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习题课 工程流体力学 习题课 习题课 形心有关计算 若液面上表压强不为0时 即p0 pa 可将表压换算成液柱高加到原来的液面上 以一个表压为0的假想液面来计算总压力大小 方向 作用点 1 图示 矩形墙AB的形心淹没深度Yc A 5m C 2 5m B 10m D 7 5m 答案 B 习题课 2 图示矩形AB墙形心Yc 习题课 3 闸门宽1 2m 铰在A点 压力表G的读数为 14700Pa 在右侧箱中装有油 其重度 0 8 33KN m3 问在B点加多大的水平力才能使闸门AB平衡 解 把p0折算成水柱高 相当于液面下移1 5m 如图示虚构液面 则左侧 压力中心距A点 3 11 2 1 11m 右侧 习题课 设在B点加水平力F使闸门AB平衡 对A点取矩 MA 0 即 习题课 1 不可压缩液体连续性微分方程只适用于恒定流 2 过流断面垂直于速度方向 因此 其就是垂直于速度方向的垂直平面 3 如果流体的密度即不随空间变化 也不随时间变化 即控制体体积不变 则该流体为不可压缩流体 4 对于理想流体 同一流线上的流体质点 它们的能量相等 5 当质量力可以忽略不计 过流断面接近平面时 过流断面上的静压强按静止液体中的静压强的规律分布 6 自由射流的流束上的流体压强处处为大气压 7 测压管水头线若低于管轴心 则该处水流一定处于真空状态 习题课 1 实际流体在等直管道中流动 在过流断面1 2上有A B C点 则下面关系式成立的是 A B C D B 习题课 2 如图所示管路系统中流体作实际运动 恒定 圆管等直径 则下述判断正确的是 A 该管路系统上点3和5的测压管水头相等 B 该管路系统上点3的测压管水头与点4的测压管水头相等 C 该管路系统上点1的动水压强p1 g水 h1 D 该管路系统上点1和8的动水压强p1 p8 pa 习题课 3 一等直径水管 A A为过流断面 B B为水平面 1 2 3 4为面上各点 各点的运动物理量有以下关系 A C D B 习题课 4 在应用恒定总流的能量方程 可选用图中的那几个断面 作为计算过水断面 A 1 2 3 4 5 B 1 3 5 C 2 4 D 2 3 4 习题课 5 水流一定方向应该是 A 从高处向低处流 B 从压强大处向压强小处流 C 从流速大的地方向流速小的地方流 D 从单位重量流体机械能高的地方向低的地方流 习题课 6 理想流体流经管道突然放大断面时 其测压管水头线 A 只可能上升 B 只可能下降 C 只可能水平 D 以上三种情况均有可能 习题课 7 重力场中理想不可压缩恒定流动中同一条流线上两点A B A点的流速大于B点的流速 则A A点的测压管水头 B点的测压管水头 B A点的测压管水头B点的压强水头 D A点的压强水头 B点的压强水头 习题课 8 动量方程式中流速和作用力 A 流速有方向 作用力没有方向 B 流速没有方向 作用力有方向 C 都没有方向 D 都有方向 习题课 9 动能修正系数是反映过流断面上实际流速分布不均匀性的系数 流速分布 系数值 当流速分布 时 则动能修正系数的值接近于 A 越不均匀 越小 均匀 1 B 越均匀 越小 均匀 1 C 越不均匀 越小 均匀 零D 越均匀 越小 均匀 零 习题课 已知 求 t 0时 A 1 1 点流线的方程 解 积分 ln x t ln y t C x t y t C 当t 0时 x 1 y 1 代入上式得 C 1所以 过A 1 1 点流线的方程为 xy 1 习题课 伯努利方程式的应用实例 例2 1 一般水力计算问题有一喷水装置如图示 已知h1 0 3m h2 1 0m h3 2 5m 求喷水出口流速 及水流喷射高度h 不计水头损失 解 以3 3断面为基准面 列1 1 3 3两断面的能量方程 以2 2断面为基准面 列2 2 4 4两断面的能量方程 所以喷口速度V4 水流喷射高度h 习题课 例2 2 节流式流量计知 U形水银压差计连接于直角弯管 d1 300mm d2 100mm 管中流量Q 100L s 问 压差计读数 h等于多少 不计水头损失 