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工程流体力学复习题及答案


230503 工程流体力学复习材料

《工程流体力学》复习题及参考答案
整理人:郭冠中 内蒙古科技大学 能源与环境学院热能与动力工程 09 级 1 班 使用专业:热能与动力工程 一、 名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街 11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动 14、贴附现象 15、有旋流动 16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速 19、稳定流动 20、不可压缩流体 21、驻点 22、自动 模型区 二、 是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。 ( ) 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。 ( ) 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。 ( ) 6. 平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7. 流体的静压是指流体的点静压。 ( ) 8. 流线和等势线一定正交。 ( ) 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。 ( ) 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。 ( ) 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。 ( ) 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。 ( ) 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。 ( ) 14. 相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。 ( ) 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。 三、 填空题。 1、1mmH2O= Pa ( )

2、描述流体运动的方法有 和 。 3、流体的主要力学模型是指 、 和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与 的对比关系。 5、 流量 Q1 和 Q2, 阻抗为 S1 和 S2 的两管路并联, 则并联后总管路的流量 Q 为 总阻抗 S 为 。串联后总管路的流量 Q 为 ,总阻抗 S 为 6、流体紊流运动的特征是 ,处理方法是 。 7、流体在管道中流动时,流动阻力包括 和 。

, 。

1

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8、流体微团的基本运动形式有: 、 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,他反映了 与 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 。 11、理想流体伯努力方程 z ? 和 。

p u2 p ? ? 常数中,其中 z ? 称为 r 2g r

水头。

12、一切平面流动的流场,无论是有旋流动或是无旋流动都存在 ,因而一切 平面流动都存在 ,但是,只有无旋流动才存在 。 13、雷诺数之所以能判别 ,是因为它反映了 和 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 、 、 、 和 。 15、毕托管是广泛应用于测量 和 一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为 和 。作用与液上的力包 括 , 。 17、力学相似的三个方面包括 、 与 。 18、流体的力学模型是 模型。 19 、 理 想 气 体 伯 努 力 方 程 p ? (z1 - z 2)(? ? ? ? g) ?

?u 2
2

中 ,

p? (z1 - z 2)(? ? ? ? g)





称全压,

称总压。

20、紊流射流的动力特征是 。 21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 ,u 的单位为 22、浓差或温差射流的热力特征是 。 23 、流体微团的运动是由 运动, 运动, 运动四种基本运动形式符合而成。 24、几何相似是力学相似的 ,运动相似是模型实验的 是运动相似的 。 25、欧拉准数是 和 的相对比值。 26、马赫数 M 反映了惯性力和 相对比值。 27、流体流动的状态分为 和 。 28、弗鲁得准数反映了 和 相对比值。 四、选择题。 1、按连续介质的概念,流体质点是指 。 A、流体的分子 B、流体内的固体颗粒 C、无大小的几何点 D、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体 2、一下哪种流体为非牛顿流体 。 A、空气 B、清水 C、血液 D、酒精

。 运动和 ,动力相似

3、绝对压强 P a bs 、相对压强 p、真空值 p v 、当地大气压强 p a 之间的关系是 A、P a bs =p+ p v B、p= P a bs + p a C、p v = p a - P a bs



2

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4、圆管层流过流断面的流速分布为 。 A、均匀分布 B、对数曲线分布 C、二次抛物线分布 5、一下那些概念属于欧拉法 。 A、流线 B、迹线 C、液体质点 D、液体微团 6、圆管紊流粗糙区的沿程摩阻系数 ? 。 A、与雷诺数 Re 有关 C、与 Re 和 B、与管壁相对粗糙度 D、与和管长 l 有关 。

