流体力学课后习题部分1~4章

1、流体力学课后部分答案2.14密闭容器，压力表的示值为4900N/nr,压力表中心比A点高04m, A点在水下1.5m,求水而压强。-7-/11解：Po = Pa + P_Llpg=几+4900-1.1x1000 x 9.807=几一5.888 (kPa)相对压强为：-5.888kPae绝对压强为：95.437 kPa。答：水而相对压强为-5.888kPa,绝对压强为95.437 kPa。2.16盛满水的容器，顶口装有活塞A,直径d=0.4m,容器底的直径D=1.0m,髙h=1.8m.如活 塞上加力2520N (包括活塞自重)，求容器底的压强和总圧力。2.17用多管水银测压计测压，图中标髙的单位

2、为m,试求水而的压强。Po v3.0水汞解：卩0 =卩4-（3.0-1.4）必=必+(25-1.4)%g-(3.0-1.4)心= Pa+(2.3_1.2)%g_(2.5_1.2)pg+(2.5_1.4)%g(3.0_1.4)pg=化+(2.3+2.5-1.2-1.4)器一(2.5 + 3.0-1.2-1.4)恐=pa + (2.3 + 2.5 1.2 1.4)x 13.6-(2.5 + 3.01.2 1.4) Qg pg=pa +265.00 (kPa)答：水面的压强p0 = 265.00kPa.2.24矩形平板闸门AB，侧挡水，已知长/=2m,宽b=lm,形心点水深hc =2m，倾角 q=4

3、5。，闸门上缘人处设有转轴，忽略闸门自重及门轴摩擦力，试求开启闸门所需拉力 Ta解：（1）解析法。P = pc A = 1“pg bl = 1000x9.807x2x 1x2 = 39.228 (kN)Ic22+ -4 = =ycA sin a hcsin 45sin a对A点取矩，当开启闸门时，拉力丁满足:P(y-比)一厂/cos&=ohI21 十一(hc /)sin a 12 人 /sin ak sin a 2)/ cos 0pI cos 0l - cos 02xcos 45:= 31.007 (kN)T31.007kN时，可以开启闸门。（2）图解法。压强分布如图所示:= 12.68 (k

4、Pa)= + sin45I C 2pg = 26.55 (kPa)(12.68 + 26.55)x2x12= 39.23 (kN)对 A 点取矩，有 AQ + AD2 -T AB cos45 = 0Ii 2.几/小三+ (內_几)/三D2）_ 片（片-） - （2 - “2）p_ 264.789x（6-4.667）一 176.526x（4.5-3.25）88.263=1.499 （m）答：（1）作用在闸门上的静水总压力88.263kN； （2）压力中心的位置在闸门的几何中心，即距地而（1.5m,-）处。2o 33密闭盛水容器，水深=60cm, /?2 = 100cm.水银测压汁读值zV? =2

5、5cm,试求半径 /?=0.5m的半球形盖所受总压力的水平分力和铅垂分力。解：(1)确泄水而压强几。Po=N】 pHg g=pg M址-h P )= 1000x9.807x(0.25x13.6-0.6)=27.460 (kPa)(2) 计算水平分Pto4=Pc& = (Po+S)欣 2= (27.460+1.0x9.807)x0.5%=29.269 (kN)(3) 计算铅垂分力巴。C “4兀7?14XX0.53 c ccr c r/r .、P: =Vpg =x xpg =x9.807 = 2.567 (kN)326答：半球形盖AB所受总压力的水平分力为29.269kN,铅垂分力为2.567kN

6、。2.34球形密闭容器内部充满水，已知测压管水面标髙V,=8.5m,球外自由水而标髙V2=3.5m,球直径D=2m,球壁重量不计，试求：(1)作用于半球连接螺栓上的总压力；(2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力。解：(1)取上半球为研究对彖，受力如图所示。(Vj-V-,)= -x(8.5-3.5)x 1000x9.807= 154.048 (kN):.T = P： =154.048 (kN)(2)取下半球为研究对象，受力如图匚 nb1:p-(kN)巧=耳一厂=0耳=人=0答：(1)作用于半球连接螺栓上的总压力为154.048kN； (2)作用于垂直柱上的水平力和竖向力Fv = Fv=0o第三、四

7、章流体动力学基础习题及答案3-8 已知流速场 Ux=xy2,Uz=xy,试求：（1 ）点（1 f2 ,3 ）3的加速度;（2）是几维流动;（3）是恒定流还是非恒定流；（4 ） 是均匀流还是非均勻流？16TdlL.CIL.ClfYOlL.11CL.-L + Ur 一 + IL -+一二一 XVatox0： cz33 r 1 532、=v/. = 一 v =53333 1 3 2 3 16 a :=肌十xy =小-亍丁 =j =y(7 = 仿+ d? -F(72. =13.0611Vs2（2）二元流动（3）恒定流（4）非均匀流卜47 变直径管段 AB , dA=0.2m,dB=0.4m ,高差h=

8、1.5m ,测得PA=30kPa , pb =40kPa , B点处断面平均流速VB=1.5m/s ,试判 断水在管中的流动方向。令浄=6m/s 码 7 + 恣 2g7/g =Z5+-+ = 1.5 + + = 5.69m53 pg 2g9.819.6HbHa,水由B流向a；水头损失569-490=079m48用水银压差计测量水管中的点流速u如读值 M二60mm , 求该点流速。解：二 j2gxl2.6A/7 = V19.6x12.6x0.06 = 3.85m sQ = pK届= 5L3 s413离心式通风机用集流器A从大气中吸入空气。直径 d二200mm处，接一根细玻璃管，管的下端插入水槽中

9、。已知管 中水上升H二450mm ,求每秒钟吸入的空气量Q （空气的密度p a=1.29kg/m3 解：取集流器外断面1-1与玻璃管处断面2-2列伯努利方程：Pl +号+（d _P）g（=2 _二1）=心 + 等+ P/0 + 0 + 0 = 05xio3x9.8十孝+0u=47.74m/s O = 1.5m3/s4-18闸下出流，平板闸门宽B=2m，闸前水深hi=4m,闸后水 深h2=0.5,出流量Q=8m3/s,不计摩擦阻力，试求水流对闸门的作 用力，并与按静水压强分布规律计算的结果相比较。解：根据流量 Q = VAV1=- = = lm/s-11-/11由连续性方程得V2 = v( m)= v(亠W)二W列动量方程Pj -P2-7? = p()(v2 -vP. = pgh& BJ =9.8x4x2x4 = 156. EKNP. = pghjBh = 9.8x