在平面上以v v=5m/s=5m/s的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角的速度冲击一斜置平板，射流与平板之间夹角 =60=60 o o ，射流的过水断面积射流的过水断面积A=0.008mA=0.008m 2 2 ，不计水流与平板之间的摩擦力，不计水流与平板之间的摩擦力， 试求：（试求：（1 1）垂直于平板的射流作用力；）垂直于平板的射流作用力； （2 2）如图中所示流量）如图中所示流量Q Q 1 1 与与Q Q 2 2 之比。之比。 作业解答作业解答 X X方向动量方程方向动量方程 y y方向动量方程方向动量方程 连续方程连续方程 4-9 4-9 如图示，水流经弯管流入大气，已知如图示，水流经弯管流入大气，已知d d 1 1 =100mm=100mm，d d 2 2 =75mm=75mm，v v 2 2 =23m/s=23m/s， 水的密度为水的密度为1000kg/m1000kg/m 3 3 。不计水头损失，求弯管上所受的力。不计水头损失，求弯管上所受的力F F。 作业解答作业解答 解：由连续性方程解：由连续性方程 对弯管的进、出口截面列伯努利方程对弯管的进、出口截面列伯努利方程 选弯管所围成的体积为选弯管所围成的体积为 控制体，对控制体列动控制体，对控制体列动 量方程：量方程： 作业解答作业解答 合力为合力为 弯管上所受的力与弯管上所受的力与 F F 大小相等，方向相反大小相等，方向相反 5-7 5-7 有一水库模型和实际水库的线性比例尺为有一水库模型和实际水库的线性比例尺为1/225,1/225,模型水库开闸放水模型水库开闸放水4min4min可可 泄空水库中的水，求实际水库水放空所需的时间。泄空水库中的水，求实际水库水放空所需的时间。 解：该问题中重要起主要作用，选弗劳德模型法，则解：该问题中重要起主要作用，选弗劳德模型法，则 作业解答作业解答 5-10 Re5-10 Re是流速是流速v v、物体长度、物体长度L L、流体密度、流体密度 及流体动力粘度及流体动力粘度 这四个物理量的这四个物理量的 综合表达，用综合表达，用 定里推出雷诺数的形达形式。定里推出雷诺数的形达形式。 解：根据题意，雷诺数为解：根据题意，雷诺数为 作业解答作业解答 选择选择 作为基本单位，于是作为基本单位，于是 6-1 6-1 判别流动状态判别流动状态 （1 1）某管路的直径）某管路的直径d d=0.1m=0.1m，通过流量，通过流量q q v v =410=410-3 -3m m 3 3 /s /s的水，水温的水，水温t t=20=20 （2 2）条件与上相同，但管中流过的是重燃油，运动粘度是）条件与上相同，但管中流过的是重燃油，运动粘度是1501015010-6 -6m m 2 2/s /s 解解（1 1）水在）水在2020时的运动粘度为时的运动粘度为 雷诺数为雷诺数为 作业解答作业解答 解解（2 2）重燃油）重燃油雷诺数为雷诺数为 6-4 6-4 某输油管道由某输油管道由A A到到B B长长l=500ml=500m，测得，测得A A点的压强点的压强pApA=310=310 5 5 PaPa，B B点的压强点的压强 pBpB=210=210 5 5 PaPa，通过的流量，通过的流量q q v v =0.016m=0.016m 3 3 /s /s，已知油的运动粘度，已知油的运动粘度1001010010-6 -6m m 2 2 /s,/s,密度密度 930kg/m930kg/m 3 3 。求管径。求管径d d的大小。的大小。 解解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为 作业解答作业解答 由题意由题意 假设流动属于水力光滑区假设流动属于水力光滑区 作业解答作业解答 校核，雷诺数为校核，雷诺数为 故假设不正确故假设不正确 6-4 6-4 某输油管道由某输油管道由A A到到B B长长l=500ml=500m，测得，测得A A点的压强点的压强pApA=310=310 5 5 PaPa，B B点的压强点的压强 pBpB=210=210 5 5 PaPa，通过的流量，通过的流量q q v v =0.016m=0.016m 3 3 /s /s，已知油的运动粘度，已知油的运动粘度1001010010-6 -6m m 2 2 /s,/s,密度密度 930kg/m930kg/m 3 3 。求管径。求管径d d的大小。的大小。 解解 该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为该问题是一等直径长管输送问题，因此伯努利方程为 作业解答作业解答 由题意由题意 假设流动属于层流假设流动属于层流 作业解答作业解答 校核，雷诺数为校核，雷诺数为 故假设正确故假设正确 6-8 6-8 图示管路用一根普通图示管路用一根普通 管由管由A A水池引向水池引向B B水池。已知管长水池。已知管长l=60ml=60m，管径，管径 d=0.2md=0.2m。弯头。弯头 弯 弯=0.5 =0.5，阀门，阀门 阀 阀=2 =2，当量粗糙度，当量粗糙度=0.05mm=0.05mm，水温，水温t t=20=20。求当。求当 水位差水位差z=3mz=3m时管中的流量。时管中的流量。 解解 由两个水面之间列伯努利方程由两个水面之间列伯努利方程 作业解答作业解答 （1 1）假设管道流动属于层流）假设管道流动属于层流 作业解答作业解答 校核，雷诺数为校核，雷诺数为 故假设不正确故假设不正确 （2 2）假设管道流动属于水力光滑区）假设管道流动属于水力光滑区 作业解答作业解答 校核，雷诺数为校核，雷诺数为 故假设不正确故假设不正确 相对粗糙度相对粗糙度 作业解答作业解答 （3 3）假设管道流动属于湍流水力粗糙区）假设管道流动属于湍流水力粗糙区 作业解答作业解答 湍流水力粗糙区的条件湍流水力粗糙区的条件 故假设不正确故假设不正确 8-1 8-1 以速度以速度v=13m/sv=13m/s滑跑的冰球运动员的冰刀长度滑跑的