流體力學(xué)第12345章部分習(xí)題解答課堂課資

1、fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 1-3-2，1-3-4，1-3-7， 1-4-2第一章：第一章：1fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械u流體的粘滯性是流體在運(yùn)動狀態(tài)下抵抗剪切變形的能力；u牛頓流體服從牛頓內(nèi)摩擦定律，即 ；u流體的速度梯度即角變形速度（剪切變形速度）；u液體的粘滯系數(shù)隨溫度升高而減小，氣體的粘滯系數(shù)隨溫度升高而增大；u理想流體是不考慮粘滯性作用的流體理想流體是不考慮粘滯性作用的流體。dudy流體的粘性總結(jié)2fluid mechanics and mac

2、hinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 1. 什么是連續(xù)介質(zhì)假說？為什么流體質(zhì)點(diǎn)要宏觀上充分 小，微觀上充分大？連續(xù)介質(zhì)假說在什么條件下是合 理的？ 2. 什么是體積彈性模量？怎樣求氣 體和液體的體積彈性 模量？ 3. 牛頓內(nèi)摩擦定律中 的物理意義是什么？ 和 的單 位各是什么？ 4. 試敘述溫度和壓力對 和 的影響。dydu練習(xí)3fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 1-1. 力學(xué)意義上流體和固體有何不同習(xí)題答 靜止時(shí)流體只承受壓力不承受拉力，不具備抵抗剪切變形的能力；固體可以承受壓力和拉力，具備抵抗剪切變形的能力。 本構(gòu)關(guān)

3、系不同，流體的應(yīng)力與應(yīng)變率成比例關(guān)系 固體的應(yīng)力與應(yīng)變成比例關(guān)系。1-2 量綱與單位是同一概念嗎？ 答：不是同一概念。量綱是單位的類別。單位是量綱的基礎(chǔ)，單位分國際單位制、工程單位制和英制等。4fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 1-3-2. 200的水在兩固定的平行板間做定常層流運(yùn)動。取原點(diǎn)在下板，y軸垂直于平板，速度分布為u,試求兩平板所受切應(yīng)力習(xí)題q=0.33m3/s.m mmb4spae3002. 1)(623ybybqu)2(63ybbqdydu20306)2(6bqybbqy236)2(6bqybbqbybpa323301

4、01239975. 0)104(33. 0610002. 1)(yu)(yyo5fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械)(yu)(y2/by)(yu)(yyo)2(6223ybbquybqdydu263)(623ybybqu)2(63ybbqdydu2by )2(63ybbqdydu)2(63ybbqdydu2by ?dyduybqdydu2630yybqdydu2630y6fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 1-3-4 平板重mg=9.81n,面積a=2m2 ,板下涂滿油，油膜

5、厚度h=0.5mm。以速度u=1m/s沿=450度的斜平壁下滑。試求油的粘度習(xí)題hudyduspauahmg3310734. 1222181. 9105 . 0sinafmgsinmgf7fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械udyduuldldaf力矩m剪應(yīng)力速度u2dru212ddldfrmlda602 n習(xí)題1-3-7已知：d=30cm,l=30cm,=0.2cm,=15rad/s,m=8.5nm求： 潤滑油的動力粘滯系數(shù)。spaldm178. 0153014. 33 . 05 . 82 . 034338fluid mechanic

6、s and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械習(xí)題1-4-2已知水的體積彈性模量k=2*109pa,若溫度保持不變，應(yīng)加多大壓強(qiáng)，才能使其體積壓縮5%體積彈性模量)/(/2mnddpvdvdpk體積的相對壓縮壓力增量mpaevdvdp10010205. 09vdvededp9fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-2-2， 2-3-2，2-4-2，2-5-3 2-5-510fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械1 拉格朗日法 質(zhì)點(diǎn)系法質(zhì)點(diǎn)系法 以研究個(gè)別

