流體力學(xué)作業(yè)題答案

1-6某流體在圓柱形容器中，當(dāng)壓強(qiáng)為2MPa時(shí)，體積為0.995×10-3m3；當(dāng)壓強(qiáng)為1MPa時(shí)，體積為1×10-3m3，求它的體積壓縮系數(shù)。解：K===或K===1-8采暖系統(tǒng)在頂部設(shè)置一個(gè)膨脹水箱（如圖），系統(tǒng)內(nèi)的水在溫度升高時(shí)可以自由膨脹進(jìn)入水箱，若系統(tǒng)內(nèi)水的總體積為8m3，溫度改變的最大值為50℃，水的體脹系數(shù)α=5×，問(wèn)膨脹水箱最小應(yīng)有多大體積？體積膨脹系數(shù)=膨脹箱體積系統(tǒng)總體積圖1-11所示，一邊長(zhǎng)200mm重量1kN的滑塊在20°斜面的油膜上滑動(dòng)，油膜厚度0.005mm，油的粘度μ=7×10-2Pa·s。設(shè)油膜內(nèi)速度為線性分布，試求滑塊的平衡速度。如果面積以A=0.2，計(jì)算答案為1-14一很大的薄板放在b=0.06m寬水平縫隙的中間位置，板上下分別放有不同粘度的油，一種粘度是另一種的2倍。當(dāng)平板以V=0.3m/s的速度被拖動(dòng)時(shí)，每平方米受合力為F=29N，求兩種油的粘度。2-3在一高架水管A引出測(cè)壓口，分別接有U形管水銀測(cè)壓計(jì)B和C。兩測(cè)壓計(jì)高度差H=18m,h1=915mm。求：h2的高度。（2.24m）解：測(cè)壓計(jì)C測(cè)壓計(jì)B2-5如圖所示，串聯(lián)U形管與兩容器連接。已知h1=60cm,h2=51cm,油密度為830kg/m3。求同一水平面上A、B兩點(diǎn)間的壓強(qiáng)差。(139kPa)解：=138912Pa2-8設(shè)一個(gè)繞豎直中心軸旋轉(zhuǎn)的圓筒，直徑D=0.6m，高H=0.8m，盛水深度h=0.5m。求：（１）水開(kāi)始從桶口溢出時(shí)的旋轉(zhuǎn)角速度。（11.4）（２）桶底中心剛好露出時(shí)的旋轉(zhuǎn)角速度。(13.2)解：(1)水剛到桶口(2)桶中心露出2-12解：圖中陰影部分為壓力體2-13在一水渠中，要建一攔水閘板，現(xiàn)有四種方案。請(qǐng)計(jì)算各種方案的初始開(kāi)啟力。已知Ｈ＝5m，Ｍ１＝2000kg，Ｍ２＝3140kg，閘板寬度ｂ＝3m，提板摩擦系數(shù)為0.2。（93.1kN245kN31.6kN336kN）解：第一種方案:所需壓力第二種方案：與第一種情況完全一樣力矩第三種方案：水平壓力垂直壓力水平作用點(diǎn)，方向向左垂直作用點(diǎn)，扇形重心其中b為扇形弦長(zhǎng)，s為圓弧長(zhǎng)度作用點(diǎn)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩中心，力矩=0其中y1=0.5H，，y3=H代入數(shù)據(jù)得F3=9.8+21.76+245-245=31.6KN另外，由壓力始終朝著內(nèi)法向，即通過(guò)圓心，同樣可得壓力對(duì)閘門(mén)無(wú)轉(zhuǎn)扭。第四種方案：與三同，壓力通過(guò)圓心，只有下表面壓力有轉(zhuǎn)矩代入數(shù)據(jù)得F4=367.5-9.8-21.76=336KN2-15如圖所示為繞固定鉸鏈O旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)開(kāi)啟式傾斜閘門(mén)，閘門(mén)和水平面的夾角為60°。當(dāng)閘門(mén)一側(cè)水位H=2m，另一側(cè)水位h=0.4m時(shí)，閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，試求鉸鏈至閘門(mén)下端的距離x。（0.8m）解:閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟有力矩平衡：代入數(shù)據(jù)得3-2流線方程即=(1)積分(2)如果直接消掉，則有，也算對(duì)。那么積分最后得3-4二維;;(1,2,3)點(diǎn)加速度（）3-7質(zhì)量流量另一截面流速4-1解：不可壓流體連續(xù)要滿足：（1）連續(xù)（2）不連續(xù)（3）連續(xù)4-4解：利用連續(xù)性方程4-6解：對(duì)皮托管應(yīng)用伯努利方程測(cè)壓管：通過(guò)google，百度或查手冊(cè)知四氯化碳密度為1595kg/m34-10解：對(duì)1-1,2-2面列伯努利方程如果取連續(xù)性方程對(duì)A-A和2-2截面列伯努利方程或者列1-1和A-A截面列伯努利方程同理B-B與1-1截面4-11分絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力兩種情況閥門(mén)關(guān)閉，用絕對(duì)壓力計(jì)算(為工程大氣壓)H=相對(duì)壓力計(jì)算H=28m閥門(mén)打開(kāi)列伯努利方程為大氣壓為工程大氣壓=28-=22m流量如果把p0用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓來(lái)算，上面結(jié)果分別為H=28.9m，v2=21.8m/sqv=0.2384-20連續(xù)性方程伯努利方程如果用相對(duì)壓力計(jì)算PA=120KPa，PB=109KPa動(dòng)量方程X軸方向Y方向=3.218+0.49=3.708KNF=，如果用相對(duì)壓力計(jì)算Rx=2.85KN，Ry=2.16KN，F(xiàn)=3.576KN4-22動(dòng)量方程4-24伯努利方程兩種做法，一是以水平方向?yàn)閤軸，垂直方向?yàn)閥軸列動(dòng)量方程X方向Y方向(1)(2)除掉得整理有代入(1)有第二種方法是以平行于平板的方向?yàn)閤軸，垂直平板方向?yàn)閥軸列動(dòng)量方程X方向射流方向作用力Y方向4-26Q=5.6A=0.93cmV=絕對(duì)圓周速度動(dòng)量矩方程T=2(1)T=0，（2）5-5是不是不是是5-9解列出所有物理量F=f(l,v,)選三個(gè)基本物理量，v,l剩下7-3=4個(gè)pi數(shù)各物理量綱FLVcL1同理5-11已知結(jié)論，要寫(xiě)出中間證明過(guò)程與5-9題一樣用pi定理列出所有物理量d選三個(gè)基本量dd體積流量L質(zhì)量流量按此題來(lái)看qm實(shí)際為體積流量如果把當(dāng)成質(zhì)量流量來(lái)算，則有也算對(duì)同理所以6-5解：證明連續(xù)，柱坐標(biāo)下連續(xù)方程為6-4題里結(jié)果（書(shū)上寫(xiě)極坐標(biāo)為印刷錯(cuò)誤，實(shí)為柱坐標(biāo)），證明無(wú)旋，要滿足=0（1）速度散度=代入0+0=0連續(xù)