山東理工大學(xué)流體力學(xué)習(xí)題

1.鉛垂放置閘門,h1=1m,H=2m,B=1.2m，求:總壓力及作用點(diǎn)位置解:A=BH=2.4m2hc=h1+H/2=2mIc=(BH3)/12=0.8m4F=ghcA=47.04kNyD=yc+Ic/(ycA)=2.17m2.弧形閘門,寬B=5m,=450,r=2m,轉(zhuǎn)軸與水平面平齊，求:水對(duì)閘門軸的壓力解:h=rsin=2sin(450)=1.414m壓力體abc的面積Aabc=r2(45/360)-h/2(rcos450)=0.57m2Px=ghhB/2=0.5gh2B=0.59.810001.41425=48.99(kN)Pz=g=gBAabc=10009.850.57=27.93(kN)作用點(diǎn)水下深度hD=rsin=1.0m3.圖示為水自壓力容器定常出流，壓力表讀數(shù)為10atm，H=3.5m，管嘴直徑D1=0.06m，D2=0.12m，試求管嘴上螺釘群共受多少拉力？計(jì)算時(shí)管嘴內(nèi)液體本身重量不計(jì)，忽略一切損失。解：對(duì)容器液面和管嘴出口截面列伯努利方程：選管嘴表面和管嘴進(jìn)出口斷面所圍成的體積為控制體，列動(dòng)量方程：對(duì)管嘴的進(jìn)出口斷面列伯努利方程，得∴4.如圖示，水流經(jīng)彎管流入大氣，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，不計(jì)水頭損失，求彎管上所受的力。解：由連續(xù)方程：得：對(duì)彎管的進(jìn)、出口截面列伯努利方程：其中，P2b=0，z1=z2，代入得：選彎管所圍成的體積為控制體，對(duì)控制體列動(dòng)量方程：求得：Fpnbx=-710.6(N)∴Fx=-Fpnbx=710.6(N)Fpnby=1168.5(N)Fy=-Fpnby=-1168.5(N)5..如圖所示，矩形斷面的平底渠道，其寬度為2.7m，渠底在某斷面處抬高0.5m，抬高前的水深為2m，抬高后水面降低0.15m，如忽略邊壁和底部阻力，試求：（1）渠道的流量；（2）水流對(duì)底坎的推力。6.離心風(fēng)機(jī)可采用集流器測(cè)量流量，如圖所示。已知風(fēng)機(jī)吸入側(cè)管道直徑200mm，插入水槽中的玻璃管上升高度150mm，空氣的密度1.29kg/m3，求空氣流量。解：根據(jù)氣體伯努利方程得將p1=0,v1=0,代入得流量7.圓管突然擴(kuò)大，流速由v1減至v2.若改為兩次擴(kuò)大，中間流速取何值時(shí)，使管的局部阻力最小?8..兩水箱之間的水管內(nèi)恒定水流如圖所示。水位H1=5m,H2=3m,管徑d1=150mm,d2=250mm,兩端管長(zhǎng)l1=30m,l2=50m,沿程阻力系數(shù)為λ1=0.03,λ2=0.025.求（1）兩水箱之間突然擴(kuò)大管（d1到d2)的局部阻力系數(shù)（2）管中流量

H19.兩根長(zhǎng)度為250m的管道，其直徑分別為10cm和20cm，通過管道的總流量為0.08m3/s，試求管串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)的水頭損失。忽略局部阻力，沿程阻力系數(shù)為0.04并聯(lián)：串聯(lián)：10.已知：兩水池水位恒定，已知管徑d=10cm,長(zhǎng)l=20m，沿程阻力系數(shù)λ=0.042，局部阻力系數(shù)為ζ彎=0.8，ζ閥=0.26，通過流量為Q=65l/s,求水池水面高度差H11.12.在如圖所示的彎管中，水流量qv=15m3/h，管徑d=50mm，沿程阻力系數(shù)λ=0.0285，AB段長(zhǎng)度LAB=0.8m，比壓計(jì)中水銀面高度差Δh=20mm。求彎管的局部阻力系數(shù)答：ζ

