流体力学 流体第三章作业答案

1、作业答案： 3.1 什么是流线？流线有什么特性？ 答：流线：流场中的瞬时光滑曲线，曲线上各点的切线方向与该点的瞬时速度方向一致。 流线特性：1）定常流动中流线不随时间变化，而且流体质点的轨迹与流线重合。 2）实际流场中除驻点或奇点外，流线不能相交，不能突然转折。 3.2 理想流体微小流束伯努利方程各项的意义是什么？导出条件是什么？基准面为什么要取水平面？ 2p?z?cv ）方程形式：1答：（ ?gg2z-单位（重力流体具有的）位能； 物理意义：p-单位压能； ?g2v-单位动能。 g2z-位置水头；几何意义： p-压强水头； ?g2v-流速水头。 g2（2）导出条件：1）质量力只有重力； 2）

2、定常流； 3）沿流线； 4）不可压缩流体?C）。（或 （3）因为基准面是在重力场中衡量位置势能大小的，因此要以水平面为基准。 3.3 总流伯努利方程是什么形式？导出条件及应用条件是什么？ 22?VppV221112?Z?hZ? 答：形式： 12w?g2gg2g导出条件及应用条件： 1）质量力只有重力； 2）定常流动； 3）断面必须是均匀流断面或缓变流断面； 4）不可压缩流体。 3.5 题略 答：当阀门A开度一定，各管段是稳定流； 阀门A逐渐关闭的过程中，各点运动参数随时间发生变化，管中流动为非稳定流动。 3.8题略 解：坐标取在叶片上，则流动为定常流 取水平向右为X轴正向，以射流及叶片围成的流

3、体为研究对象，列X方向动量方程： ?q(V?V)F? ）1（ X1X2VrXV?V?u， 式中，在所建坐标系下的初速度，也即射流的相对速度： x1V?uqq? 相对流量： VVrVV?V?V?u 由伯努利方程，可知射流从叶片流出的相对速度大小 x21?)cos?u?(?V?cosV?V? 则 22x?F?R 流体所受外力 xX 把各项代入式（1），有 V?u?(V?u?R(V?u)cos)q VxV2)u(V?V?u?R)q(1?u)coscos?(V?u)?(Vq 即 xVVVV2)uV?(?q?cosR)F(1? 所以，叶片所受力，方向向右 VxVFu减小。 增大时，可知，在有射流冲击力的

4、情况下，当 3.37题略 解：列自由液面1与水泵吸水管接头断面2的伯努利方程，不计损失，故有： 22VppV2211z?z? 21?g2gg2g以自由液面1为基准，代入相关条件，上式可简化为： 2Vp220?H? （1） s?g2gp?39997p；式中， a21q33q?60m/h?m/s,d?150mm=0.15mV?V , 其中 V22?d60 4V?0.94m/s 可得： 2H?4.03m 代入式（1），求得s3.38题略 解：列空气初始状态1与接有测压装置处的过流断面2的伯努利方程，不计损失， 22VppV2211z?z? （1） 21?g2gg2g0及zp?0,V?z 忽略，初始状

5、态；1211?2452.5Pa?9.81?p?0.25gH?1000? 处的压强 过流断面22水3?1.29kg/m? 空气密度 1），求得把相关数据代入式（61.66m/s?V 2 因此，风机每分钟吸取的空气量22?d?0.23.143/s1.936mq?V?61.66 2V44 ）题略（第一版3.463.45选取射流与平板间的流体为研应将坐标系选在运动体上。解：这是一个有相对运动的问题， （取在平板上）究对象，建立如图所示坐标X VV?V? 则射流相对速度：0rV?V0q?q 相对流量： VVrV0R 方向的动量方程：，列X设平板对对液流的作用力为x?)VVF?q( X12VrXX?0V)sin?VV?sin?(V?VF?R X方向初速度， ，末速度xxr201XXV?V?0)sinV?(0q?R?V 因此，可得0VXV02)?VV(?0sinqR? 可求得 VXV0R是作用力与反作用力关系，力与所以射流对小车冲击力 冲 射流击x2)VV?(?0