7、流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動為基礎(chǔ)，通過對每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律的研究來獲得整個(gè)液體運(yùn)動的規(guī)律性。2 歐拉法 流場法 考察不同液體質(zhì)點(diǎn)通過固定的空間點(diǎn)的運(yùn)動情況來了解整個(gè)流動空間的流動情況，即著眼于研究各種運(yùn)動要素的分布場。 任一物理量b：),(tzyxbb 流體質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)： ),(),(),(tcbazztcbayytcbaxx11fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 拉格朗日法歐拉法分別描述有限質(zhì)點(diǎn)的軌跡同時(shí)描述所有質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)參數(shù)表達(dá)式復(fù)雜表達(dá)式簡單不能直接反映參數(shù)的空間分布直接反映參數(shù)的空間分布不適合描述流體微元的運(yùn)動變形特性適合描述流體微元的運(yùn)動

8、變形特性拉格朗日觀點(diǎn)是重要的流體力學(xué)最常用的解析方法當(dāng)?shù)胤ó?dāng)?shù)胤S體法隨體法拉格朗日法拉格朗日法 歐拉法歐拉法質(zhì)點(diǎn)軌跡：質(zhì)點(diǎn)軌跡：)(a,b,c,tr rr r參數(shù)分布：參數(shù)分布：b = b（x, y, z, t） 描述方法描述方法描述流體運(yùn)動的兩種方法描述流體運(yùn)動的兩種方法12fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械u um m管軸處最大流速管軸處最大流速, ,求流量求流量q,q,平均流速和最大流速之間的關(guān)系平均流速和最大流速之間的關(guān)系圓管過流斷面上的流速分布公式圓管過流斷面上的流速分布公式 22/1rruumrmrmrrrrurrrrr

9、uauq042220222)4121(2d2d平均流速平均流速muaq21u22ruqm2212rruu作業(yè)： 2-2-222/110rru13fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-3-2已知：直角坐標(biāo)系中的速度場 ux=x+t； uy= -y+t；uz=0,求： t = 0 時(shí)過 m(-1,-1) 點(diǎn)的流線與跡線。1 流線 ( t 為參量 )解：tydytxdxc)tyln()txln(cec)ty)(tx(1xyc)ty)(txln(m(x=1,y=1,t=0)雙曲線族14fluid mechanics and machi

10、nery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械2. 跡線 ( t 是變量 )tydtdy, txdtdxtctaeex齊齊ctxlndtxdxxdtdx齊次方程齊次方程通解試探特解tx 1特特非齊次方程通解taexxxt1特特齊齊特解tbattxdtdx,adtdxbatx1 ba01,abatbata15fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械tydtdytctbeey齊齊ctylndtydyydtdy齊次方程齊次方程通解ty 1特特非齊次方程通解tbeyyyt1特特齊齊試探特解特解tbattydtdyabaty11b ,a16fluid

11、mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械2. 跡線 ( t 是變量 )tbeyt1taext1tydtdy, txdtdxm(x=1,y=1,t=0) 0110be0110 ae a=2,b=2teyt12text1217fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械xxxxuutudtduayyyyuutudtduazzzzuutudtduazuuyuuxuutuaxxzxyxxxzuuyuuxuutuayyzyyyxyzuuyuuxuutuazzzzyzxzuutudtuda=時(shí)變加速度+位變加速度當(dāng)

12、地加速度（時(shí)變加速度）遷移加速度（對流加速度）質(zhì)點(diǎn)加速度18fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械體積流量 q=vaaqv )xlrrr()x( r211r1r2ldxdrdrdaaaaqaqxaqxvva1221221)xr(ralrr raqlrrlrrraaqa32212122)(2)(21收縮管的遷移加速度?19fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-4-2jzyxixyyxv)3()24(33已知直角坐標(biāo)系中的速度場試問1該流場是幾維流動，2求點(diǎn)（2，2，3）處的

13、加速度032433wzyxvxyyxuxyuyxxu21221332zvyyvxvyuvxuuaxyvvxvuay點(diǎn)（2，2，3）處，x=2，y=2，z=31326333zyxv402222242433xyyxu425022121222xyuyxxu12332yyvxv200445040 xyuvxuua10812340yvvxvuay20fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-5-3,已知速度場，進(jìn)行運(yùn)動分析22y22xyxbxu ,yxbyu,)y(x2bxyxu222xx222yy)y(x2bxyyu0)yuxu(21xy