? 有关 d

? 有关 d

7、速度 V、长度 l、时间 t 的无量纲组合是

v A、 lt

t B、 vl

l C、 2 vt

l D、 vt

8、圆管断面直径由 d1 突然扩大到 d2,若将一次扩大改为两级扩大,则该扩大的局部水 头损失 。 A、减小 B、不变 C、增大 9、在圆管流动中,层流的断面速度分布符合 。 A、均匀规律 B、直线变化规律 C、抛物线变化规律 D、对数曲线规律 10、流线与流线通常情况下 。 A、能相交也能相切 B、仅能相交不能相切 C、仅能相切不能相交 D、既不能相交也不能相切 11、速度 v,密度 ? ,压强 p 的无量纲集合是 。 A、

?p
v

B、

?v
p

C、

?v 2 p

D、

p ?v 2

12、雷诺数代表的是 之比。 A、惯性力与压力 B、惯性力与重力 C、惯性力与表面张力 D、惯性力与粘性力 13、 压力输水管模型实验, 长度比尺为 8, 模型水管的流量应为原型输水管流量的 A、



1 2

B、

1 5

C、

1 8

D、

1 16


14、一维流动中, “截面积大处速度小,截面积小处速度大”成立的条件是 A、理想流体 B、粘性流体 C、可压缩流体 D、不可压缩流体 15、弹簧管压力表的读数是 。 A、绝对压强 B、相对压强 C、绝对压强加当地大气压 D、相对压强加当地大气压 16、静水中斜置平面壁的形心淹没深 hc 与压力中心淹没深 hD 的关系是 A、大于 B、小于 C、等于 D、无规律 17、某风管的断面尺寸为 300 mm ? 200mm ,则该风管的当量直径是 A、 240 mm B、 250 mm C、 300 mm D、 200 mm 。



18、 有一变直径管流, 小管直径 d1, 大管直径 d2=2d1, 则两断面雷诺数的关系是



3

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A、 Re1 ?

1 Re 2 2

B、 Re1 ? Re 2

C、 Re1 ? 1.5Re 2

D、 Re1 ? 2 Re 2

19、下列流体哪个属于牛顿流体 。 A、汽油 B、纸浆 C、血液 D、沥青 五、简答题。 1、流体静压强的特性是什么? 2、尼古拉兹实验分区级意义是什么? 3、附面层提出的意义? 4、温差或浓差射流弯曲产生的原因是什么? 5、附面层分离的原因是什么? 6、运动粘滞系数 r 的物理意义是什么? 7、流体动力粘滞系数 u 的物理意义是什么? 8、元流的特性是什么? 9、伯努利方程 z ?

p u2 ? ? 常数中各项的物理意义? r 2g

10、管网水力计算遵循的原则是什么? 11、水击(水锤)现象及产生的原因是什么? 12、管嘴出流产生真空的原因和条件是什么? 13、自由紊流射流的运动、动力特征是什么? 14、射流弯曲产生的原因? 15、绕流升力产生的原因? 16、 毕托管是广泛应用于测量水流和气流的一种仪器, 试画出其示意图, 并说明其工作原 。 17、简要说明管道流动局部阻力损失产生的机理。 18、下式不可压缩流体 N-S 方程中,各项的物理意义是什么?
2 ? 2u x ? u y ? 2u z du 1 ?p X? ? ?( 2 ? ? ) ? x 2 2 ? ?x dt ?x ?y ?z

六、计算题。

1.5m /s, 1、有一钢板制风管,断面尺寸为 400 mm ? 200 mm,管内气流平均速度为
气体运动粘滞系数为 15.0× 10 m /s,判断管内气体的流态? 2、一高压管末端接喷嘴,如下图所示,已知喷嘴出口直径为 10cm ,管道直径为 40 cm , 水在管中流量 Q 为 0.4 m /s,求管嘴对水流的作用力。
3
?8 2

