流體力學(xué)作業(yè)題

1、1習(xí)題解：解： 根據(jù)牛頓粘性定律：根據(jù)牛頓粘性定律： duFAdy 20.4 0.450.18Am30 11000 1/1 100dusdy 5sin5 9.818.8413FmgN 18.840.10/0.18 ( 1000)FPa sduAdy 2習(xí)題習(xí)題1.2 在封閉端完全真空的情況下，水銀柱差250Zmm，求盛水容器液面絕對壓強(qiáng)1p 和液柱高度1Z 。 解：由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律：解：由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律： 0ppgh和等壓面的關(guān)系得：和等壓面的關(guān)系得： 222111pgZpgZ而左端為真空，即而左端為真空，即 2=0p所以：所以： 312213.6 109.8 0.056664Papg

2、Z3221113.6 109.8 0.050.68m1000 9.8gZZg3習(xí)題習(xí)題1.3 水管上安裝一復(fù)式水銀測壓計(jì)，如圖 1.3 所示。問1234,p ppp 哪個(gè)最大？哪個(gè)最??？那些相等？為什么？ 解：解： 題中，1p 最小，2p 和3p 相等，而4p 最大。 由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律及等壓面的關(guān)系得由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律及等壓面的關(guān)系得 ： 0ppgh211()ppgz水水銀23pp433()ppgz水水銀4習(xí)題習(xí)題1.4 封閉水箱各測壓管的液面高程為：124100,20,60cmcmcm ，問3 為多少？ 解：解： 題中，1p 最小，2p 和3p 相等，而4p 最大。 由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)

3、律及等壓面的關(guān)系得由流體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律及等壓面的關(guān)系得 ： 0ppgh3113()ppg 水3223()ppg 水銀21pp得：得： 2313()()gg 水銀水332133313.6 109.8 0.2 1 109.8 10.1413.6 109.8 1 109.8ggmgg 水銀水水銀水5習(xí)題習(xí)題1.5 管路由不同直徑的兩管前后相連接所組成，小管直徑0.2Adm，大管直徑0.4Bdm。水在管中流動時(shí)，A 點(diǎn)壓強(qiáng)270/APkN m，B 點(diǎn)壓強(qiáng)240/BPkN m，B 點(diǎn)流速1/Bum s。試判斷水在管中流動方向。并計(jì)算水流經(jīng)兩斷面間的水頭損失。 解：假設(shè)水由解：假設(shè)水由A流向流向B，且為紊

4、流，根，且為紊流，根據(jù)伯努利方程，有：據(jù)伯努利方程，有：221222AABBAB1A BpupuZZhgggg121流態(tài)為紊流：流態(tài)為紊流：由連續(xù)性方程有：由連續(xù)性方程有： AABBu Au A由題：270/APkN m，240/BPkN m，1/Bum s，取 A 點(diǎn)所在面為基準(zhǔn)面， 有有 1BZm將上述各值分別代入伯努利方程和連續(xù)性方程：將上述各值分別代入伯努利方程和連續(xù)性方程： 2210.44/0.2BBAAu Aum sA6習(xí)題習(xí)題22()2ABAB1A BABppuuhZZgg332270 1040 1041(0 1)2.8301000 9.82 9.8m564 0.13.05 10

5、20001.31 10AAAu DRe561 0.21.53 1020001.31 10BBBu DRe為紊流，與假設(shè)相符為紊流，與假設(shè)相符 為紊流，也與假設(shè)相符為紊流，也與假設(shè)相符 所以假設(shè)成立，水在管中是從所以假設(shè)成立，水在管中是從A點(diǎn)流向點(diǎn)流向B點(diǎn)，且兩斷面間的水頭點(diǎn)，且兩斷面間的水頭損失為損失為2.83m。 7習(xí)題習(xí)題1.6 水由圖中噴嘴流出，管嘴出口75dmm，補(bǔ)考慮損失，其它數(shù)據(jù)見圖，計(jì)算 H 值（以m 計(jì)） ，p 值（以2/kN m計(jì)） 。 解：由伯努利方程，忽略阻力損失解：由伯努利方程，忽略阻力損失: 對對0-0面與面與3-3面，取面，取3-3面中心線為面中心線為基準(zhǔn)面有：基準(zhǔn)