14、z旋轉(zhuǎn)角速度222cyx0)ydyxdx(kkxdykydxudyudxyx線變形率22222x)y(xx-ybyu0udivyx)yb/(xk22流線22222y)y(xx-ybxu角變形速率2222xy2yxyxxybuu21fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-5已知速度場u=2y+3z,v=2z+3x,w=2x+3y.試分析點(diǎn)（1，1，1）的運(yùn)動狀態(tài)：1-線變形率，2-體積膨脹率，3-角變形速率，4-旋轉(zhuǎn)角速度。旋轉(zhuǎn)角速度23xz23zy523yxwuvwuvzxyzxy3z2y0 xuuu角變形速率0z0y0 xwv

15、uzzyyxx2z0y3xvvv線變形速率0z3y2xwww123xz221)zy(21123yx2wuvwuvyxz0zyxwvu體積膨脹率22fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-5kxukyuyx222cyx0)ydyxdx(k流線kxdykydxudyudxyx求： 過 m(a,b) 點(diǎn)的流線已知：直角坐標(biāo)系中的速度場222cba2222bayx23fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 2-70u)yh(uuyx220 xuxx0yuyyuy)uy20(2

16、1)yuxu(21xyz角變形速率旋轉(zhuǎn)角速度uy)uy20(21)yuxu(21xyz求：角變形速度，線變形速度和渦量已知：直角坐標(biāo)系中的速度場線變形速度渦量uyz2224fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 3-1-1-2，3-1-2-2，3-1-4， 3-2-2, 3-6-6，3-6-10第三章第三章25fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：圖示容器內(nèi)有重度圖示容器內(nèi)有重度=9114pa=9114pa的液體；寬的液體；寬b b=1.2m=1.2m, ,長長l=1.5

17、ml=1.5m。液體深度液體深度h=0.9mh=0.9m。 求：當(dāng)容器以求：當(dāng)容器以g分別向上和向下分別向上和向下加速運(yùn)動時(shí)容器底部受的水壓力加速運(yùn)動時(shí)容器底部受的水壓力1. 體積力分量體積力分量邊界條件：邊界條件：z = 0，p = p0向下向上慣性力?ggagafzzzczfpzzf)zfyfxf(pzzydddddx000pccfpzhfppzfppzhz00向下向上020ghhfppzhkn.hbl)pa(ph35295121901149220z向上向上 kg26fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：求使下面不可壓流體的速度

18、場存在的條件求使下面不可壓流體的速度場存在的條件zcybxau; zcybxau; zcybxauzyx333222111321czubyuaxuzyx2dzcyzu;byzu;axyuzyx12答102dzcybzayzuyuxuuzyxdzcyzubzyuayxuzyx2答20321cbazuyuxuuzyx02002dbcaz)db(y)ca(27fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：3-1-1-2 3-1-2-2判斷下面不可壓流體的速度場是否滿足連續(xù)性條件判斷下面不可壓流體的速度場是否滿足連續(xù)性條件;2222yxvyxyxu

19、yyvyxxu2222222222222)(;)()(;)(2yxywyxzyxvyxxyzu1答1zwyvxuuxyxyxx2)(2)(322222答2032yxyvxuu20zw32222322222)()3(2)(42)(2yxyxyzyxxxyzyxyzxu322222232222222)()(2)(4)(4)()(2yxyxyyxxzyxxzyxyxyzyv0)()(432222zyxyxyx28fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：3-1-4byaxu2例已知x方向的速度分布，試求y方向的速度分布。設(shè)y=0,v=00yv

20、xuu不可壓二維連續(xù)性方程axxuyv2)(22)(xfaxyaxdyxfdyyvvy=0,v=0;f(x)=0axyv229fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：3-2-1 3-2-2如下不可壓流體的速度場，粘性系數(shù)如下不可壓流體的速度場，粘性系數(shù) 分析分析應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)kyvkxu;答0yxbaukxux22kyvy22kxvkyu;3-2-13-2-2000)()yuxv(yxxy答02xux02yvykk)(k)yuxv(yxxy230fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流

21、體機(jī)械作業(yè)：應(yīng)力分析如下不可壓流體的速度場，粘性系數(shù)如下不可壓流體的速度場，粘性系數(shù)；求應(yīng)力求應(yīng)力; zyxzcybxau; zyxzcybxau; zyxzcybxauzzzzyyyyxxxx04230320答0zyxcbau)c(b)zuyu(yzyzzyyz7) 34()()b(a)yuxu(xyxyyxxy321)()a(c)xuzu(zxzxxzzx523xxxaxu22yyybyu22zzzczu2231fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第三章第三章作業(yè)：3-6-1盛水容器的固壁如圖所示，自由液面上為大氣壓強(qiáng)。試定盛水容器

