流體力學(xué)計算題(精選.)

1、word.1、如圖所示，用多管水銀測壓計測水箱表面的壓強。圖中高程的單位為m。試求水箱表面的相對壓強。（水銀的密度p=13600kg/m3）題1圖2、如圖所示，密度P二920kg/m3的油在管中流動。用水銀壓差計測量長度1=3m的管流的壓差，其讀數(shù)為山=90mm。已知管徑d=25mm，測得的油的流量Q=45X10-4m3/s，試求油的運動粘性系數(shù)。3、圖示一密閉容器，上層為空氣，中層為P=800kg/m3的石油，下層為P=1200kg/m3的甘油。試求：當(dāng)測壓管中甘油表面高程為9.14m時壓力表G的讀數(shù)。題型一：曲面上靜水總壓力的計算問題（注：千萬注意方向，繪出壓力體）1、AB曲面為一圓柱形的

2、四分之一，半徑R=0.2m，寬度（垂直紙面）B=0.8m，水深H=1.2m，液體密度P=850氐g/m3，AB曲面左側(cè)受到液體壓力。求作用在AB曲面上的水平分力和鉛直分力。（10分）解:（1）水平分力：Px=YhcAz=pg（H-RB（3分）02=850 x9.8x（1.2）x0.2x0.8=1466.1N，方向向右（2分）。2（2）鉛直分力：繪如圖所示的壓力體，則欣2P=yV=pg(H-R)R+=850 x98x(1.2-0.2)x0.2+314x0224（3分）x0.8=1542.1方向向下（2分）。2有一圓滾門，長度l=10m，直徑D=4.2m，上游水深H1=4.2m，下游水深H2=2.

3、1m，求作用于圓滾門上的水平和鉛直分壓力。解題思路：（1）水平分力：p=P1-p2=2Y（H12-H方向水平向右。x12212（2）作壓力體，如圖，則3nD2P=YV=，Al=Yx1方向垂直向上。乙443如圖示，一半球形閘門，已知球門的半徑R=1m，上下游水位差H=1m，試求閘門受到的水平分力和豎直分力的大小和方向。解：（1）水平分力：P=yhA=y（H+R）兀R2P=yhA=yR兀R2左c右cP=P-Px左右=yHnR2=9.807x1x3.14x1=30.79kN，方向水平向右。（2）垂直分力：Pz=YV，由于左、右兩側(cè)液體對曲面所形成的壓力體均為半球面，且兩側(cè)方向相反，因而垂直方向總的壓

4、力為0。4、密閉盛水容器，已知h=60cm,h=100cm，水銀測壓計讀值山=25cm。試求半徑R=0.5m的半球蓋AB所受總壓12力的水平分力和鉛垂分力。解題思路：求液面的相對壓強:p=yAh-yh=133.4x0.25-9.807x0.6=27.47kPa0Hg1相對壓強為0的假想液面在實際液面上方h高度處p027.47h=-0=2.8mY9.807(1)AB所受水平分力p=YhA=Yh-kR2，方向水平向左。XC2(2)鉛垂分力：作曲面AB的壓力體，則壓力體為半球內(nèi)的部分3p=YV=YkR3，方向垂直向上。相應(yīng)的課后習(xí)題中的題目4題型二：伯努利方程結(jié)合連續(xù)性方程以及流體靜力學(xué)關(guān)系式聯(lián)合求

5、解問題1、如圖所示，文丘里流量計管道直徑d=200mm,喉管直徑d2=100mm,水銀差壓計讀數(shù)y=20mm，水銀密度Pm=13.6X103kg/m3，忽略管中水頭損失，試求管道輸水流量Q。2、一吸水裝置，水池N的水位不變，已知水位h、h和h的值，若不計損失，問喉123部斷面面積A和噴嘴斷面面積A滿足什么關(guān)系才能使水從水池M引入管流中。12解題示例：對池N的液面、喉部截面1列伯努利方程，有（2分）對0-0和1-1斷面列伯努利方程pv2（2分）1=亍+2g當(dāng)水剛好從水池M引入管流時的喉部壓強：p1=一丫h3(2分)V2由可得，h+h3=.(2分)由連續(xù)性方程V1A=V2A2，聯(lián)立求解，得Avh+

