流体力学李玉柱第二版课后习题答案.docx
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流体力学李玉柱第二版课后习题答案
1-1解:
已知:
,,a=60mm,u=15m/s,h=10mm
依照牛顿内摩擦力定律:
设平板宽度为b,那么平板面积
上表面单位宽度受到的内摩擦力:
/m,方向水平向左
下表面单位宽度受到的内摩擦力:
/m,方向水平向左
平板单位宽度上受到的阻力:
,方向水平向左。
1-2解:
,,u=s
依照,有:
1-3解:
℃,d==,=,u=3cm/s=s
设管段长度l,管段表面积:
单位长度管壁上粘滞力:
1-4解:
,u=1m/s,,
1-5解:
,,,,
依照牛顿内摩擦定律,切应力:
小微元表面积:
小微元受到的粘滞力:
小微元粘滞力的力矩:
圆锥体所受到的合力矩:
习题【2】
2-1解:
,
2-2解:
,,
管中为空气部份近似的为各点压强相等。
有:
2-3解:
,,
依照真空表读数,可知M点相对压强
1-2是等压面
有:
解:
如图1-2是等压面,3-4是等压面,5-6段充的是空气,因此,6-7是等压面,
成立各点的压强:
联立有:
联立有:
有:
2-5解:
,,
2-6解:
,
①
1-2是等压面
②为空气,那么能够忽略
2-7解:
,,
有:
2-16解:
,,
绘制压强散布图
时,作用于挡板的压力的作用点距离池底的距离:
轴位于作用点下方,即可自动开启
即时,即可自动开启。
2-17解:
,,,
图解法1:
绘制压强散布图
压力分为两部份:
作用方向垂直于闸门指向右。
作用点:
作用方向垂直于闸门指向右。
作用点:
总压力大小:
总压力作用方向垂直于闸门指向右。
依照合力矩定理:
有作用点:
图解法1图解法2
图解法2:
绘制压强散布图
左侧:
作用方向垂直于闸门指向右。
作用点:
作用方向垂直于闸门指向左。
作用点:
总压力大小:
总压力作用方向垂直于闸门指向右。
依照合力矩定理:
有作用点:
2-18解:
总压力大小为:
压力作用点距离形心C的距离为:
将,,带入,有:
总压力对轴的力矩:
M与hc无关。
2-20解:
,,
绘制压强散布图,压强散布图为一个矩形
总压力大小:
总压力的作用点距离转轴N点距离:
把挡板关紧需要施加给转轴的力矩:
2-21解:
,,
绘制压强散布图
作用在AB板上的压力大小:
作用方向水平向右
作用在BC板上的压力大小:
作用方向垂直于BC面,与水平方向成45°夹角,向右。
折板ABC受到的静水总压力:
总压力大小:
2-22解:
,,
绘制压强散布图
平面AB所受水的压力:
压力作用点距离B点距离:
作用方向:
垂直于AB面指向左。
支杆的支撑力T的作用点D距离B点距离:
平面AB静止,那么关于B点的合力矩为0
有:
有:
2-24解:
,,,
液面上的相对压强:
相对压强为0的自由液面距离液面距离:
绘制压强散布图
作用于AB面上的压壮大小:
作用点距离B点的距离:
2-25解:
2-26解:
,,
绘制水平作使劲的静水压强散布图,闸门AB受到垂直分力的压力体
闸门AB受到的水平压力:
水平分力方向:
水平向右
压力体的体积:
闸门AB受到的垂直分力:
垂直分力方向:
竖直向上
闸门AB受到的总压力:
压力作用方向和水平方向角度:
方向指向右
习题【3】
3-6解:
,,
以过2-2断面为基准面,忽略能量损失,列1-1,2-2断面能量方程:
(注:
)
依照持续性方程:
3-8解:
,,
列A、B点的能量方程:
压差计测定:
那么:
圆管流动中最大流速在管轴处,即为A点流速
平均流速:
流量:
3-9解:
,,
阀门关闭时列1-1,2-2断面能量方程:
阀门打开时列1-1,2-2断面能量方程:
联立方程取得:
流量:
3-12解:
,,,
以1-1断面为基准面,忽略能量损失,列1-1,2-2断面能量方程:
依照压差计:
依照持续性方程:
代入能量方程,有:
流量:
3-15解:
,,,,
以地面为基准面,列1-1,2-2断面能量方程:
依照压差计:
依照持续性方程:
代入能量方程:
流量:
3-19解:
,,,,
水泵扬程:
电动机功率:
3-20解:
,,
以1-1,2-2,3-3断面间流体为操纵体,成立x-y坐标系
受力分析:
由于自由射流,流体为无压流,不考虑重力,操纵体只受到平面对流体的作使劲F。
列x轴方向动量方程:
列y轴方向动量方程:
流速:
那么:
流体对平面的作使劲大小为,方向垂直于平面指向左侧。
以水平面为基准面,那么
列1-1,2-2断面能量方程:
列1-1,3-3断面能量方程:
又依照持续性方程:
那么:
解方程组
3-21解:
依照持续性方程:
取得:
以1-1,2-2,3-3断面间流体为操纵体,成立x-y坐标系
受力分析:
由于自由射流,流体为无压流,不考虑重力,操纵体只受到平面对流体的作使劲F。
列x轴方向动量方程:
列y轴方向动量方程:
以水平面为基准面,那么
列1-1,2-2断面能量方程:
列1-1,3-3断面能量方程:
那么:
解方程组
3-25解:
d1=150mm=,d2=75mm=,p1=×105Pa,Q=s
以1-1,2-2断面间流体为操纵体,成立x-y坐标系
受力分析:
流体1-1,2-2断面受到水流的压力P1,P2,弯管对流体的作使劲T,其在x、y轴方向分力别离为Tx,Ty,由于水平放置,重力和支撑力平稳。
列x轴方向动量方程:
1-1断面受到压力:
2-2断面平均流速:
求得:
列y轴方向动量方程:
1-1断面平均流速:
以水平面为基准面,那么,且忽略能量损失,列1-1,2-2断面能量方程:
2-2断面受到的压力:
求得:
弯管对流体作使劲:
作使劲与水平方向夹角:
习题【4】
4-2解:
,,,
流体的体积流量:
流速:
以管轴面为基准面,列1-1,2-2断面能量方程:
因为,那么有:
依照压差计:
那么:
又,流体流动属于圆管层流,那么
带入达西公式,那么有:
4-25解:
,,,
,,
以管轴面为基准面,
列1-1,2-2断面能量方程:
从1-1断面流至2-2断面的水头损失:
沿程水头损失:
依照持续性方程有:
那么:
沿程水头损失
局部水头损失:
其中,突然扩大部份:
突然缩小部份:
那么:
局部水头损失:
总水头损失:
代入能量方程
有:
流量:
速度水头:
,
计算各部份水头损失:
绘制总水头线和测压管水头线:
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