22、的固壁如圖所示，自由液面上為大氣壓強(qiáng)。試定性畫出斜壁或曲壁上的壓強(qiáng)分布。性畫出斜壁或曲壁上的壓強(qiáng)分布。32fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械繪制下圖所示容器ab側(cè)壁的壓強(qiáng)分布圖。并注明個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的壓強(qiáng)值和相對壓強(qiáng)為零的等壓面位置。已知油的容重=5000n/m3，容器上部表壓讀數(shù)為-1n/cm2。重力加速度g取值10m/s2?？諝饪諝庥陀退?m2m2m真空表真空表ab)kpa( hhpp10032-23)kpa(hhpp222125102030110251m/knpm/kg.gxppa)kpa()kpa( x.p1001250101)k

23、pa(20)kpa( 0)kpa(1033fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第三章第三章作業(yè)：3-6-4水銀氣壓器的讀數(shù)在海平面上為水銀氣壓器的讀數(shù)在海平面上為h=760mmhgh=760mmhg, ,在山頂上的讀數(shù)在山頂上的讀數(shù)為為h h0 0=730mmhg=730mmhg?？諝獾拿芏葹椤？諝獾拿芏葹?1.3kg/m3。試求山頂?shù)母叨?。試求山頂?shù)母叨萮 hghpp0簡單地采用如下關(guān)系，即不考慮溫度隨高度的變化簡單地采用如下關(guān)系，即不考慮溫度隨高度的變化mhhhgghhgpphmm85.3133.113600)73.076.0()(

24、)(00034fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第三章第三章作業(yè)：3-6-6如圖所示如圖所示對稱貯液罐連通器對稱貯液罐連通器，已知，已知a,b,c,和和h1,h2,h3,h4及及p0 ，試求試求a a罐底罐底壓強(qiáng)壓強(qiáng)pb和灌頂壓強(qiáng)和灌頂壓強(qiáng)pt的表達(dá)式，并討論它們與的表達(dá)式，并討論它們與h h1 1的關(guān)系的關(guān)系abcabptpbp0h1h4h3h2)(320hhgppbc443)(ghhhgppcabcpcpc1ghppatb432430)()(hhhhhppcbab1ghppabt35fluid mechanics and mach

25、inery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械如圖所示，設(shè)如圖所示，設(shè)a,b杯直徑為杯直徑為d1=4cm,u形管直徑形管直徑d2=4mm；杯中液體密度；杯中液體密度1=880kg/m3,u形管液體密度形管液體密度2=2950kg/m3；原先；原先a和和b杯中的液面處于同杯中的液面處于同一高度，一高度， u形管液位差形管液位差 h=0.04m。當(dāng)在當(dāng)在a杯上增加壓力杯上增加壓力p時(shí)，時(shí)，a杯液杯液面下降面下降y，b杯液面上升杯液面上升 y，u形管液位差形管液位差h=0.06m 。求此時(shí)的。求此時(shí)的p=p1-p2。作業(yè)：3-6-1021zaya)(11hxgppcu形管液面左端下降形管液面左端下降

26、z2221zdydghxygppc212)2(2/ )(2hhzhzhgyghppp112212)(ghhddghp121212)()()(8 . 9880)04. 006. 0()404(06. 08 . 9)8802950(2ppap1220727. 14 .1218p2xhp1h2ypcpczz1236fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械試述伯努利方程成立的條件試述伯努利方程成立的條件cpgzu2211.定常流動3.質(zhì)量力只有質(zhì)量力只有重力重力cpzug2212.無粘流動4.不可壓流動不可壓流動大前提小前提小前提+結(jié)論a沿流線沿流

27、線成立b沿渦線沿渦線成立c無旋流處處成立37fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第第4 4章章作業(yè)： 4-2-6某系統(tǒng)中不可壓縮非牛頓流體以速度分布某系統(tǒng)中不可壓縮非牛頓流體以速度分布)/21 (01byuububybudybyudyuqmbmbmb2)/(sin(2)/cos(222/0202022流入二維平行平板槽內(nèi)，式中流入二維平行平板槽內(nèi)，式中u0為為x軸上最大速度，軸上最大速度，b為槽高。為槽高。在圖示坐標(biāo)系中設(shè)下游截面的速度分布變?yōu)樵趫D示坐標(biāo)系中設(shè)下游截面的速度分布變?yōu)?,/cos(2byuum試求試求u0與與um的關(guān)系。的