4

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Q

3、已知不可压缩流体的流速分量为: u x ? x - y ,u y ? ?2xy ,u z ? 0, 问该流动是否
2 2

为无旋流动? 4、已知平面流动的速度分量为: u x ? x ? t ,u y ? ? y ? t ; 求:当 t=1 是过 M(1,1)
2 2

的流线方程。 5、一车间用直径为 0.5 m 的风口送风,风口风速为 6.0m /s,如长度比例常数为 4,确定 实验模型风口风速。若在模型内测得某点气流速度为 3.0m /s,则车间相应点的速度 为多少?(已知空气的运动粘滞系数为 0.0000157 m /s) 6、对某一桥墩采用模型比例为
2

lm 1 ? 进行实验。已知模型中水流速度为 0.76m /s,实 l n 16

测模型桥墩受水流作用力为 4N。求原型中相应的流速与作用力。 7、 在水平放置的管线中接弯管, 直径从 600 mm 逐渐减小到 300 mm , 水流方向偏转 60
2
0

如图所示,在直径较大一端压强为 172kN/ m ,求作用于弯管上的力的大小和方向, ①当水不流动时;②当通过的流量为 876L/s 时;

60 0

8、一弧形闸门 AB,宽 4m,圆心角为45 ,半径为2m, 闸门转轴恰好与水面平齐,求 作 用 于 闸 门 的 水 静 压 力 。

0

5

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A

C O

h

B

9、如下图所示,一水箱侧面开孔并接有一直径为 50mm 的短管,形成管嘴出流,已知作 用水头 H= 5m ,管嘴出流流量系数 u=0.82,试问:①管嘴出流流量 Q;②靠近水箱 一侧管嘴内壁形成真空的原因是什么?③合适的管嘴长度是多少?

Q

10、如图所示,一水平射流冲击光滑平板,流量为 Q0 , 密度?,直径为d 0, 求:①平板所 受 的 冲 击 力 。 ② 流 量 Q1 和 Q2 。

Q1,v1 y
X

d0 v 0,Q0
R

Q2,v 2
11 、 如 下 图 所 示 : 水 箱 侧 壁 接 出 一 根 由 两 段 不 同 管 径 所 组 成 的 管 道 , 已 知

d1 ? 200 mm,d 2 ? 100 mm , 两 管 短 长 均 为 L= 50m,H ? 10m , 沿 程 阻 力 系 数

6

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? ? 0.01, ?A ? 0.3, ?B ? 0.2, 求:管道中水的流量、流速.

d1
d2

A

B

C

参考答案: 一、名词解释。 1、雷诺数:是反应流体流动状态的数,雷诺数的大小反应了流体流动时,流体质点惯 性力和粘性力的对比关系。 2、流线:流场中,在某一时刻,给点的切线方向与通过该点的流体质点的刘速方向重 合的空间曲线称为流线。 3、压力体:压力体是指三个面所封闭的流体体积,即底面是受压曲面,顶面是受压曲 面边界线封闭的面积在自由面或者其延长面上的投影面, 中间是通过受压曲面边界线所作的 铅直投影面。 4、牛顿流体:把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 5、欧拉法:研究流体力学的一种方法,是指通过描述物理量在空间的分布来研究流体 运动的方法。 6、拉格朗日法:通过描述每一质点的运动达到了解流体运动的方法称为拉格朗日法。 7、湿周:过流断面上流体与固体壁面接触的周界称为湿周。 8、恒定流动:流场中,流体流速及由流速决定的压强、粘性力、惯性力等也不随时间 变化的流动。 9、附面层:粘性较小的流体在绕过物体运动时,其摩擦阻力主要发生在紧靠物体表面 的一个流速梯度很大的流体薄层内,这个薄层即为附面层。 10、卡门涡街:当流体经绕流物体时,在绕流物后面发生附面层分离,形成旋涡,并交 替释放出来,这种交替排列、有规则的旋涡组合称为卡门涡街。 11、自由紊流射流:当气体自孔口、管嘴或条缝以紊流的形式向自由空间喷射时,形成 的流动即为自由紊流射流。 12、流场:充满流体的空间。 13、无旋流动:流动微团的旋转角速度为零的流动。 14、 贴附现象: 贴附现象的产生是由于靠近顶棚流速增大静压减少, 而射流下部静压大, 上下压差致使射流不得脱离顶棚。 15、有旋流动:运动流体微团的旋转角速度不全为零的流动。 16、自由射流:气体自孔口或条缝向无限空间喷射所形成的流动。 17、 浓差或温差射流: 射流介质本身浓度或温度与周围气体浓度或温度有差异所引起的

