流體力學(xué)習(xí)題

1、流 體 力 學(xué) 習(xí) 題2015年 如圖所示，水池壁面設(shè)一圓形放水閘門，當(dāng)閘如圖所示，水池壁面設(shè)一圓形放水閘門，當(dāng)閘門關(guān)閉時，求作用在圓形閘門上靜水總壓力和作用門關(guān)閉時，求作用在圓形閘門上靜水總壓力和作用點的位置。已知閘門直徑點的位置。已知閘門直徑d = 0.5m，距離，距離a= 1.0m，閘門與自由水面間的傾斜角閘門與自由水面間的傾斜角 60。adyyCDCDhCP第二章 流體靜力學(xué)第二章 流體靜力學(xué)第二章 流體靜力學(xué)2.3 關(guān)于作用在平面上的力及位置的習(xí)題閘門形心點在水下的深度閘門形心點在水下的深度 解：解： 故作用在閘門上的靜水總壓故作用在閘門上的靜水總壓力力dayhccsin2sin42

2、dghPc2065N45 . 014. 3sin6025 . 019.810002adyyCDCDhCP（1 1）總壓力）總壓力設(shè)總壓力的作用點離水面的傾斜角距離為設(shè)總壓力的作用點離水面的傾斜角距離為yD ，則，則由由y yD D與與y yc c關(guān)系式得關(guān)系式得 adyyCDCDhCP4264224ddaddaAyIyyCCCD013m. 025m. 126m. 1（2）總壓力作用點）總壓力作用點 如圖所示，一圓弧門，門長如圖所示，一圓弧門，門長2m2m。 （1 1）求作用于閘門的水平總壓力及其作用線位置。）求作用于閘門的水平總壓力及其作用線位置。（2 2）求垂直總壓力及其作用線位置。）求垂直

3、總壓力及其作用線位置。 第二章 流體靜力學(xué)2.5 關(guān)于作用在曲面上的力的習(xí)題第二章 流體靜力學(xué)2.5 關(guān)于作用在曲面上的力的習(xí)題求水平總壓力求水平總壓力 解解： 代入公式得代入公式得 弧形閘門的鉛垂投影面如圖弧形閘門的鉛垂投影面如圖 面積面積 2422mbrAx 投影面形心點淹沒深度投影面形心點淹沒深度 mrhc422323 KNAghPxcx156800448 . 91000 ChCbrPxD求垂直總壓力求垂直總壓力壓力體如圖中壓力體如圖中ACODEACODE 所以，所以， PzED壓力體體積壓力體體積 bAVACODE因因 ACOAODEACODEAAA214. 9614. 3mAACOD

4、E又又 224124114. 3214. 3mrAACO2623mAAODE方向向上。方向向上。KNgVPz179144214. 98 . 91000故故 有一沿鉛垂放置的彎管如圖有一沿鉛垂放置的彎管如圖3 3所示，彎頭轉(zhuǎn)角為所示，彎頭轉(zhuǎn)角為9090，起始斷面，起始斷面1-11-1與終止斷面與終止斷面2-22-2間的軸線長度間的軸線長度L L為為3.14m3.14m，兩斷面中心高差，兩斷面中心高差zz為為2m2m，已知斷面，已知斷面1-11-1中心中心處動水壓強處動水壓強 為為117.6 117.6 ，兩斷面之間水頭損失，兩斷面之間水頭損失為為0.1m0.1m，管徑，管徑d d為為0.2m0.

5、2m。試求當(dāng)管中通過流量。試求當(dāng)管中通過流量Q Q為為0.06 0.06 時，水流對彎頭的作用力。時，水流對彎頭的作用力。 2kN/m/sm31p3.3 動量守恒的習(xí)題（2 2）求斷面）求斷面2-22-2中心處動水壓強中心處動水壓強解：解： （1 1）求管中流速）求管中流速 m/s911420143060406022.d.AQv以斷面以斷面2-22-2為基準(zhǔn)面，對斷面為基準(zhǔn)面，對斷面1-11-1與與2-22-2寫能量方程寫能量方程w2221hg2avgp0g2vgpz于是于是 w12hgpzgp2pm10.hw21kN/m6117.p m2z22kN/m2136.p 將將代入上式代入上式得得（

6、3 3）彎頭內(nèi)水重）彎頭內(nèi)水重kN970204143143891422.dLggVG（4 4）計算作用于斷面）計算作用于斷面1-11-1與與2-22-2上動水總壓力上動水總壓力kN693420143611742211.).(.dpPkN284420143213642222.).(.dpP（5 5）對彎頭內(nèi)水流沿）對彎頭內(nèi)水流沿x x、y y方向分別寫動量方程式方向分別寫動量方程式令管壁對水體的反作用力在水平和鉛垂方向的分力令管壁對水體的反作用力在水平和鉛垂方向的分力為為 及及 ，沿，沿x x方向動量方程為方向動量方程為xRyRxRPvQ1)0(kN803911060116931.QvPRxyR

7、GPvQ2)0(沿沿y y方向動量方程為方向動量方程為得得kN423911060119702842.QvGPRy得得管壁對水流的總作用力管壁對水流的總作用力kN1154238032222.).().(RRRxy作用力作用力R R與水平軸與水平軸x x的夾角的夾角 9941.)RRarctg(xy水流對管壁的作用力與水流對管壁的作用力與R R大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。據(jù)上表中數(shù)據(jù)繪總水頭線和測壓管水頭線圖如下：據(jù)上表中數(shù)據(jù)繪總水頭線和測壓管水頭線圖如下： (c)由圖可知管一中間點的壓強為由圖可知管一中間點的壓強為3.4m水柱高，管水柱高，管二中間點的壓強為二中間點的壓強為1.2m水

8、柱高。水柱高。 2.4m3.0m0.8m3.2m5432122v2v1A2=0.1mA1=0.2mAH=4m總水頭線測壓管水頭線3.8m4m定性繪出下列各圖的總水頭線和測壓管水頭線。定性繪出下列各圖的總水頭線和測壓管水頭線。4.9 定性畫圖題題意分析 本題為為四種不同形式布置的恒定流管路，要求本題為為四種不同形式布置的恒定流管路，要求定性畫出各圖中的總水頭線和測壓管水頭線，不需定性畫出各圖中的總水頭線和測壓管水頭線，不需要計算出各的數(shù)據(jù)，只要分析水頭線的變化趨勢。要計算出各的數(shù)據(jù)，只要分析水頭線的變化趨勢。分析第一種管路：均勻流分析第一種管路：均勻流12345ABC總 水 頭 線測 壓 管 水

9、 頭 線本管路為一恒定本管路為一恒定水箱接一直徑不水箱接一直徑不變的折管自由出變的折管自由出流：管中的水頭流：管中的水頭損失包括進口和損失包括進口和折管處的局部水折管處的局部水頭損失和二管段頭損失和二管段的沿程水頭損失。的沿程水頭損失。分析第二種管路：淹沒出流均勻流。分析第二種管路：淹沒出流均勻流。12345678ABCD總 水 頭 線測 壓 管 水 頭 線管路中的水頭損失包括：進口、出口和兩處折管中管路中的水頭損失包括：進口、出口和兩處折管中的局部水頭損失和三管段的沿程水頭損失，因為是的局部水頭損失和三管段的沿程水頭損失，因為是均勻流，所以總水頭線和沿程水頭線平行。均勻流，所以總水頭線和沿程水頭線平行。分析第三種管路分析第三