=

0.643）解：對(duì)A、B列伯努利方程：13.把一雙U形管測(cè)壓計(jì)連接在一個(gè)容器上，已知A點(diǎn)的計(jì)示壓強(qiáng)為-10845kPa，測(cè)量讀數(shù)如圖所示，試求測(cè)壓管中液體B的相對(duì)密度14.一根橫截面為lcm2的管子連在一容器上面，如圖所示。容器的高度為lcm，橫截面積為100cm2，今把水注入，使水到容器底部的深度為100cm。問：（1）水對(duì)容器底部的作用力為多少?（2）系統(tǒng)內(nèi)水的重量是多少?（3）解釋（1）與（2）中求得數(shù)值為何不同(1)N(2)N15.如圖所示的容器，內(nèi)裝相對(duì)密度為0.83的油和水，寬為2m，計(jì)算側(cè)面ABC的總壓力及壓力中心的位置?解：設(shè)油的密度為NNN對(duì)A點(diǎn)取矩m（距A點(diǎn)）16一矩形閘門鉛直放置，如圖所示，閘門頂水深h1=1m，閘門高h(yuǎn)=2m，寬b=1.5m，試用解析法和圖解法求靜水總壓力P的大小及作用點(diǎn)。解1.解析法①求靜水總壓力由圖a知，矩形閘門幾何形心面積代入公式得②求壓力中心因?yàn)槊娣e慣矩代入公式：得而且壓力中心D在矩形的對(duì)稱軸上。2.圖解法先繪相對(duì)壓強(qiáng)分布圖，見圖b。壓強(qiáng)分布圖的面積閘門寬b=1.5m，代入公式得因壓強(qiáng)為梯形分布，壓力中心D離底的距離e為如圖b所示，或而且壓力中心D在矩形的對(duì)稱軸上。17.如圖所示，流股以45°角自一窄縫射出沖擊在一平板上，若出流的流量為qD，不計(jì)阻力及重力，求平面上流體流量與的比值。（0.17）18.有一沿鉛垂放置的彎管如圖3所示，彎頭轉(zhuǎn)角為90°，起始斷面1-1與終止斷面2-2間的軸線長(zhǎng)度L為3.14m，兩斷面中心高差Δz為2m，已知斷面1-1中心處動(dòng)水壓強(qiáng)為117.6，兩斷面之間水頭損失為0.1m，管徑d為0.2m。試求當(dāng)管中通過流量Q為0.06時(shí)，水流對(duì)彎頭的作用力。解：（1）求管中流速（2）求斷面2-2中心處水的壓強(qiáng)以斷面2-2為基準(zhǔn)面，對(duì)斷面1-1與2-2寫能量方程于是于是代入上式將代入上式將得得（3）彎頭內(nèi)水重（4）計(jì)算作用于斷面1-1與2-2上水的總壓力（5）對(duì)彎頭內(nèi)水流沿x、y方向分別寫動(dòng)量方程式令管壁對(duì)水體的反作用力在水平和鉛垂方向的分力為及，沿x方向動(dòng)量方程為得沿y方向動(dòng)量方程為得管壁對(duì)水流的總作用力作用力R與水平軸x的夾角水流對(duì)管壁的作用力與R大小相等，方向相反。19.3.水平放置的變徑彎管中，水流流量為Q=100l/s，直徑d1=300mm,d2=200mm,進(jìn)口斷面壓強(qiáng)p1=17.6N/cm2,轉(zhuǎn)角θ=60°。求水流對(duì)彎管的作用力。20.水流經(jīng)噴嘴流入大氣，已知管道直徑為150mm，噴嘴出口直徑為75mm，U形管水銀差壓計(jì)的讀數(shù)如圖所示。試求在管道上的壓力表的讀數(shù)。解：，，，設(shè)水銀差壓計(jì)左端入口壓強(qiáng)為，則Pa由得m/s代入數(shù)據(jù)解得Pa21..文丘利流量計(jì)測(cè)量流量qv,已知流量計(jì)的尺寸為D=0.2m,d=75mm,l=0.5m,并與水平面成30度角放置壓差計(jì)讀數(shù)為h=0.6m,水銀密度為13.6*103,水密度為103。不計(jì)損失，求流量qv.解：對(duì)緩變過流斷面1-1，2-2以0-0為基準(zhǔn)用伯努力方程，不計(jì)損失有：22..水在如圖無摩擦的管道系統(tǒng)中流動(dòng)，若水的汽化壓強(qiáng)為7367Pa（abs.），大氣壓強(qiáng)為99974Pa，水的密度=992kg/m3，試求保證水在管中不發(fā)生汽化的最大高度和最小直徑。解：設(shè)水箱液面為0-0，管道入口截面為1-1，管道最高處截面為2-2，管道出口截面為3-3解得m/sm3/s，Pa，，Pa，m/s代入數(shù)據(jù)得m，Pa，，Pa，代入數(shù)據(jù)得mm23.來自水箱的水經(jīng)過引射管及噴嘴后從出水管流出，由于噴嘴的加速作用，很快將真空室的空氣抽出。在真空室的真空度作用下，可以將一定深度的水吸上，并與引射水一起流出。已知：H=1m,h=5m,D=50mm,d=30mm忽略磨擦損失，試求真空度p2和出水管流量24..如圖為一溢流壩上的弧形閘門。已知：R＝10m，閘門寬b=8m，θ=30°。求作用在該弧形閘門上的靜水總壓力的大小和方向。解：（1）水平分力鉛垂投影面如圖面積投影面形心點(diǎn)淹沒深度所以：方向向右（2）鉛直分力壓力體如圖中abcde壓力體體積因=扇形面積ode－三角形面積ocd=＝4.52所以故方向向上（3）總壓力(4)作用力的方向，合力指向曲面，其作用線與水平方向的夾角25..皮托靜壓管與汞差壓計(jì)相連，借以測(cè)定水管中的最大軸向速度vmax,已知h=400mm,d=200m,vmax=1.2v,試求管中的流量26..用皮托靜壓管測(cè)氣體管道軸心速度Vmax,皮托管與傾斜灑精差壓計(jì)相聯(lián)，如圖所示。已知d=200mm,sinα=0.2,l=75mm,氣體密度為1.66kg/m3,灑精密度為800kg/m3,管中平均速度為V=Vmax/1.2,求管中空氣質(zhì)量流量。（10分）解：對(duì)管中流動(dòng)，列出測(cè)速管前一點(diǎn)和同一流線上和測(cè)點(diǎn)的伯努力方程（2分）27..水射流直徑d=5cm，速度=20m/s，平板法線與射流方向夾角為30度，在下列條件下：1）平板固定不動(dòng)，2）平板按圖示方向以8m/s移動(dòng)。求作用在平板法線方向上的作用力（10分）。解：1.選取固結(jié)于平板上的流體為控制體，坐標(biāo)x方向和板平行，y方向和板垂直，（2分）應(yīng)用動(dòng)量定理：（3分）當(dāng)板固定不動(dòng)時(shí)：（5分）當(dāng)板運(yùn)動(dòng)時(shí)，流量和速度