7

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射流。 18、音速:音速即声速,它是弱扰动波在介质中的传播速度。 19、稳定流动:流体流动过程与时间无关的流动。 20、不可压缩流体:流体密度不随温度与流动过程而变化的液体。 21、驻点:流体绕流物体迎流方向速度为零的点。 22、自动模型区:当某一相似准数在一定的数值范围内,流动的相似性和该准数无关, 也即原型和模型的准数不相等,流动仍保持相似,准数的这一范围称为自动模型区。 二、是非题。 1、错误 2、正确 3、正确 4、错误 5、错误 6、正确 7、正确 8、正确 9、正确 10、正确 11、正确 12、正确 13、正确 14、正确 15、正确 16、错误 17、错误 18、错误 三、填空题。 1、9.807 ; 2、欧拉法;拉格朗日法; 3、连续介质;无粘性; 4、惯性力;粘性力; 5、Q=Q1+Q2;

1 S

?

1 S1

?

1 S2

;Q=Q1=Q2;S=S1+S2;

6、脉动现象;时均法; 7、沿程阻力;局部阻力; 8、平移运动;旋转流动;变形运动; 9、惯性力;弹性力; 10、重合 ; 11、测压管; 12、流线;流函数;势函数; 13、流态;惯性力;粘性力 14、惯性;重力性;粘滞性;压缩性和热胀性;表面张力特性; 15、气体;水流; 16、理想气体;粘性气体;质量力;表面力; 17、几何相似;运动相似;动力相似; 18、连续介质; 19、势压; p ?

?u 2
2

(z1 - z 2)(? ? ? ? g) ? ;p ?

?u 2
2



20、各横截面上的动量相等; 21、 ?

? ?u
?

du ;pa ? s ; dy

22、各截面的相对焓值相等; 23、平移;旋转;线变形;角变形; 24、前提;目的;保证; 25、压力; 26、弹性力;

8

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27、层流;紊流; 28、重力;惯性力;

四、选择题。 1-5:DCCCA 6-10:BDACC 11-15:DDCDB 16-19:BADA 五、简答题。 1、流体静压强的方向是沿着作用面的内法线方向;在静止或相对静止的流体中,任一 点流体静压强的大小作用面方向无关,只与该点的位置有关。 2、①层流区 ②临界过渡区 ③紊流光滑区 ④紊流过度区 ⑤紊流粗糙区 意义:比较完整地反应了沿程阻力系数的变化规律,揭示了沿程阻力系数变化的主要因素。 3、在于将流场划分为两个计算方法不同的区域,即势流区和附面层。在附面层外的势 流区按无旋流动理想流体能量方程或动量方程求解; 在附面层内, 按粘性有旋流动流体能量 方程或 N-S 方程求解; 4、浓差或温差射流由于浓度或温度不同,引起射流介质密度与周围其气体密度与周围 气体密度不同,所受的重力与浮力不相平衡,使得整个射流将发生向上或向下的轴弯曲。 5、当流体绕流曲面体流动时,在减压增速区,流动维持原来的附面层;流动进入增压 减速区时,流体质点受到与主流方向相反的压差作用,将产生方向的回流,而附面层外的流 体仍保持原有的前进, 这样, 回流和前进这两部分运动方向相反的流体相接触, 就形成旋涡。 旋涡的产生使得附面层与壁面发生分离。 6、 流体运动粘滞系数 r 表征单位速度梯度作用下的切应力对单位体积质量作用产生的 阻力加速度,具有运动学要素。 7、流体动力粘滞系数 u 表征单位速度梯度作用下的切应力,反映了粘滞的动力性质。 8、元流的特性:元流的边界由流线组成;流体质点不能出入元流;元流断面上的流速 和压强是均匀分布。 9、Z:断面对基准面高度,水力学中称位置水头,单位位能;

