第一章流体的性质例1:两平行平板间充满液体,平板移动速度0.25m/s,单位面积上所受的作用力2Pa(N/m2>,试确定平板间液体的粘性系数μ。
0.25m/0.5m例2:一木板,重量为G,底面积为S。
此木板沿一个倾角为,表面涂有润滑油的斜壁下滑,如图所示。
已测得润滑油的厚度为,木板匀速下滑的速度为u。
试求润滑油的动力粘度μ。
b5E2RGbCAP例3:两圆筒,外筒固定,内筒旋转。
已知:r1=0.1m,r2=0.103m,L=1m。
求:施加在外筒的力矩M。
例4:求旋转圆盘的力矩。
如图,已知ω, r1,δ,μ。
求阻力矩M。
第二章流体静力学例1:用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强,如图所示。
已知:水面高程z0=3m,压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPwρ´=13600kg/m3,水的密度ρ=1000kg/m3 。
试求水面的相对压强p0。
例2:用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。
该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。
已知测压计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm,倾角θ=30∘,试求压强差p1 –p2 。
DXDiTa9E3d例3:用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所示)。
两个U形管的工作液体为水银,密度为ρ2 ,其连接管充以酒精,密度为ρ1 。
如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、z4 ,试求压强差pA –pB。
RTCrpUDGiT例4:用离心铸造机铸造车轮。
求A-A面上的液体总压力。
例5:已知:一块平板宽为 B,长为L,倾角,顶端与水面平齐。
求:总压力及作用点。
例7:坝的园形泄水孔,装一直径d = 1m的水平面成,闸门A端设有铰链,B 端钢索可将闸门拉开。
当开启闸门时,闸门可绕A向上转动(如图1所示>。
在不计摩擦力及钢索、闸门重力时,求开启闸门所需之力F。
5PCzVD7HxA例8:如图,一挡水弧形闸门,宽度为b<垂直于黑板),圆心角为θ ,半径为R,水面与绞轴平齐。
试求静水压力的水平分量Fx与铅垂分量Fz。
jLBHrnAILg例9:一球形容器由两个半球铆接而成(如图1所示>,铆钉有n个,内盛重度为的液体,求每一铆钉所受的拉力。
xHAQX74J0X第三章流体运动的描述和基本方程例1:已知vx = -(y + t2>, vy = x + t,vz = 0。
求t=2,经过点<0,0)的流线方程。
LDAYtRyKfE例2:已知某流场中流速分布为: vx = -x, vy = 2y,vz = 5-z。
求通过点(x,y,z>=(2,4,1>的流线方程。
Zzz6ZB2Ltk例3:已知流场的速度分布为:vx= x + t ,vy= -y + t 。
试求:<1)t=0,过点<-1,-1)的迹线;<2)t=0,过点<1,2)的迹线;<3)t=0,过点<-1,-1)的流线;<4)t=1,点<1, 2)的加速度。
第四章伯努利方程和积分型基本方程的应用例1:输气管入口,已知:ρ’=1000kg/m3,ρ=1.25kg/m3,d = 0.4m,h = 30mm。
求:Q = ?dvzfvkwMI1例2:喷雾器、淋浴器:已知:高度H,喷管直径d1,活塞直径D、活塞速度V0 ,液体重度γ1、空气重度γ2 。
液管直径d2。
rqyn14ZNXI求: 液体喷出量Q例3:如图所示,假设左面为恒定水位的大水池。
问右边水池水位上升2m需多长时间?已知H = 3m , D= 5m , d = 250mm , 。
EmxvxOtOco例4:如图,已知:V1 、 S1 、 S2 ;θ;相对压强p1 ;且管轴线在水平面内,试确定水流对弯管的作用力。
SixE2yXPq5例5:水渠中闸门的宽度 B = 3.4m。
闸门上、下游水深分别为h1 = 2.5m, h2 =0.8m,求:固定闸门应该施加的水平力F。
6ewMyirQFL例6:嵌入支座内的一段输水管,其直径由d1为1.5m变化到d2为1m(见图1>,当支座前的压强p1 = 4个工程大气压(相对压强>,流量为1.8m3/s时,试确定渐变段支座所受的轴向力R,不计水头损失。
kavU42VRUs例7:如图所示一水平放置的具有对称臂的洒水器,旋臂半径R = 25cm,喷嘴直径d = 1cm,喷嘴倾角45°,若总流量。
求:y6v3ALoS89(1>不计摩擦时的最大旋转角速度。
(2>若旋臂以作匀速转动,求此时的摩擦阻力矩M及旋臂的功率。
例8:洒水器如图所示,喷嘴a,b的流量均为Q=2.8×10-4m3/s,喷嘴的截面积均为1cm2,略去损失,试确定洒水器的转速ω。
M2ub6vSTnP例9:船上有两股射流以此带动叶轮转动来充当动力推船前进。
设进水道与船运动方向垂直,进水截面均为0.02m2,水通过船上的喷嘴<截面积为0.04m2)沿船纵向以相对速度V向后射出。
