流体力学习题概要讲课讲稿

1、流体力学习题概要闸门形心点在水下的深度闸门形心点在水下的深度 解：解： 故作用在闸门上的静水总压故作用在闸门上的静水总压力力dayhccsin2sin42dghPc2065N45 . 014. 3sin6025 . 019.810002adyyCDCDhCP（1 1）总压力）总压力设总压力的作用点离水面的倾斜角距离为设总压力的作用点离水面的倾斜角距离为yD ，则，则由由y yD D与与y yc c关系式得关系式得 adyyCDCDhCP4264224ddaddaAyIyyCCCD013m. 025m. 126m. 1（2）总压力作用点）总压力作用点 如图所示，一圆弧门，门长如图所示，一圆弧门，

2、门长2m2m。 （1 1）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。）求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。（2 2）求垂直总压力及其作用线位置。）求垂直总压力及其作用线位置。 第二章 流体静力学2.5 关于作用在曲面上的力的习题第二章 流体静力学2.5 关于作用在曲面上的力的习题求水平总压力求水平总压力 解解： 代入公式得代入公式得 弧形闸门的铅垂投影面如图弧形闸门的铅垂投影面如图 面积面积 2422mbrAx 投影面形心点淹没深度投影面形心点淹没深度 mrhc422323 KNAghPxcx156800448 . 91000 ChCbrPxD求垂直总压力求垂直总压力压力体如图中压力体如图中

3、ACODEACODE 所以，所以， PzED压力体体积压力体体积 bAVACODE因因 ACOAODEACODEAAA214. 9614. 3mAACODE又又 224124114. 3214. 3mrAACO2623mAAODE方向向上。方向向上。KNgVPz179144214. 98 . 91000故故 有一沿铅垂放置的弯管如图有一沿铅垂放置的弯管如图3 3所示，弯头转角为所示，弯头转角为9090，起始断面，起始断面1-11-1与终止断面与终止断面2-22-2间的轴线长度间的轴线长度L L为为3.14m3.14m，两断面中心高差，两断面中心高差zz为为2m2m，已知断面，已知断面1-11-

4、1中心中心处动水压强处动水压强 为为117.6 117.6 ，两断面之间水头损失，两断面之间水头损失为为0.1m0.1m，管径，管径d d为为0.2m0.2m。试求当管中通过流量。试求当管中通过流量Q Q为为0.06 0.06 时，水流对弯头的作用力。时，水流对弯头的作用力。 2kN/m/sm31p3.3 动量守恒的习题（2 2）求断面）求断面2-22-2中心处动水压强中心处动水压强解：解： （1 1）求管中流速）求管中流速 m/s911420143060406022.d.AQv以断面以断面2-22-2为基准面，对断面为基准面，对断面1-11-1与与2-22-2写能量方程写能量方程w2221h

5、g2avgp0g2vgpz于是于是 w12hgpzgp2pm10.hw21kN/m6117.p m2z22kN/m2136.p 将将代入上式代入上式得得（3 3）弯头内水重）弯头内水重kN970204143143891422.dLggVG（4 4）计算作用于断面）计算作用于断面1-11-1与与2-22-2上动水总压力上动水总压力kN693420143611742211.).(.dpPkN284420143213642222.).(.dpP（5 5）对弯头内水流沿）对弯头内水流沿x x、y y方向分别写动量方程式方向分别写动量方程式令管壁对水体的反作用力在水平和铅垂方向的分力令管壁对水体的反作用

6、力在水平和铅垂方向的分力为为 及及 ，沿，沿x x方向动量方程为方向动量方程为xRyRxRPvQ1)0(kN803911060116931.QvPRxyRGPvQ2)0(沿沿y y方向动量方程为方向动量方程为得得kN423911060119702842.QvGPRy得得管壁对水流的总作用力管壁对水流的总作用力kN1154238032222.).().(RRRxy作用力作用力R R与水平轴与水平轴x x的夹角的夹角 9941.)RRarctg(xy水流对管壁的作用力与水流对管壁的作用力与R R大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。据上表中数据绘总水头线和测压管水头线图如下：据上表中数据绘总水头

7、线和测压管水头线图如下： (c)由图可知管一中间点的压强为由图可知管一中间点的压强为3.4m水柱高，管水柱高，管二中间点的压强为二中间点的压强为1.2m水柱高。水柱高。 2.4m3.0m0.8m3.2m5432122v2v1A2=0.1mA1=0.2mAH=4m总水头线测压管水头线3.8m4m定性绘出下列各图的总水头线和测压管水头线。定性绘出下列各图的总水头线和测压管水头线。4.9 定性画图题题意分析 本题为为四种不同形式布置的恒定流管路，要求本题为为四种不同形式布置的恒定流管路，要求定性画出各图中的总水头线和测压管水头线，不需定性画出各图中的总水头线和测压管水头线，不需要计算出各的数据，只要

8、分析水头线的变化趋势。要计算出各的数据，只要分析水头线的变化趋势。分析第一种管路：均匀流分析第一种管路：均匀流12345ABC总水头线测压管水头线本管路为一恒定本管路为一恒定水箱接一直径不水箱接一直径不变的折管自由出变的折管自由出流：管中的水头流：管中的水头损失包括进口和损失包括进口和折管处的局部水折管处的局部水头损失和二管段头损失和二管段的沿程水头损失。的沿程水头损失。分析第二种管路：淹没出流均匀流。分析第二种管路：淹没出流均匀流。12345678ABCD总水头线测压管水头线管路中的水头损失包括：进口、出口和两处折管中管路中的水头损失包括：进口、出口和两处折管中的局部水头损失和三管段的沿程水头损失，因为是的局部水头损失和三管段的沿程水头损失，因为是均匀流，所以总水头线和沿程水头线平行。均匀流，所以总水头线和沿程水头线平行。分析第三种管路分析第三种管路总水头线测压管水头线12345ABCD自由出流中间接自由出流中间接一文丘里流量计，一文丘里流量计，由于文丘里管段由于文丘里管段较短，可认为