流体力学作业答案

例题1:如下图所示,一圆锥体绕自身轴线等速旋转,锥体与固定壁面间的距离为K,空隙全部被动力粘滞系数为的牛顿流体所充满。当旋转角速度为,锥体底部半径为R,高为H,求作用于圆锥的阻力矩。解:M==而;故:M=例题2:涵洞进口处,装有与水平线成600倾角而边长为1m的正方形平板闸门(AB=1m),求闸门所受静水总压力的大小及作用点。解:坐标只能建在水面上。矩形和圆形的和值矩形:圆形:例题3:一直立矩形闸门,用三根工字梁支撑,门高及上游水深H均为3m,把此闸门所受静水压强分布图分为三等份,每根工字梁分别设在这三等份的重心,求三个工字梁的位置?解:设静水压力分布图的面积为A,则每一等份为A/3Hy2y1y3。例题4:矩形闸门可绕铰轴转动,求证a时,闸门在水压力的作用下可以自动开启。解:当作用点在铰的上方时,闸门在水压力的作用下可以自动开启。首先求临界状态时即作用点在铰上的,设闸门宽为B,,所以只有当a时,闸门在水压力的作用下可以自动开启。例5:倾角的矩型闸门AB,上部油深,下部水深,求作用在闸门上每米宽度的总压力及其作用点。解:以B点为转轴,应用合力矩求作用点,不能用公式求作用点。可把分成两个三角形来求解梯形的重心,以B点为转轴例6:如下图所示:自由表面的压强,当地大气压的绝对值为。求水对AB平板的总压力P。解:把外压强折合成水的测压管高度后再进行计算,坐标建在水面上1.97m处。作用点,,作用点在水面下0.31m处。垂直指向AB平板。例7:有一ABC三角形受压面,可绕AB轴旋转,见下图,求水对闸门的总压力的大小、方向、作用点及总压力对AB轴的力矩。解:1)求水对闸门的总压力P:因为三角形的重心在水面下处,所以:①P的大小:P=0p/P0.0.B0.A80m60m50m②作用点:因为:所以:③P的方向:垂直指向闸门。2)求对AB轴的力矩M:M=因为所以例8:求压力体b0ycdyyxx例9:圆柱体外径d=2.00m,长L=5.00m,放置在与水平面成角的斜面上,圆柱体与斜面的接触线在水面下水深处。求圆柱体所受静水总压力及其与水平面所构成的交角。解:,压力体V为右上方一个三角形棱柱体V1加上左下方一个半圆柱面V2h060d,方向朝上。(水面下)。例10:图示为一封闭容器,垂直于纸面宽b=2.000m,AB为一1/4半径为的圆弧闸门,闸门A处设一铰轴。容器内BC线以上为油,密度为0.,BC线以下为水。U形测压计中左侧液体密度为,求B—B点处力F为多大时才能把闸门关住。解:0—0处为等压面,该处表压强,B点处表压强:,A点处表压强:。油对AB闸门的水平分力:式中:—圆柱油的重量。xPyPP例11:以ABC半球内的水为隔离体,求ABC半球面在n—n方向对隔离体的法向总作用力Pn及切向总作用力。解:,;例12:一直立圆管,直径,下端平顺地与两平行圆盘间的通道相连接,平行圆盘的半径间距已知各过水断面上的流速均匀分布,高度处的A点流速不计水头损失,求A、B、C、D各点的压强值。解:例13:已知U形比压计中,油的重度为分液面高程的示差求水管中A点的流速。,得:,例14:某水泵在运行时的进口(1-1)处的真空表读数为2m水柱,出水口(2-2)处的压力表读数为25m,吸水管直径为压水管直径为流量为,求水泵的扬程(即水经水泵后的水头增加值)。解:注意:得:H=27.2m例15:射流沿水平方向以速度冲击一倾斜放置的光滑平板,流量为,不计重力和水头损失,求分流后的流量分配。(提示:对于光滑平板,反力方向与平板表面正交)。解此题的关键是:①坐标的选取。②根据伯努利方程得:又例16:水由图中喷嘴流出,管嘴出口,,不计损失。计算H值以m计,及值以计。解:,,,,,求出值。例17:某涵洞宽1.2m,求涵洞上混凝土衬砌物所受的水平总推力。解:对于明渠,列伯努利方程时,计算点选在水面上。得:例18:图示一水平岔管路,已知管轴线在同一水平面内,,,不计损失。求支墩所受的水平推力。解:对于管流,列伯努利方程时,计算点选在管中心。得:得:,,例19:求水泵转弯处水流对弯头边壁的作用力F已知:压水管管径d=200mm,弯管段轴线位于铅直平面内长6m,Q=30L/s,p1=50kN/m2,p2=40kN/m2,求管道拐弯处支座所受的作用力。解:1、划流段:取弯管段内液体为隔离体2、选坐标。3、受力分析重力,=0取得:...

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