p 在断面压强作用下,流体沿测压管所能上升的高度,压强水头,单位位能; : r
u2 : 断面以速度 u 为初速度的铅直向上射流所能达到的理论的高度,流速水头,单 2g
位位能。 10、①任一节点流入和流出的流量相等;②任一闭合环路中,如规定顺时针方向流动 的阻力损失为正,反之为负,则各管段阻力损失的代数和必等于零。 11、有压管路中运动着的液体,由于阀门或水泵突然关闭,使得液体的速度和动量发 生急剧变化,从而造成液体压强骤然变化,该现象就是水击(水锤)现象,产生的 原因①液体的可压缩性②管道材质的弹性。 12、原因是流体质点流动时由于有惯性,因而流线不能成折线,是光滑的曲线,所以 能够形成真空区域;条件是:管嘴长度为管径的 3~4 倍;作用水头 H0 极限值为

9.3m 。
13、在自由紊流射流的主体段,射流各断面上速度分布是相似的,轴线速度越来越小, 横截面积越来越大,质量流量也越来越大;个横截面上的动量守恒。 14、在温差射流场中,由于气流密度与周围的气体的不同,射流气体所受的浮力与重 力不相平衡,使整个射流发生向下或向上弯曲。 15、当绕流物体为非对称形或虽为对称但其对称轴与来流方向不平行时,在绕流物体

9

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上部流线较密,流速大;下部流线较疏,流速小,则上部压强小,下部压强大, 上、下部存在压强差,由此产生向上的力称为升力。 16、 (见第五版书 P61) 17、 (略) 18、X:是作用在流体微团上的单位质量力。

1 ?p 是作用在流体微团上单位质量流体的压力。 : ? ?x
2 ? 2u x ? u y ? 2u z ?( 2 ? ? ): 是作用在流体微团上单位质量流体粘性偏应力的 ?x ?y 2 ?z 2

合力。

du x 是流体质点的加速度。 : dt
六、计算题。

4 ? 0 .2 ? 0.067 ? 2 ? ( 0 . 2 ? 0 . 4) 1、解: de ? 4 R ? 4 ? 0.067 ? 0.267 R? A ? Re ? de ? v

?

?

0.267 ? 1.5 ? 2.67 ? 10 4 ? 2000 6 15 .0 ? 10

所以管内气体为紊流流动。 2、解:如图所示,由连续性方程得:

v1 ?

Q 0.4 ? ? 3、 18m /s 40 2 A1 1 ? 3.14 ? ( ) 4 100 Q 0.4 ? ? 51.0m /s 1 10 2 A2 ? 3.14 ? ( ) 4 100

v2 ?

以轴线为基准面,列 1-2 断面的伯努利方程

? ?1

0?

p1

?

?

v1 p v2 ? 0 ? 2 ? 2 ,此时p 2 ? 0 2g ? 2g

2

2 v2 v1 51.0 2 ? 3.18 2 2 ( ? ) ? ? ? 9.8 ? ? 1295 .4kN / m 2 则: p1 ? 2g 2g 2 ? 9.8

设喷嘴对水流的作用力为 F,沿水流方向列动量方程,并取 ? ? 1 得:

10

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p1 A1 ? F ? ?Q(v 2 ? v1) F ? p1 A1 ? ?Q(v 2 ? v1) 1 40 2 51 .0 ? 3.18 ? 1295 .4 ? ? 3.14 ? ( ) ? 1000 ? 0.4 ? 4 100 1000 ? 162 .7 ? 19 .1 ? 143 .6k N
3、①检查流动是否无旋:

?u x ? 2 ? ( x ? y 2) ? ?2 y ?y ?y ?u y ? ?2 y ?x
两者相等,故为无旋流动 ②求速度势函数:

d? ? u x dx ? u y dy ? (x 2 ? y 2)dx ? 2xydy ? x 2 dx ? dxy 2 x3 ? xy 2 3

??