28、關(guān)系。xybu0um2022201122bbdyuqdyuq2)/(2)/21 (2202/0202002011bubyyudybyudyuqbbbmmuububu422004)/()/21 (002/20020021bubyyudybyudyubbb38fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第第4 4章章作業(yè)： 4-3-3在管壁和軸線上安裝在管壁和軸線上安裝u形管測壓計(jì)如圖所示。水管直徑形管測壓計(jì)如圖所示。水管直徑d=50cm,u形管內(nèi)的密度形管內(nèi)的密度h=800kg/m3 ，液位差液位差h=30cm。求軸線上的速度求軸線上的速度vdh

29、vp0p1ppcx)(0hxrgppcghgxpphc10221pvpgrppzzrzpzp1111ghrxgpphc)(ghpph)(022084. 13 . 08 . 9)10008001 (2)1 (2ghvhghgxpphc1smghvh/084. 1)1 (239fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第第4 4章章作業(yè)： 4-3-3集流器通過離心式風(fēng)機(jī)從大氣中吸取空氣。在直徑集流器通過離心式風(fēng)機(jī)從大氣中吸取空氣。在直徑d=20cm的流通的流通管壁上接單管測壓計(jì)到一水槽內(nèi)管壁上接單管測壓計(jì)到一水槽內(nèi),如圖所示。若水面上升如圖所示。

30、若水面上升h=25cm，空氣密度空氣密度=1.29kg/m3 。求集流器中的空氣流量。求集流器中的空氣流量。0221pvpghpdxgghppww)2/(0smghdvaqw/935. 125. 08 . 929. 1100022 . 0414. 324322hdp0p0pvghvw221伯努利方程伯努利方程靜力平衡方程靜力平衡方程40fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第第4 4章章作業(yè)： 4-4-3圖示一圖示一900轉(zhuǎn)角收縮彎管，水從直徑轉(zhuǎn)角收縮彎管，水從直徑d1=15cm的大管流入彎管，流速的大管流入彎管，流速v1=2.5m/s,

31、壓強(qiáng)壓強(qiáng)p1=68.6kpa,流入直徑流入直徑d2=7.5cm的水管。求保持彎管的水管。求保持彎管靜止的力。靜止的力。2222112121vpvp)(12vvqf伯努利方程伯努利方程動量平衡方程動量平衡方程d1d2v2v1xyf22224qvpdfx11214qvpdfy22224qvdpfx11214qvpdfy22212144vdvd211212212215)(21vpvvpp11222124vvddv41fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 4-4-9 如圖所示，空氣均流以速度如圖所示，空氣均流以速度u=1m/s流入半徑流入

32、半徑r=1.5cm的圓管，的圓管，流到距離入口流到距離入口l時(shí)時(shí),形成拋物線速度分布形成拋物線速度分布u=um(1-r2/r2)。測得入口與測得入口與l截面上的壓強(qiáng)差截面上的壓強(qiáng)差p1-p2=2pa,空氣密度空氣密度=1.23kg/m3 ,求管求管壁對空氣的摩擦阻力。壁對空氣的摩擦阻力。rxoflp1p2u2rfdanvvs)(frppdanvvaa221)()(21baaaaadaidai pdai pdanvv2121)(22022)(1rurdrudanvvrarmrardrrrurdrudanvvk022220222)1 (2)(22203222202222222234)1 (31)1

33、 (urrrurrrdrrurkrmrmnruppf322222110123. 1015. 014. 3123. 131231)(平均流速平均流速muaq21u42fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 4-4-9 如圖所示，一股薄的平板射流射向傾斜角如圖所示，一股薄的平板射流射向傾斜角=300的平壁。射流的平壁。射流速度速度u=50m/s，厚度，厚度h=2cm ,不計(jì)重力和粘性力影響不計(jì)重力和粘性力影響。求求 1. 在平壁在平壁上分流的厚度上分流的厚度h1，h2；2. 求平板所受的水流沖擊力和作用點(diǎn)的位求平板所受的水流沖擊力和作用