6、面有： 2200330322PvPvHHgggg其中：0HH，30H ,030PP，00v ，得： 232vHg對對1-1面與面與2-2面，取面，取2-2面中心線為基準(zhǔn)面有：面中心線為基準(zhǔn)面有： 2211221222PvPvHHgggg121HHZ2211221()2gZPPvv8習(xí)題習(xí)題對對p-p面與面與3-3面，取面，取3-3面中心線面中心線為基準(zhǔn)面有：為基準(zhǔn)面有： 2233322pppPvPvHHgggg式中：30pHH,pPP，30P ，2pvv，得： 22322vvP由連續(xù)性方程有：由連續(xù)性方程有： 112233v Av Av A222112233111444dvdvdv帶入數(shù)據(jù)得：

7、帶入數(shù)據(jù)得： 120.64vv3216/9vv由靜力學(xué)定律可得：由靜力學(xué)定律可得： 11222g(0.175)g0.175gPZZPZ水銀即：即：112g0.175gg0.175ZPP水銀28.64/vm s222331611.79229vvHmgg222222243216()98.06 1022vvvvPPa9習(xí)題習(xí)題1.7 油沿管線流動，A 斷面流速為2/m s，不計(jì)損失，求開口 C 管中的液面高度（其它數(shù)據(jù)見圖） 。 解：由題，根據(jù)連續(xù)性方程：解：由題，根據(jù)連續(xù)性方程： AABBu Au A2220.154.5/0.1AABBu Aum sA取取B點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，由題，滿足伯努利方程，忽略阻

8、力損失，有：點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，由題，滿足伯努利方程，忽略阻力損失，有： 221222AABBABpupuZZgggg取題取題1所得油的粘性系數(shù)：所得油的粘性系數(shù)： 2 0.15320000.1AAAu DRe4.5 0.156.7520000.1BBBu DRe所以均為層流：所以均為層流： 2AB10習(xí)題習(xí)題式中：式中： 1.2 ,0ABZm Zm1000 9.8 1.514700AApghPa1000 9.8BBBpghPah4.5/Bum s2/Aum s代入上式得代入上式得 ：22147002 22 4.51.201000 9.82 9.82 9.8Bhgg1.5 1.20.20 1.031.

9、04Bhm所以，液面高度為所以，液面高度為1.04m。 11習(xí)題習(xí)題1.8 如果管道的長度不變，通過的流量不變，欲使沿程水頭損失減少一半，直徑需增大百分之幾？試分別討論下列三種情況： （1）管內(nèi)流動為層流64Re； （2）管內(nèi)流動為光滑區(qū)0.250.3164Re； （3）管內(nèi)流動為粗糙區(qū)0.250.11()Kd； 解：由題，要保持流量不變，即：解：由題，要保持流量不變，即： ()uAC常數(shù)對于改變的前后兩種情況，由連續(xù)性方程有：對于改變的前后兩種情況，由連續(xù)性方程有： 21112222u Au duAd要使水頭損失減半，即：要使水頭損失減半，即： 122llhh對問（對問（1）將：）將： （a

10、）64Re21112222u Au duAd和代入式代入式a有：有： 242111411222646412Re2Re2udlludgdgd2421114112212264641222udlluu du ddgdgd即：即： 12習(xí)題習(xí)題421121.189ddd管徑增大百分率為：管徑增大百分率為： 1111.189100%18.9%ddd對問（對問（2）將：）將： 0.250.3164Re21112222u Au duAd和代入式代入式a有：有： 2421110.250.254112220.31640.316412Re2Re2udlludgdgd0.25521512Re2Redd0.25225151122u ddu dd即：即： 0.255115222dddd19211161.157ddd1111.157100%15.7%ddd管徑增大百分率為：管徑增大百分率為： 13習(xí)題習(xí)題