工程流體力學(xué)(聞建龍)課后答案(部分)

1、王常斌2013,,第一章 緒 論第二章 流體靜力學(xué)第三章 流體運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)第四章 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第五章 相似理論與量綱分析,工程流體力學(xué),第六章 流動(dòng)阻力與水頭損失第七章 有壓管路、孔嘴計(jì)算第八章 粘性流體力學(xué)基礎(chǔ)第九章 工程湍流及其應(yīng)用第十章 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)第十一章 氣體的一元流動(dòng)第十二章 縫隙流動(dòng),第二章 作業(yè),2-8 矩形閘門(mén)AB，如圖所示。,求：（1）下游無(wú)水時(shí)的啟門(mén)力

2、（2）下游有水時(shí)的啟門(mén)力,解：（1）下游無(wú)水時(shí)的啟門(mén)力,根據(jù)題意，可列關(guān)于A點(diǎn)的力矩平衡方程,,,,,（2）下游有水時(shí)的啟門(mén)力,,,,,,,作業(yè)解答,3-1 已知不可壓縮流體平面流動(dòng)流速場(chǎng)vx=xt+2y, vy=xt2-yt；求當(dāng)t=1s時(shí)，點(diǎn)A(1，2)處液體質(zhì)點(diǎn)加速。,解,作業(yè)解答,3-2 已知平面不可壓縮流體的流速分量為vx=1-y，vy=t。求 1）t=0時(shí)過(guò)（0，0）點(diǎn)的跡線方程。

3、 2）t=1時(shí)過(guò)（0，0）點(diǎn)的流線方程。,解 1）,由方程（2）得,代入方程（1）,求解,故跡線方程為,解 1） 求t=1時(shí)過(guò)（0，0）點(diǎn)的流線方程。,作業(yè)解答,t=1時(shí)過(guò)（0，0）點(diǎn)的流線方程：,作業(yè)解答,4-2 如圖示一管路，A、B兩點(diǎn)高差Δz=1m，A處直徑dA=0.25m，壓強(qiáng)pA=7.8×104Pa, B處管徑dB=0.5m，壓強(qiáng)pB=4.9×104kPa，平均流速vB=1.2m/s，試求平均

4、流速vA和管中水流方向.,4-8 一射流在平面上以v=5m/s的速度沖擊一斜置平板，射流與平板之間夾角α=60o，射流的過(guò)水?dāng)嗝娣eA=0.008m2，不計(jì)水流與平板之間的摩擦力，試求：（1）垂直于平板的射流作用力； （2）如圖中所示流量Q1與Q2之比。,作業(yè)解答,X方向動(dòng)量方程,y方向動(dòng)量方程,連續(xù)方程,4-9 如圖示，水流經(jīng)彎管流入大氣，已知d1=100mm，d2=75mm，v2=23m/s，水的密度

5、為1000kg/m3。不計(jì)水頭損失，求彎管上所受的力F。,作業(yè)解答,解：由連續(xù)性方程,,,對(duì)彎管的進(jìn)、出口截面列伯努利方程,,選彎管所圍成的體積為控制體，對(duì)控制體列動(dòng)量方程：,作業(yè)解答,,合力為,彎管上所受的力與 F 大小相等，方向相反,5-7 有一水庫(kù)模型和實(shí)際水庫(kù)的線性比例尺為1/225,模型水庫(kù)開(kāi)閘放水4min可泄空水庫(kù)中的水，求實(shí)際水庫(kù)水放空所需的時(shí)間。,解：該問(wèn)題中重要起主要作用，選弗勞德模型法，則,作業(yè)解答,5-10

6、 Re是流速v、物體長(zhǎng)度L、流體密度ρ及流體動(dòng)力粘度μ這四個(gè)物理量的綜合表達(dá)，用π定里推出雷諾數(shù)的形達(dá)形式。,解：根據(jù)題意，雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,選擇 作為基本單位，于是,6-1 判別流動(dòng)狀態(tài)（1）某管路的直徑d=0.1m，通過(guò)流量qv=4×10-3m3/s的水，水溫t=20℃（2）條件與上相同，但管中流過(guò)的是重燃油，運(yùn)動(dòng)粘度是150×10-6m2/s,解（1）水在20

7、℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度為 雷諾數(shù)為,作業(yè)解答,解（2）重燃油雷諾數(shù)為,6-4 某輸油管道由A到B長(zhǎng)l=500m，測(cè)得A點(diǎn)的壓強(qiáng)pA=3×105Pa，B點(diǎn)的壓強(qiáng)pB=2×105Pa，通過(guò)的流量qv=0.016m3/s，已知油的運(yùn)動(dòng)粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管徑d的大小。,解 該問(wèn)題是一等直徑長(zhǎng)管輸送問(wèn)題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設(shè)流動(dòng)屬于

8、水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,6-4 某輸油管道由A到B長(zhǎng)l=500m，測(cè)得A點(diǎn)的壓強(qiáng)pA=3×105Pa，B點(diǎn)的壓強(qiáng)pB=2×105Pa，通過(guò)的流量qv=0.016m3/s，已知油的運(yùn)動(dòng)粘度100×10-6m2/s,密度930kg/m3。求管徑d的大小。,解 該問(wèn)題是一等直徑長(zhǎng)管輸送問(wèn)題，因此伯努利方程為,作業(yè)解答,由題意,假設(shè)流動(dòng)屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)

9、正確,6-8 圖示管路用一根普通 管由A水池引向B水池。已知管長(zhǎng)l=60m，管徑d=0.2m。彎頭ξ彎=0.5，閥門(mén)ξ閥=2，當(dāng)量粗糙度Δ=0.05mm，水溫t=20℃。求當(dāng)水位差z=3m時(shí)管中的流量。,解 由兩個(gè)水面之間列伯努利方程,作業(yè)解答,,,,,,,,,,,,,（1）假設(shè)管道流動(dòng)屬于層流,作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,（2）假設(shè)管道流動(dòng)屬于水力光滑區(qū),作業(yè)解答,校核，雷諾數(shù)為,故假設(shè)不正確,相對(duì)粗糙度,作業(yè)解