34、點(diǎn)的位置置d。yxv1v2v2h1hedf22222121vpvp伯努利方程伯努利方程22222121vpvpapppp21vvv21221121bhvbhvvbhqqq21hhh 有分流的動量方程有分流的動量方程流入流出)vq()vq(f)cos()(2211qvvqvqrxcos021qqqrx)cos1(2)cos1(221qqqq)cos1(2)cos1(221hhhh 取深度取深度b=143fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 4-4-9yxv1v2v2h1hedfsinsin)sin(0011hvvqvvqqqf射流對

35、平板的作用力等于射流對平板的作用力等于平板對射流的作用力，方向相反平板對射流的作用力，方向相反動量矩方程動量矩方程流入流出vqrvqrfr)()(adqvrfr定常定常22222111hvqhvqfe)cos1(2)cos1(221qqqq)cos1(2)cos1(221hhhhcos21)cos1 ()cos1(8122qhvqhvfecot21he 44fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械第五章第五章 相似原理與量綱分析相似原理與量綱分析作業(yè)：5-2-3，5-2-5，5-6-1，5-6-2，5-6-3 5-6-545fluid me

36、chanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 為基本量為基本量作業(yè)：5-2-3) , , , (xvf1111cbaxv2222cbadvxv2解得解得)dim(dim222cbaxv222)()()(3111cbamlllttml2222cbaxvx1) (vxfx46fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械 為基本量為基本量作業(yè)：5-2-5), , , , (gwhfq cbagqwwh 0解得解得)dim(dimcbagqwcbamlltltlm)()()(321202123gqw)dim(dimzy

37、xgwzyxmlltltml)()()(3211zyx1gw2123g1w),(gwwhfgwqww),(;wvwhwvfqgvw47fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械光滑球以速度光滑球以速度u=1.6m/s在水中運(yùn)動，在水中運(yùn)動，為求球受到的阻力為求球受到的阻力f,在風(fēng)洞中用直徑放在風(fēng)洞中用直徑放大到大到2倍的模型作試驗(yàn)。試求倍的模型作試驗(yàn)。試求 (1)為保證流動相似，風(fēng)洞中的空氣速度為保證流動相似，風(fēng)洞中的空氣速度u m應(yīng)為應(yīng)為多大？，（多大？，（2）若在風(fēng)洞中測得的阻力）若在風(fēng)洞中測得的阻力fm=0.95n,原型球的阻力多大？已

38、知空原型球的阻力多大？已知空氣密度氣密度m=1.28kg/m3，空氣運(yùn)動粘度，空氣運(yùn)動粘度(m =13 )等于等于13倍水的運(yùn)動粘度。倍水的運(yùn)動粘度。作業(yè)：5-6-1由由re數(shù)相等數(shù)相等smuudduduududrmmmmmme/4 .10213,)(122pefpppprcdfu2)(122mefmmmmrcdfu2nfddfmmpmpmpp39. 495. 0)28. 11000()21()132()()()(2222uu48fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：5-6-2fr數(shù)相等數(shù)相等 mhhm15. 0201幾何相似幾何相

39、似 lmpmpmmpprcllvvglvglvlgvf222llmplmmppccvvcvavaqq22mp流量q=avsmccqqll/19. 0472. 440342020340322pm),(2gwwhfgwqww2vpeu歐拉數(shù)相等歐拉數(shù)相等 2222mmvpvmmvpvvhvhvpvpomhchvvhhlmvmpmvv2224202 . 0幾何相似幾何相似 49fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：5-6-3由由re數(shù)相等數(shù)相等mmmmmmeuuhhhuuhuhr,)(122pefprchfu2)(122mefmmmmrc

40、hfu2knfhhfmmmmp83. 11500)292. 1204. 1()437. 01()21()()()(2222uu437. 05 . 0874. 0360010006010851. 132. 1mmmuuhhmhhm874. 0437. 050fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：5-6-5由由re數(shù)相等數(shù)相等6,uuuuddcduududrmmmmlmmmelllmlmmcccuucuaauqq/22m流量q=avsmcqcqqll/33. 36203m2vpeu歐拉數(shù)相等歐拉數(shù)相等 kpacpuuppupuplmmm