解 以0 0断面为基准面 列1 1 2 2两断面的能量方程 又由连续性方程 由连通器方程得压强关系 则 所以 习题课 例2 3 毕托管原理水从立管下端泄出 立管直径为d 50mm 射流冲击一水平放置的半径R 150mm的圆盘 若水层离开盘边的厚度 1mm 求 流量Q及汞比压计的读数 h 水头损失不计 分析 1 1 p1 0 V1 z1 2 2 p2 0 V2 z2 3 3 p3 V3 0 z3 驻点 每点都有一个未知数 可对任何两点列方程 3 列1 1 3点的能量方程 据连续性方程 解 以圆盘为基准面 列1 1 2 2两断面的能量方程 代入 式 V2 8 74m s V1 4 196m s V1代入 式 所以 习题课 例2 4 流动吸力图示为一抽水装置 利用喷射水流在吼道断面上造成的负压 可将M容器中的积水抽出 已知 H b h 不计损失 求 吼道有效断面面积A1与喷嘴出口断面面积A2之间应满足什么样的条件能使抽水装置开始工作 解 以1 1为基准面 列0 0 1 1断面的能量方程 以0 0 为基准面 列1 1 2 2断面的能量方程 要使抽水机工作 则 又因为 所以 习题课 1 测定水泵扬程的装置如图所示 已知水泵吸水管直径d1 200mm 压水管直径d2 150mm 测得流量Q 0 06m3 s 水泵进口真空表读数为4mH2O 水泵出口压力表读数为2at 工程大气压 水管与两表连接的测压孔位置之间的高差h 0 5m 试求此时的水泵扬程H 若同时测得水泵的轴功率N 25hp 马力 试求水泵的效率 习题课 解 选取与真空表连接处的圆管断面1 1 与压力表连接处的圆管断面2 2为过流断面 以通过断面1 1的水平面为基准面 对断面1 1 2 2写总流伯努利方程 得 因为断面1 1 2 2位于水泵进 出口处 它们之间的能量损失 只是流经水泵内的损失 已考虑在水泵效率之内 所以hw1 2 0 另外 根据已给条件 知z2 z1 h 0 5m 于是N泵 QH 9 8 103 60 10 3 24 9 14 641Kw已知N轴 25hp 735W 25 18 375kW 18 375kN m s 9 8kN m3 将已知值代入得 习题课 已知 Q 0 001m3 s D 0 01m hj吸 1m hj排 25m 求 Em pB N泵 解 以1 1为基准面 取1 1 2 2断面列伯努利方程 由于1 1 2 2均为大气液面 取1 1 B B断面列伯努利方程 B 由连续性方程 所以 习题课 已知 一个水平放置的90 弯管输送水 d1 150mm d2 75mm p1 2 06 105Pa Q 0 02m3 s 求 水流对弯管的作用力大小和方向 不计水头损失 分析 1 1 p1 V1 可求 z1 2 2 p2 V2 可求 z2 解 取0 0为基准面 图示1 1 2 2过流断面间液体为控制体 1 1 2 2 取1 1 2 2两断面列伯努利方程 0 0 所以 对选取的控制体列动量方程 x方向 y方向 所以 所以 水流对弯管壁的作用力为R的反作用力R 大小相等 方向相反 习题课 图为一滚水坝 上游水位因坝的阻挡而抬高 测得断面1 1的水深为1 5m 下游断面2 2水深为0 6m 略去水头损失 求水流对1m坝宽 垂直纸面方向 的水平作用力F 解在坝前一段距离处 取渐变流断面1 1 在坝下游水流较平直处 取断面2 2 以坝基底部为基准面0 0 设 1 2 1 写出总流能量方程 利用连续方程 取宽度为1m 得 得 1m坝宽的单宽流量 作用在断面1 1上的水压力 习题课 作用在断面2 2上的水压力 坝对水流作用力的合力为R 取断面1 1和2 2之间的水流为隔离体 图b 写出总流动量方程 得 则水流对1m坝宽的作用力 方向与R相反 习题课 P73 4 7解 利用连续性方程及质量流量的定义可直接解出 习题课 4 14 解 1 2断面间列方程 习题课 4 16解析 解 1 2断面间列方程 1 2 习题课 4 18解析 1 3 解 1 3断面间列方程 2 1 M断面间列方程 习题课 4 22解析 解 1 2断面间列方程 1 2 习题课 4 26解析 求作用力用动量方程取图示控