流體力學(xué)補(bǔ)充講解

1．有一水槍噴嘴，其入口直徑為d1=50mm，出口直徑d2=25mm，噴嘴前相對(duì)壓強(qiáng)P1=19000N/m2，流量Q=0.001m3/s。試求噴嘴與水管接頭處所受拉力。若射流作用在垂直平面后，分成兩支沿水平面方向流出，則平面所受的沖擊力為多少？解：取噴嘴所包圍的流體段為控制體，流體段上沿噴嘴軸線方向（x軸向）的受力情況如圖所示。圖中P1為后續(xù)流體對(duì)斷面3-3上的作用力，R1是噴嘴壁對(duì)流體段的作用力在噴嘴軸線方向的分力。重力在此方向無(wú)分力。噴嘴出口與大氣接觸，斷面1-1上作用的相對(duì)壓強(qiáng)為零。沿噴嘴軸線方向列動(dòng)量方程：流體對(duì)噴嘴上的作用力，其大小與R1相等，方向相反。故噴嘴與水管接頭處所受的拉力為346.84N。取斷面1-1與2-2及2’-2’斷面間射流所占據(jù)空間的表面為控制面，并設(shè)R為平面對(duì)射流的作用力。作用在射流上的重力與流出此控制面的流體的動(dòng)量，對(duì)噴嘴軸向的投影均等于零。列其動(dòng)量方程：

射流對(duì)平面的作用力（沖擊力）P與R大小相等，方向相反。2、如圖所示，一股射流從噴嘴中以速度v0水平射到傾角為

的光滑平板上（按理

想流體計(jì)），體積流量為Q0，忽略流體撞擊損失和重力影響，射流壓力在分流前后無(wú)變化，求分流量Q1和Q2的表達(dá)式；若Q2=0.5Q0，求平板傾角

。代入數(shù)據(jù)可計(jì)算得到v2與v3.利用雷諾數(shù)的計(jì)算公式判別流態(tài)。利用流量的公式計(jì)算流量。補(bǔ)充講解：孔口流和管嘴流1．概述1）孔口出流a、自由狀態(tài)下自由出流（1）自由出流：如果流體從孔口流出后進(jìn)入大氣，稱(chēng)自由出流。b、壓力條件下自由出流a、自由狀態(tài)下淹沒(méi)出流2）小孔和大孔口如果孔口上各點(diǎn)的總勢(shì)頭差可不計(jì)，即孔口各點(diǎn)的速度可以認(rèn)為是同一常數(shù)的孔口稱(chēng)小孔口(H>=10d)，否則稱(chēng)大孔口（H<10d)。（2）淹沒(méi)出流：如果流體從孔口流出后仍進(jìn)入充滿液體的空間，稱(chēng)淹沒(méi)出流。b、壓力條件下淹沒(méi)出流3）薄壁孔口和厚壁孔口當(dāng)l<0.5d時(shí)，薄壁孔口,水流與孔壁僅在一條周線上接觸，壁厚對(duì)出流無(wú)影響。當(dāng)2<l/d<4時(shí)，厚壁孔口，即管嘴。薄壁小孔管嘴（厚壁孔）出流2．恒定自由出流如果孔口流出的總勢(shì)頭保持不變，稱(chēng)恒定自由流，否則稱(chēng)變水頭自由流。如圖，容器液面上的壓力為Pl，與小孔軸線距離為H，小孔面積為Al，射流速度為ul，射流收縮斷面c-c上流速為uc，面積為Ac，則面積收縮系數(shù)cc為則通過(guò)小孔的流量Q為對(duì)面1-1和面C-C列Bernoulli方程式中ξ—局部損失系數(shù)。連續(xù)方程容積面積則小孔流量為：式中—收縮系數(shù)，—流速系數(shù)，—流量系數(shù),3．厚壁孔（管嘴）的自由出流當(dāng)管嘴外伸長(zhǎng)度L大于管嘴內(nèi)徑d的3倍以上時(shí)，（L>3d）稱(chēng)厚壁孔。圖6－19厚壁孔（管嘴）自由出流如圖，以管嘴軸線為基準(zhǔn)，對(duì)斷面1－1和2－2列Bernulli方程：由三部分組成：(1)斷面1－1到C－C之間的能量損失，屬進(jìn)口損失；(2)斷面C－C之后的擴(kuò)散損失；(3)射流附壁后的沿程（l0上）摩擦阻力損失。前兩項(xiàng)損失之和為