漆安慎杜禪英力學(xué)習(xí)題及答案11章

1、第十一章流體力學(xué)基本知識小結(jié)L理想流體就是不可壓縮、無粘性的流體；穩(wěn)定流動(或稱定常流動)就是空間各點(diǎn)流速不變的流動。2.靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)分布若被測容器A內(nèi)水的壓強(qiáng)比大氣壓大很多時，可用圖中的水銀壓強(qiáng)計(jì)。此壓強(qiáng)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是什么如何讀出壓強(qiáng)設(shè)hi=50cm,h2=45cm,h3=60cm,h4=30cm,求容器內(nèi)的壓強(qiáng)是多少大氣壓相對地球靜止：dpgdy,PiP2gh(h兩點(diǎn)間高度)解：優(yōu)點(diǎn)：可以測很高的壓強(qiáng),設(shè)界面處壓強(qiáng)由右向左分別為Pi，P2，P3,水和水銀的密度分別用p示，據(jù)壓強(qiáng)公式,有:相對非慣性系靜止：先找出等壓面，再采用與慣性系相同的方法分析。3.連續(xù)性方程：當(dāng)不可壓縮流體做穩(wěn)定流動時

2、，沿一流管，流PiPoP3P2ghi,Pigh3,PaP2P3而壓強(qiáng)計(jì)的高度不用很大量守恒，即Qv1slv2s2恒量4.伯努力方程：當(dāng)理想流體穩(wěn)定流動時，沿一流線,Pagh4gh4gh4P3gh3gh3Pgh2v2恒量g(h4h2)用大氣壓表示：gh4gh2gh2g(high3P25.粘性定律：流體內(nèi)面元兩側(cè)相互作用的粘性力與面元的面積、速度梯度成正比，即fdvdys.為粘性系數(shù)，與物質(zhì)、溫度、(h4h2PAii3.676hihh76PighiPoh3)Po(3045i13.67650602.43atm76壓強(qiáng)有關(guān)。6.雷諾數(shù)及其應(yīng)用Revl-,l為物體某一特征長度層流、湍流的判據(jù):ReRe臨

3、，層流；ReRe臨，湍流A,B兩容器內(nèi)的壓強(qiáng)都很大，現(xiàn)欲測它們之間的壓強(qiáng)差，可用圖中裝置，Ah=50cm,求A,B內(nèi)的壓強(qiáng)差是多少厘米水銀柱高這個壓強(qiáng)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是什么hih2流體相似律：若兩種流體邊界條件相似，雷諾數(shù)相同，則兩種流體具有相同的動力學(xué)特征。7.泊肅葉公式：粘性流體在水平圓管中分層流動時，距管軸解:由壓強(qiáng)公式:PaPighiPiP2gh,PbP2g(hh)處的流速v(r)艮一P2(R2r2)4lPa(PiPbP2)(Pig(highi)h2(P2h)gh2ghgh)ghdhb7用厘米水銀柱高表示：pApBhh/13.65050/13.646.3cmHg也可以忽略管中水的重量，近似認(rèn)為

4、壓強(qiáng)差為50cmHg優(yōu)點(diǎn)：車高雅差方便，壓強(qiáng)計(jì)的高度不需太大。游泳池長50m,寬25m,設(shè)各處水深相等且等于，求游泳池各側(cè)壁上的總壓力，不考慮大氣壓。解：設(shè)游泳池長a=50m,寬b=25m,海水的密度為p=cm3,求海平面以下300m處的壓強(qiáng)。求海平面以上10km高處的壓強(qiáng)。解：pPogh1.0131051.031039.83003.13106papp0ey,展0.117/km,所以，海平面以上10km處的壓強(qiáng):p1.013105e0.117100.314105pa水深c=。如圖所示，在h深處，繞游泳池側(cè)壁取高為dh的面元，其面積為ds2(ab)dh.-h深處壓強(qiáng)ppogh,不計(jì)大氣壓，pgh

5、，此面元所受壓力：dFgh2(ab)dh2(ab)ghdh.游泳池側(cè)壁受的總壓力c_2F2(ab)ghdh(ab)gc0(5025)1039.81.521.65106PoB%所謂流體的真空度，指該流體內(nèi)的壓強(qiáng)與大氣壓的差數(shù)，水銀真空計(jì)如圖所示，設(shè)h=50cm,問容器內(nèi)的真空度是多少N/m2解：p0pBgh13.61039.8501026.664104N/m2盛有液體的容器以重力加速度自由強(qiáng)；若容器以豎直向上的加速度a分布；若容器以豎直向下的加速度a深度的分布。解：以容器為參考系，設(shè)它相對地的加速度為ao.在水深h處取一體元，上、下底面積為ds,高為dh,質(zhì)量dm=pdsdh.受力情況如圖所示，

6、其中，dmao為慣性力.規(guī)定向上為正，由力的平衡方程，有(pdp)dspdsdm(ga0)Phdp(gao)dh,pPo0容器自由下落，a0g,容器加速上升，a0a,落，求液體內(nèi)各點(diǎn)的壓十，求液體內(nèi)壓強(qiáng)隨深度的0,求E管中的液柱高度(p液p空氣)。由連續(xù)性方程,SCvC由可求得:解：順管子選取一條流線,由伯努利方程，有Pog(h2hi)Pc2Po1vD2SdVd,Sd2Sc,vc2vDvDJ2ghj,vc2J2gs2%),12PcPo2vDPo3g(h2122vch1)Poi2g(h2兒)8g山兒)由靜止液體壓強(qiáng)公式；p2poP2P3Po,h2h3o研究射流對擋壁的壓力，射流流速為gh2,P3

7、Pogh3V,流量為Q,等于p,求圖中(a),(b)兩種情況下射流作用于擋壁的壓力(a)(b)流體密度零，由動量定理：F t ( Q t)(o v), F QvP0pc對于E管，PoPcgh3,h3”C3(h2h1)g解：(a)以射流為研究對象，據(jù)題意，射流撞到擋壁后速度變?yōu)橛膳ｎD第三定律，射流作用于擋壁的力FFQv(b)在x方向應(yīng)用動量定理：Fxt(Qt)(vsin),FxQvsin因?yàn)榱黧w是理想流體，所以在y方向射流對擋壁無作用力，即Fy=0,因此，F(xiàn)FxQvsin8L_wmv,W143w343gh)3,代入中:gh14v23gh3,v22ghi6gh3v.gQ%6%)9.8(2-0.18-6-0.05)0.767m/s(以上并未用上h2=的條件，但可以證明h2確實(shí)等于)設(shè)血液的密度為X103kg/m3,其粘度系數(shù)為X10-3pas,問當(dāng)血液流過直徑為的動脈時，估計(jì)流速多大則變?yōu)橥牧?，視血管為光滑金屬圓管，不計(jì)其變形。解：根據(jù)教材中給出的數(shù)據(jù)，在光滑的金屬圓管中，臨界雷諾數(shù)取為2000,Re*,V=120學(xué)02101；226m/s當(dāng)血液流速大于26m/s時，將會出現(xiàn)湍流。容器盛有某種不可壓縮粘性流體，流動后各管內(nèi)液柱高如圖所示，液體密度為1g/cm3,不計(jì)大容器內(nèi)能量損失，水平管截面積相同，求出口流速。解：如圖所示，過1,2,3,4點(diǎn)取一流線，