4、根据流线方程定义得流线方程:

dx dy ? ux uy dx dy ? 2 x?t ? y ? t2
当 t=1 时,

dx dy ? x ?1 ? y ?1

化简得:xdy+ydx+dy-dx=0 积分:xy+y-x+c=0 流线通过(1,1)点:即 1×1+1-1+c=0 得:c=-1 将 c=-1 带入上式,得 xy+y-x-1=0 化简得: (x+1) (y-1)=0 5、根据相似原理可得,实验模型风口直径为:

dm ?

0.5 ? 0.125 4

原型雷诺数为:Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>50000 所以气流处于阻力平方区, (可采用粗糙度较大的管道) ,则阻力平方区的最低雷诺数为 50000 则:相应的模型气流出口速度 Vm 为: Vm×0.125/0.0000157=50000 Vm=6.28m/s

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流速比尺为: ? ?

6.0 ? 0.955 6.28

若在模型内测得某点气流速度为 3.0m/s ,则车间相应点的速度为: Vn= v ? ? =3.0×0.955=2.87m/s 6、经分析可知,此流动的主要作用力是重力,所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付 鲁德模型律可知:

v v2 F? n ? F? m, n ? m ; ln g n lmg m Eu n ? Eu m , ?p n ?p m ? ; 2 2 ?v n ?v m
2 vn l ? n; 2 vm lm

2

由付鲁德准数相等推理得:

所以: v n ?

ln 16 ?v m ? ? 0.76 ? 3.04 m /s lm 1
2 ?p n ?v 2 v n l ? n ? ? n 2 2 ?p m ?v m v m l m

由欧拉准数相等推理得:

由:F ? ?p ? l 2
2 2 3 FN ?PN l n ln ln ln 得: ? ? 2 ? ? 2 ? 3 FM ?Pm l m lm lm lm

所以:Fn ?

3 ln ? Fm ? 16 3 ? 4 ? 16384 N 3 lm

7、建立下图所示的坐标,水流方向如图所示:

P2, U2

60 0
U1,P1

Y

O

X

12

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① 当水流不动时: P1=P2=172kN/ m 2 设 Fx,Fy 为水流作用于弯管的分力,如图

Fx ? p1 A1 ? P2 A2 cos 60 0
X 方向: ? 172 ?

1 600 2 1 300 2 ? 3.14 ? ( ) ? 172 ? ? 3.14 ? ( ) ? 0.5 4 1000 4 1000 ? 42 .5k N
0

Y 方向: Fy ? 0 ? P 1 A1sina60

=0-172×1/4×3.14×(300/1000)2×0.86 =-10.5kN 对弯管的合力: R ?

Fx2 ? Fy2 ? 43 .8kN

方向为:a=arctan(Fy/Fx) = 14 ② 当有流动时: 由连续性方程得: ?d1 u1 ?
2

0

1 4

1 2 ?d 2 u 2 ? 0.876 4

解得: u1 ? 3.2m /s

u 2 ? 12.4m /s

忽略阻力,应用伯努利方程,列 1-1,2-2 断面的方程:

p1

2 u12 p2 u 2 ? ? ? ? 2g ? 2g

带入数据解得:P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/ m 列动量方程:

