工程流體力學(xué)練習(xí)題

1、在傾角=30的斜面上有一厚度為=0.5 mm的油層。一底面積A=0.15 m2，重G=25 N的物體沿油面下滑作等速滑動，如圖所示。求物體的滑動速度u。設(shè)油層的流速按線性分布，油的動力粘度=0.011 Ns/m2。解 該物體的受力分析如圖所示，則 圖中各當(dāng)水面上的靜水壓強(qiáng)分布圖是否正確？如不正確，指出錯誤，并繪制正確壓強(qiáng)分布圖。 答：錯，圖（a)中的傾斜的當(dāng)水面上的壓強(qiáng)沒有垂直指向作用面。圖（b）中左側(cè)壓強(qiáng)在水深為h1處應(yīng)為，在同一點(diǎn)壓強(qiáng)數(shù)值不變應(yīng)不為零，正確圖如下：有一盛水的密閉容器，其兩側(cè)各接一根玻璃管，如圖所示。一管頂端封閉，其水面壓強(qiáng)。一管頂端敞開，水面與大氣接觸。已知。求容器內(nèi)的水面

2、壓強(qiáng)；（2）敞口管與容器內(nèi)的水面高差x（3)以真空壓強(qiáng)表示的大小。 解 （）（） （）一個邊長b=1.2m的正方形鉛垂置于靜水中，如圖所示，欲讓壓力中心D低于形心C為7cm，問正方形頂邊距水面的距離X為多少？ 解 求作用點(diǎn)位置公式： 依題意一圓筒直徑d=2m，長度b=4m，停放在與水平面成60度角的斜坡上，如圖所示。求圓筒所受的靜水總壓力的大小及方向。解 故 試證明圖中所示具有底坎的矩形斷面渠道中的三種水流是否是有可能發(fā)生。證 （a）以0-0為基準(zhǔn)面，列1-1,2-2斷面能量方程 勢能不變，（因?yàn)槿?1.0，A1A2）。動能沿程增加，因此總機(jī)械能也沿程增加，所以這種水流不可能發(fā)生。（b） （因

3、為A1=A2）。動能不變，但勢能增加了a，因此總機(jī)械能沿程增加，所以這種水流也不可能發(fā)生。（c）以0-0為基準(zhǔn)面，對斷面1和斷面2列能量方程： 因?yàn)椋瑒菽苎爻虦p少，又 （因?yàn)锳1A2）動能沿流程增加，只要總機(jī)械能沿流程減少，也就是說勢能的減少能補(bǔ)償動能的增加與水頭損失之和，這種水流有可能發(fā)生。某渠道在引水途中要穿過一條鐵路，于路基下修建圓形斷面涵洞一座，如圖所示。已知涵洞設(shè)計(jì)流量（即渠道流量）Q=1 m3/s, 涵洞上下游允許水位差z=0.3 m，涵洞水頭損失（v為洞內(nèi)流速）。涵洞上下游渠道流速極小。求涵洞直徑d。解 以下游水面為基準(zhǔn)面，選渠道上下游1-1,2-2斷面，列能量方程 由Q=Av得

4、 在矩形斷面渠道中有一寬頂堰如圖所示。堰高a=1 m，堰寬（即渠寬）b=2 m，堰前水頭H=1.5 m，堰頂水深h=1.2 m，過堰流量Q=5.2 m3/s。求水流作用于上游堰壁AB上的力。（摩擦力不計(jì)）解 取控制體如圖所示，列x向動量方程： R=R水流作用于上游堰壁AB的力R=R=41264N某矩形斷面平底彎曲渠段，其平面圖如圖所示。渠道底寬有斷面1的b1=2m漸變?yōu)閿嗝?的b2=3m。當(dāng)通過渠道流量Q=4.2 m3/s，渠道斷面水深分別為h1=1.5 m，h2=1.2 m。兩斷面的平均流速v1及v2與x軸的夾角分別為1=30，2=45。求水流對渠段的水平?jīng)_力。解 取控制體如圖所示，x向動量

5、方程：y向動量方程： 水流對渠段的水平?jīng)_力R=R=38213N水從一水箱經(jīng)過水流管流入另一水箱，管道為尖銳邊緣入口，該水管包括兩段：d1=10 cm，l1=150 m，1=0.030，d2=20 cm，l1=250 m，2=0.025，進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)1=0.5，出口局部水頭損失系數(shù)2=1.0。上下游水面高差H=5 m。水箱尺寸很大，設(shè)箱內(nèi)水面不變。試求流量Q。解 兩管連接處，管道突然擴(kuò)大，其局部阻力系數(shù)為. 以管軸為中心的基準(zhǔn)面，選取漸變流斷面1-1,2-2，列1-2斷面能量方程： 代入數(shù)據(jù)，則v2=0.357 m/s Q=v2A2=0.0112 m3/s有一水泵將水抽至水塔，如圖所示。

6、已知動力機(jī)的功率100KW，抽水機(jī)的流量Q=100l/s，吸水管長，壓水管長，管徑d=300mm，管的沿程水頭損失系數(shù)，水泵允許的真空值為6m水柱高，動力機(jī)及水泵的總效率為0.75，局部水頭損失系數(shù)：。求：(1)水泵的提水高度Z (2)水泵的最大安裝高度。解:（1）對1-1，2-2斷面列能量方程、 得 （2）對漸變流1-1,3-3列能量方程： 用輸油管輸送運(yùn)動粘度p0.13cm2/s的油，流量為0.18m3/s?，F(xiàn)用水作模型實(shí)驗(yàn)，水的運(yùn)動粘度m=0.013cm2/s。當(dāng)模型的管徑與原型相同時，要達(dá)到兩流動相似，求水的流量Qm。解：由題意知應(yīng)滿足雷諾相似準(zhǔn)則因，上式可簡化為流量比尺，所以水的流量實(shí)