6、h(分)1=2=12Avh+h21133、為測定汽油沿油管流過的流量，使油管有一段制成收縮的，水銀壓力計的兩端分別連結(jié)油管的兩處（如圖示）。當(dāng)汽油流過管子時壓力計高度差為h，求汽油的流量大小。假定汽油為理想不可壓縮流體，流動是定常的，油管的直徑為d1，收縮處的直徑是d2。4、用文丘里流量計和水銀壓差計計測石油管流的體積流量Q。已知D=300mm，D2=180mm，石油的密度P=890kg/m3,水銀的密度P=13600kg/m3，水銀面高差h=50mm，流量系數(shù)申=0.98，試求石油流量Q。解：對1，2斷面應(yīng)用伯努利方程，有勺+竽+話=z2弋+1丿P1+Pg化簡得Z+厶-fPZ+r=壬11Ah

7、=0.7140m1PgL2Pg丿Lp丿由于VA=VA，(3)1122結(jié)果：Q=RVA=0.1m3.s225如圖所示，已知d、d2，水銀壓差計中左、右水銀面高差為Ah，試求水流量Q。6、如圖的裝置測量輸油管道中彎管和閥門的局部損失系數(shù)。管道的直徑為d=15m，油的流量q=0.012rn3/s，密度為P=850kg/m3，水銀的密度為P=13600kg/m3,v讀得壓差計左右兩邊的水銀面高度差A(yù)h=10mm，求此處的局部損失系數(shù)。式中，Z和p都在軸線上取值。設(shè)截面1-1中心到右側(cè)水銀面高差為1，則G+Ah）=p+pg（Z-Z+1）+pgAh（2）2214q解：由題意：v加3.14x0.152皿乙=

8、0.68m/s列0-0和1-1的斷面伯努利方程:(1)(2)(1)、得由靜力學(xué)關(guān)系：P1+y(1+x)+yAh=pf1+p:p2=N-111y丿yLy丿2將上式變形為Ahv2由、得：g石jy-1Ah丿(3)+yAh+yxHg，略。(4)題型三：簡單管路的計算1、有一虹吸管（如圖）。已知管徑d=10cm,hl=1.5m，h2=3m，不計水頭損失，取動能校正系數(shù)a=1。求斷面cc中心處的壓強pc。1L門1Lbi“33.如圖所示，在路基下設(shè)置一條鋼筋混凝土倒虹吸管。已知管徑d=1m，管長l=60m,l=80m,l=60m,上、下游水位差A(yù)BBCCDH=3m，進口局部阻力系數(shù)Z=0.5，彎管局部阻力系

9、數(shù)Z=0.12，出口局部阻力系數(shù)Z=1.0,鋼筋混凝土管粗糙系數(shù)進彎出n=0.014,試求其流量Q.題33圖word._!1.H-ira.1T”-|A1水塔經(jīng)圖示管道系統(tǒng)供水。已知供水流量Q=0.1m3/s,各段管長1=l=100m,l.=50m，l=200m,各段管道直徑d=d=200mm（比阻a=a=9.029s2/m6）,d=d=150mm（比阻a=a=41.85s2/m6）,142323試求：（1）各并聯(lián)管段的流量Q,Q；23（2）水塔水面高度H。（本小題12分）設(shè)水流由水箱經(jīng)水平串聯(lián)管路流入大氣，如圖所示。V2AB管段直徑d=0.25m，沿程損失h=0.4十，BC管段直徑d=0.15

10、m，1fAB2g2V2V2損失h=0.5l，進口局部損失h=0.5，突然收縮局部損失fBC2gj12g氣2=32尹，試求管內(nèi)流量Q。2g管道系統(tǒng)如圖所示。已知管長l=10m，直徑d=100mm，沿程阻力系數(shù)入=0.025，管道進口的局部阻力系數(shù)Z=0.5，管道淹1沒出流的局部阻力系數(shù)Z=1.0,如下游水箱水面至管道出口中心的高度h=2m，試求：2（1）管道系統(tǒng)所通過的流量Q;（2）上游水箱水面至管道出口中心的高度H。I0題30圖題型四：明渠的水力計算1、有一矩形斷面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底寬b=1.5m，Z2=52.04m，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求渡槽底坡i和=120m

