工程流体力学课后答案第三章流体动力学基础.doc

第3章 流体动力学基础3.1 解： 3.2 解： （1） （2）二元流动 （3）恒定流 （4）非均匀流3.3 解： 3.4 解：3.5 解： （1） （2） 3.6 解：渠中： 管中：3.7 解： 以过A点的水平面为等压面，则 可以看出：，水将从B点流向A点。 或：解得水头损失为：，水将从B点流向A点。3.8 解： 11、22、33为等压面。由左边： 由右边： 且： 因为： 则： 解得：或直接由公式：求。3.9 解： 以过22断面渠底处的水平面为基准面00，对11和22过水断面列能量方程：3.10 解：（1）阀门关闭时，对11和22列能量方程： 得： （题意理解一：是整个管路的水头损失）阀门开启时，对11和33列能量方程：（2）（题意理解二：是至压力表断面的管路水头损失）阀门开启时，对11和22列能量方程：（2）3.11 解： 对11和22断面列能量方程： 或：3.12 解： 以过管轴线的水平面为基准面00，对11和22列能量方程：3.13 解：集流器外大气中取断面11与玻璃管处断面22列伯努利方程 3.14 解：对11和22断面列能量方程：3.15 解： 对11和22列能量方程: 3.16 解： 对1-1和2-2列能量方程： 对1-1和2-2列动量方程： 答：渐变段镇墩上所受到轴向推力为392.06kN，方向水平向右。3.17 解： x方向： y方向： 射流对平板的作用力与R互为反作用力，大小相等，方向相反。3.18 解： 列水平方向的动量方程：答：每个闸墩所受的水平推力为98.2kN，方向水平向左。3.19 解： 对11和22列能量方程： 对12之间的水体列动量方程： 方向： 方向： 为负，说明实际Fy方向与假设方向相反，方向铅直向下。则： 与水平方向夹角： 水流对弯管的动水压力为3.57kN，方向与图示方向相反。3.20 解： （1）求船的推进力取船内流管的全部内壁轮廓为控制体，进水速度为船只的行进速度：水泵对于水的推力，也就是水对于船的反作用力，即船的推进力，可用动量方程求解：（2）求船的推进效率推进装置的输出功率为：推进装置的输入功率为：推进装置的效率为： 3.21 解： （1）计算叶片对水流的作用力取11、22断面之间水体为脱离体，如图所示取、坐标轴。由于11、22断面在同以水平面上，因此位置相同，又压强均为大气压强（相对压强）。故能量方程可得。由于叶片对称，方向无作用力；设叶片对脱离体的作用力为，写方向的动量方程： 所以 由上式可知：因为，时， 则（2）平板时，所以 则此时可见，曲面叶片上受到的最到作用力为平板所受作用力的2倍，这也是水力机械叶片为什么做成曲面叶片的原因。（3）当弯曲叶片以速度向右移动时，前面表达式应该改成： 3.22 解：取渐变流11和CC断面以及液流边界所包围的封闭曲面为控制面，作用在控制面上的表面力有两渐变流过水断面上的动水压力和，闸门对水流的作用力以及渠底支撑反力。质量力有重力。在方向建立恒定总流动量方程： 式中： （连续性方程） 取 则： 因水流对闸门的冲击力R与R为一对作用力与反作用力，故 令 又 故R有极大值，为： 3.23 解：（1）求管中流速 （2）计算作用于断面1-1与3-3上动水总压力：因两侧叉管直接喷入大气，故,（3）令管壁对水体的反作用力在水平和铅垂方向的分力为Rx及Ry(如图)，对管中水流沿x、y方向