41、mm556. 0620122222251fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械練習(xí)一 某水庫以長度比尺 做底孔放空模型實(shí)驗(yàn)，今在模型上測得放空時(shí)間為12小時(shí)，求原型上放空水庫所需的時(shí)間。 100lc 12010012lmulmpctc/cttfr數(shù)準(zhǔn)則數(shù)準(zhǔn)則 lmpmpummpprcllvvcglvglvlgvf222mpummppmplmmmppptttctvtvllctvltvlvtlsst數(shù)標(biāo)志流動的非定常性 52fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 5-9mpmqfr

42、數(shù)準(zhǔn)則數(shù)準(zhǔn)則 glvglvlgvfmmppr222lmpmpucllvvcllulmpmpccccvvaaqq22mp流量q=av/sml/sqccq3ll53753665630020202m2p53fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：5-9fr數(shù)準(zhǔn)則數(shù)準(zhǔn)則 glvglvlgvfmmppr222lmpmpucllvvc222lfafcfv21v21原型計(jì)算公式原型計(jì)算公式fpppppclf221v2mfmmmmclf221v2mlummpmpmppfcccf)()ll()(f2222vvavfvvpeafu222fmfpccknf

43、cccfcccfmllmlup2400300120202022254fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)：5-11fpbp2vpeu2122121222222111vvppvpvp11221212221491015pp)(pp)vv(p2125112504949m/n.ppff212567304949m/n.ppbb55fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 7-5 水在變截面豎管中流動。粗管直徑水在變截面豎管中流動。粗管直徑d1=300mm,v1=6m/s;為使兩斷面的

44、壓力表讀數(shù)相同，求細(xì)管直徑為使兩斷面的壓力表讀數(shù)相同，求細(xì)管直徑d2（不計(jì)水頭損失）（不計(jì)水頭損失）d1d2h=3mgpzgpz2222222111vv22212122114141vdvdavav1-21-2斷面間的伯努利方程斷面間的伯努利方程連續(xù)性方程連續(xù)性方程gghhzzpp2222212121vv212212222vvvghvghmm./ghdghdd52352122112111vvvvvd121256fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 7-6 水銀測壓計(jì)測定水管中的點(diǎn)流速水銀測壓計(jì)測定水管中的點(diǎn)流速u,當(dāng)讀數(shù)當(dāng)讀數(shù)h=6

45、0mm時(shí)，流速時(shí)，流速為多少為多少bbpxaaphhxppa1hppmabhppm12xppb21p2p222221112121ugpzugpz)(hg)pp(gum1221212s/m.h.gu853060061289261220221uzz613.m57fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 7-8空氣空氣在水平管道以流量在水平管道以流量q=2.5l/s流動。粗管直徑流動。粗管直徑d1=5cm,收縮收縮斷面斷面細(xì)管直徑細(xì)管直徑d2=2.5cm,相對壓強(qiáng)相對壓強(qiáng)0.1個(gè)工程大氣壓，個(gè)工程大氣壓，不計(jì)水頭不計(jì)水頭損失。問連接于收縮斷

46、面上的水管可將水自容器內(nèi)吸上多大高損失。問連接于收縮斷面上的水管可將水自容器內(nèi)吸上多大高度度222221112121vvpzpz1-21-2斷面間的伯努利方程斷面間的伯努利方程21zz d1d2q1ph)(pp21222121vv 2222112121vvpp22212144vvqddm.)dq(g)dd()dq(gpp241215142122241222221m.p11010102 phm.ph2401241258fluid mechanics and machinery流體力學(xué)與流體機(jī)械流體力學(xué)與流體機(jī)械作業(yè)： 7-10如圖所示管道，出口接以收縮管，水流射入大氣中的速度如圖所示管道，出口接以收縮管，水流射入大氣中的速度v2=20m/s流動。粗管直徑流動。粗管直徑d1=0.1m,收縮斷面收縮斷面細(xì)管直徑細(xì)管直徑d2=0.05m,兩斷面水頭損失兩斷面水頭損失0.5v12/2g。壓力表斷面至出口斷面高差。壓力表斷面至出口斷面高差 h=5m。求壓力表的讀數(shù)求壓力表的讀數(shù)1-21-2斷面間的伯努利方程斷面間的伯努利方程d1d2v2