2

X 方向: p1 A1 ? p 2 A2 cos60 ? Fx ? ?Q(u 2 cos60 ? 0)
0 0

带入数据得:Fx=42.4kN 同理:y 方向: Fy ? P2 A2 sina60 ? ?Q(u 2 sina60 ? 0)
0 0

代入数据解得:Fy=15.2Kn
2 2 合力为:R= Fx ? F y =45.1Kn

方向为:a=arctan(Fy/Fx) = 19 .7 8、解:
0

h ? r sin 45 0 ? 2m

13

230503 工程流体力学复习材料
oc ? h ? 2m 1 1 hrhb ? ? 2 ? 9.8 ? 2 ? 4 ? 39.2kN 2 2 1 1 1 1 Fy ? rb( ? 3.14 r 2 ? hh) ? 9.8 ? 4 ? ( ? 3.14 ? 22 ? 2 2 ? 22.3kN 8 2 8 2 Fx ? F ? Fx2 ? Fy2 ? 45.1kN
9、① Q ? uA 2gH ? 0.82 ? 3.14 ?

1 50 2 ?( ) 2 ? 10 ? 5 ? 0.0161m 3 /s 4 100

②孔口与管嘴出流流动时, 在出流管嘴内形成以真空区域主要原因是: 流体具有粘滞性, 流体质点流动时存在惯性, 流线不能发生直接拐弯, 只能是光滑的曲线因此靠近水箱一侧管 嘴内壁形成真空。 ③L=(3—4)D=(3—4)×50=150—200 mm 10、建立如图所示的坐标: 设平板对水流的冲击力为 R(方向与 x 轴正方向相同) ,如图中所示: 射流出口速度: v 0 ?

Q 4Q ? 2 ?d 0 ?d 02 4

由于平板是光滑的,所以仅有法向力,由动量方程(x 轴方向)得: R=流出动量-流入动量 =

0 ? ?Q0 (?V0 sin?) ? ?Q0V0 sin?

4 ?Q02 sin? = 2 ?d 0
所以平板所受冲击力大小与 R 相等,方向相反。 由连续性方程可得:Q0=Q1+Q2-------① 由于射流是水平方向,且置于大气中,所以压力能不变,能量损失不计,由能量方程得:
2 v0 v2 v2 ? 1 ? 2 ,得v 0 ? v1 ? v 2 2g 2g 2g

平板切线方向(y 轴方向)无摩擦力,

? F ? 0 满足动量守恒;

(?Q1 v1 ? ?Q2 v 2) ? ?Q0 v 0 cos? 即;0=
化简得: Q1 ?Q 2 ? Q0 cos? ------------② 联立方程①②解得: Q1 ?

1 Q0 (1 ? cos?) 2 1 Q 2 ? Q0 (1 ? cos?) 2

11、选取水平面为截面 1-1,出口处为断面 2-2,由伯努利方程知:

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230503 工程流体力学复习材料
z1 ? p1 ?
2 2 v0 p v2 v2 v2 l v12 l v2 ? z2 ? 2 ? 1 ? ? ?? ? ?A 1 ? ?B 2 2g ? 2g d1 2 g d 2 2g 2g 2g 2 v1 d 2 1 ? 2 ? 所以 v2 d1 4

?

连续性方程可知: v1 A1 ? v2 A2 所



2 v1 v12 4v12 50 v12 50 4v12 10 ? 0 ? 0 ? 0 ? 0 ? ? 0.01 ? 0.01 ? 0.3 ? 0.2 200 2 g 100 2 g 2g 2g 2g 1000 1000

所以 v1 ? 1.51m /s,所以 v 2 ? 4v1 ? 6.04m /s

1 1 200 2 Q ? A1V1 ? ?d12 v1 ? ? 3.14 ? ( ) ? 1.51 ? 0.047 m 3 /s 4 4 1000

(这些材料来源于本人平时学习的相关问题,本人认为对学习考试有一定用处,分享出来以 供广大学子学习使用。 整理了一天,逐字逐句的手打,无任何复制粘贴,内容可能存 在错误,忘广大读者给予指正,谢谢!)

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