11、。進口處槽底高程Z1=52.16m，出口槽底高程過的流量Q。2、有一矩形斷面混凝土渡槽（n=0.014），底寬b=1.5m，槽長L=7.65m3/s時，槽中均勻流水深h0=1.7m，試求渡槽底坡和出匚=116.5m槽底高程Z處槽底高程Z=52.06m，當(dāng)通過設(shè)計流量Q3、有一漿砌塊石的矩形斷面渠道，糙率n=0.025，寬b=6m，當(dāng)Q=14.0m3/s時，渠中均勻水深h=2m，試判斷渠道中的明渠水流流態(tài)。，：4、有一矩形斷面渠道，底寬b=1.5m，底坡i=0.0004，糙率n=0：014，當(dāng)槽中均勻流水深h0=1.7m時，試求通過的流量Q,并判別是急流還是緩流。5、一矩形水槽底寬b=50m，過

12、流量Q=500m3/s，渠道糙率n=0.01。求（1）臨界水深？（2）臨界底坡？（3）若渠道水深h=10m，要求用三種不同的方法判別水流是急流或是緩流。（15分）解：（1）臨界水深q=Q=詈=伽兒-m取1.0（1分）hk=3g=3詈=2E（2分）（2）臨界底坡A=bh=50 x2.17=108.5m2kk%=b+2h=50+2x2.17=54.34mk紅108.5k=1.997m%k54.34=b=50m（2分）RkBkCk11119976=R6=112.22m1/2/s（1分）nk0.01=9.8x54.34=8.46x10-4（2分）aC2B1x112.222x50kkh=10（3）若渠道

13、水深米時，判別水流是急流或緩流（二種方法）ikh=10mhk=217m，為緩流（2分）;A=bh=50 x10=500m2%=b+2h=50+2x10=70mR=A=500=7.14m%7017.141/6C=-Ry6=138.77m1/2/s（1分）nk0.01Q2Q25002i=7.24x10-6ik,為緩流；（2分）K2A2C2R5002x138.772x7.14kv=Q=1m/sv=461m/s，為緩流A500kA,k0.015002108.5或F七=菽8苗=0.1011緩流題型：動量方程結(jié)合伯努利方程以及連續(xù)性方程聯(lián)合求解水平流出的水射向一傾斜平板，若不計重力作用和水頭損失，則分流前

14、后的流速應(yīng)當(dāng)是相同的，即二U=2，求分pQV-pQV-pGVcosa=02211001又因為u二u二u012所以Qcosa+Q=Q012Q+Q二Q120流流量Qi、Q2和總流量Q0的關(guān)系。解：由于不計重力作用和水頭損失，所以沿平板方向水流所受的作用力為零:將V0沿1,2方向分解，由動量方程得由上解得:+cosa)Q=-Q(1-cosa)Q=-Qi202202、水從水頭為h的大容器通過小孔流出（大容器中的水位可以認為是不變的）。射流沖擊在一塊大平板上，它蓋住了第1二個大容器的小孔，該容器水平面到小孔的距離為h,設(shè)兩個小孔的面積都一樣。若h給定，求射流作用在平板上的力剛22好與板后的力平衡時h為多

15、少？（不計能量損失）。解：管嘴出口處水射流的速度和流量分別是J廠fl.rF1V=.2gh和屮1顯然，射流對平板的沖擊力應(yīng)等于右水箱的靜水施加給平板的總壓力，即PQV=Pgh2將V，Q的表達式代如上式，得2Pgh=pgh12故得i3、圖中水自壓力容器恒定出流。設(shè)表壓強pM，h,管嘴直徑,d2,不計水頭損失，試求管嘴所受流體的水平作用力。解題提示：過管軸心的水平線為基準(zhǔn)面，列0-0和2-2斷面的伯努利方程：h+=0+0+2-Y2gnd2nd2由連續(xù)性方程叮丁=v2丁，得列1-1和2-2斷面的伯努利方程V2V2=2-2g2g解得=以1-1和2-2斷面之間的流體為控制體，選擇如圖所示的坐標(biāo)系，列動量方程（略）注：表壓強等于自由液面壓強。注：指示的是相對壓強4、水由噴口水平射出，沖擊在固定的垂直光滑平板上（如圖所示），噴口直徑d=0.1m，噴射流量Q=0.4m3/s,空氣對射流的阻力及射流與平板間的摩擦阻力不計，求射流對平板的沖擊力。11+5、已知溢流壩上游的水深h=5m，每米壩寬的溢流流量Q=2m3/sm,不計水頭損失，求溢流壩下游的水深h2及每米壩寬所受的水平