若该船航行速度v=6m/s,所受阻力为3.924KN。
求:射流的流量和射流的推进效率。
0YujCfmUCw第五章旋涡理论例1:已知流体流动的流速场为: Vx = ax ,Vy = by , Vz = 0,试判断该流动是无旋流还是有旋流?eUts8ZQVRd例2:设流场的速度分布为Vr=0,Vθ= rω,ω=const.,求涡线方程。
例3:对于平面流动,设面积A´外的区域是无旋流动区。
试证明包围A´的任一条封闭曲线L上的速度环量等于区域的边界曲线L´上sQsAEJkW5T的速度环量。
例4:在大圆S内包含了A、B、C、D四个旋涡,其强度分别为:ΓA =ΓB =+Γ,ΓC = ΓD =-Γ。
GMsIasNXkA例5:已知速度场:求:绕圆心的速度环量。
例6:如图为强度相等的两点涡的初始位置,试就(a>和(b>两种情况分析此两点涡的运动。
第六章势流理论<一)例1<2).已知不可压缩平面流动的流函数:<1)求流速分量:<2)流动是否无旋?若无旋,确定其流速势函数。
例2.设平面流动 (a> vx = 1, vy = 2; 流动 (b> vx = 4x, vy =-4y 。
TIrRGchYzg <1)对于 (a> 是否存在流函数y ?若存在,求 y 。
<2)对于 (b> 是否存在速度势函数Φ?若存在,求 Φ 。
7EqZcWLZNX 例3: 理想不可压缩流体作平面无旋流动。
假设流场的复势是W(z> = az2 ( a > 0 >,并且在坐标原点处压强为 p0,试求:(1> 上半平面的流动图案; (2> 沿 y = 0 的速度与压强。
lzq7IGf02E 例4.设在<-a,0>处有一平面点源,在<a,0>处有一平面点汇,他们的强度为Q 。
若平行于x 轴的直线流动和这一对强度相等的点源和点汇叠加。
试问:此流动表示什么样的流动并确定物面方程。
zvpgeqJ1hk 例5. 圆柱体长10m ,直径1m ,在空气中绕自身轴旋转,并沿垂直于自身轴方向等速移动,自然风u 与V 垂直。
求圆柱体受力的流体作用力。
NrpoJac3v1 例7. 已知流函数: V=40m/su=30m/sn=3.76r/s求: 1)驻点位置; 2)绕物体的环量; 3)无穷远处的速度; 4)作用在物体上的力。
解: 1)驻点位置(先求速度场>:例8.强度为Q 的点源位于壁面右侧(2,0>点。
求沿壁面速度分布。
例9. y =0 是一无限长固壁,在 y = h 处有一强度为G 的点涡。
求固壁 y = 0 上的速度。
1nowfTG4KI例11:求非定常运动圆球的受力。
物理流动 x数学模型第七章 势流理论<二)例1: x =d ,点汇 –Q ;x = -d ,点源 Q ,与均匀流 V¥ 叠加。
求流函数和物面形状。
例1:一飞机自重21582N ,机翼面积为20m 2,翼展11m ,若水平方向飞行速度为280km/h ,流体密度ρ=1.226kg/m3。
求:1)升力系数,展弦比,环量;fjnFLDa5Zo 2)设机翼平面形状为矩形,求诱导阻力系数。
兰金体 ddQ xrV - Q例2:一机翼弦长2m,展长10m,以360km/h的速度在大气中飞行,设机翼中部的环量Γ0= 20m2/s,两端为零,环量沿翼展呈椭园型分布。
tfnNhnE6e5第八章波浪理论例1:某小船在无限深水的波浪中每分钟摇摆30次,求波长L,圆频率σ,波数k,以及波形传播速度c。
例2:无限深水波的波长为6.28m,在某一深度次波面的波高减小一半,试求这一深度。
例3:设无限深水中波浪的波长分别为15m和150m。
求:1)这两种波的波速和周期;2)当波浪传播入水深为10m的水域时,讨论波浪运动的变化。
例4:水深d=10m,自由面上有一沿x轴正向传播的平面小振幅波,波长L=30m。
求:⑴波幅 A=0.1m时的自由面形状;⑵波的传播速度;⑶波幅 A=0.1m,平衡位置在水平面以下0.5m处流体质点的运动轨迹;⑷水平面以下1m,2m处流体的平均压力;⑸波系的群速度。
第九章粘性流体动力学例1. 已知粘性流体流动的速度为: 流体动力粘性系数m = 0.01 N·s/m2,长度单位为m。
求: ( 2, 4, 6 > 点的切应力。
HbmVN777sL例2: 水流经变断面管道,已知小管径为,大管径为。
试问哪个断面的雷诺数大?两断面雷诺数的比值是多少?例3:实验观察与理论分析指出:水平、等直径恒定有压管流的压强损失与管长,直径,管壁的粗糙度,运动粘滞系数,密度,流速等因素有关。
V7l4jRB8Hs例4:为了确定在深水中航行的潜艇所受的阻力,用缩尺1/20的模型在水洞中做实验。
设潜艇速度 Vp = 2.572 m/s ,海水密度 rp= 1010 kg/m3,运动粘度系数np = 1.3´10-6 m2/s,实验用水密度rM = 988 kg/m3,运动粘度系数nM = 0.556´10-6 m2/s。
试确定模型实验的拖拽速度 VM 及潜艇与模型的阻力比 Fp/FM。
83lcPA59W9例5。
两平行平板间的粘性流体流动(忽略重力的影响>。
上板速度U,下板静止。
求流体速度分布。
第十章边界层理论简介例14:圆柱形烟囱。
H=40m,d=0.6m,气流速度V=20m/s,圆柱体的阻力系数CD=0.4,求气流对烟囱的作用力。