1-1 已知某水流流速分布为10/172.0yu =,u 的单位为m/s ,y 为距壁面的距离,单位为m 。
(1)求y=0.1、0.5、1.0m 处的流速梯度;(2)若水的运动粘滞系数s cm /1010.02=ν,计算相应的切应力。
解:(1)依题知109072.010910172.010172.0-=-⨯=∴=yydyduy u Θ①当y=0.1时,sy dydu19.01.0572.0)1.0(072.0--=≈⨯=②当y=0.5时,19.05.0134.0)5.0(0072.0--=≈⨯=s dyduy③当y=1.0时,19.01.0072.0)0.1(072.0--==⨯=s dyduy(2)依题知241000101.01000m SN u dydu u ⋅⨯⨯=⋅===-νρτΘ①当y=0.1时,Pa 41078.5572.000101.0-⨯≈⨯=τ②当y=0.5时,Pa 41035.1134.000101.0-⨯≈⨯=τ③当y=1.0时,Pa 41027.7072.000101.0-⨯≈⨯=τ1-2 已知温度20℃时水的密度3/2.998mkg =ρ,动力粘滞系数23/10002.1m s N ⋅⨯=-μ,求其运动粘滞系数ν?解:s m26310004.12.99810002.1--⨯≈⨯==∴⋅=ρμννρμΘ1-3 容器盛有液体,求下述不同情况时该液体所受单位质量力?(1)容器静止时;(2)容器以等加速度g 垂直向上运动;(3)容器以等加速度g 垂直向下运动。
解:(1)依题知g mmgf f f z y x =-===,0(2)依题知 ggmmgmg f f f z y x 2,0-=--===(3)依题知g0,0=-===mmgmg f f f z y x1-4 根据牛顿摩擦定律,推导动力粘滞系数μ和运动粘滞系数ν的量纲。
1-5 两个平行边壁间距为25mm ,中间为粘滞系数为μ=0.7Pa ·s 的油,有一mm 250mm 250⨯的平板,在距一个边壁6mm 的距离处以s /mm 150的速度拖行。
设平板与边壁完全平行,并假设平板两边的流速分布均为线性,求拖行平板的力。
1-6 一底面积为40×45cm 2的矩形平板,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,斜面倾角θ=22.62º,如图所示。
已知平板运动速度u=1m/s ,油层厚mm 1=δ,由平板所带动的油层的运动速度是直线分布。
试求润滑油的动力粘滞系数μ。
题1-6图2-1 一封闭水箱自由面上气体压强p 0=25kN/m 2,h 1=5m ,h 2=2m 。
求A 、B 两点的静水压强。
题2-1图2-2 已知某点绝对压强为80kN/m 2,当地大气压强p a =98kN/m 2。
试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。
2-3 如图所示为一复式水银测压计,已知m 3.21=∇,m 2.12=∇,m 5.23=∇,m 4.14=∇,m 5.15=∇。
试求水箱液面上的绝对压强0p =?题2-3图2-4 某压差计如图所示,已知H A =H B =1m ,ΔH =0.5m 。
求:B A p p -。
题2-4图2-5 利用三组串联的U 型水银测压计测量高压水管中的压强,测压计顶端盛水。
当M 点压强等于大气压强时,各支水银面均位于0-0水平面上。
当最末一组测压计右支水银面在0-0平面以上的读数为h 时,求M 点的压强?题2-5图2-6 盛同一种液体的两容器,用两根U 形差压计连接。
上部差压计A 盛密度为A ρ的液体,液面高差为A h ;下部差压计盛密度为B ρ的液体,液面高差为B h 。
求容器液体的密度ρ(用A ρ,B ρ,A h ,B h 表示)。
题2-6图 (图中A 、B 分别换为A h 、B h )2-7 画出下列图中各标有文字的受压面上的静水压强分布图(f )题2-7图((f )中左端水面下加ρ,并取掉r )2-8 画出下列图中各标有文字曲面上的压力体图,并标出垂直压力的方向。
题2-8图(请排两行,各4个)2-9 水闸两侧都受水的作用,左侧水深3m 、右侧水深2m 。
试求作用在单位宽度闸门上静水总压力的大小及作用点位置(用图解法和解析法分别求解)。
2-10 试求承受两层液体的斜壁上的液体总压力(以1m 宽计)。
已知:m h 6.01=,m h 0.12=,31/80m kg =ρ,32/100m kg =ρ,ο60=α。
2-11 一弧形闸门AB ,宽b=4m ,圆心角θ=45°,半径r=2m ,闸门转轴恰与水面齐平。
求作用于闸门的静水压力及作用点。
题2-9图 题2-10图 题2-11图2-12 两水池隔墙上装一半球形堵头,如图。
已知:球形堵头半径R=1m,测压管读数h=200mm。
求:(1)水位差ΔH;(2)半球形堵头的总压力的大小和方向。
题2-12图2-13 求作用在如图所示宽4m的矩形涵管闸门上的静水总压力P及压力中心c h。
题2-13图2-14 圆弧门如图所示。
门长2m。
(1)求作用于闸门的水平总压力及其作用线位置。
(2)求垂直总压力及其作用线位置。
题2-14图2-15 有一直立的矩形自动翻板闸门,门高H为3m,如果要求水面超过门顶h为1m时,翻板闸门即可自动打开,若忽略门轴摩擦的影响,问该门转动轴0-0应放在什么位置?2-16 如图所示,涵洞进口设圆形平板闸门,其直径d=1m ,闸门与水平面成o 60=α倾角并铰接于B 点,闸门中心点位于水下4m ,门重G=980N 。
当门后无水时,求启门力T (不计摩擦力)。
题2-16图2-17为校核图中所示混凝土重力坝的稳定性,对于下游无水和有水两种情况,分别计算作用于单位长度坝体上水平水压力和铅直水压力。
题2-17图2-18 一弧形闸门,门前水深H 为3m ,α为ο45,半径R 为4.24m ,试计算1m 宽的门面上所受的静水总压力并确定其方向。
题2-18图2-19 直径D =3.0m 的圆柱堰,长6m 。
求作用于圆柱堰的总压力及其方向。
3.1 恒定二维流动的速度场为 ay u ax u y x -==,,其中1=a 秒-1。
(1)论证流线方程为C xy =;(2)绘出C =0、1及4m 2的流线;(3)求出质点加速度的表达式。
3.2 试检验下述不可压缩流体的运动是否存在? (1)xy z y x u z y u y x u z y x ++-=+=+=)(4,2,222(2)xyt u xzt u yzt u z y x ===,,3.3 圆管中流速为轴对称分布(如图),)(22020max r r r u u -=,u 是距管轴中心为r 处的流速。
若已知m r 03.00=,s m u /15.0max =,求通过圆管的流量Q 及断面平均流速。
习题3-3图3.4 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流出,出口流速s m V /13=,如图所示。
求流量及其它管道的断面平均流速。
习题3.4图3.5 直径为150mm 的给水管道,输水管为980.7KN/h ,试求断面平均流速。
[1.59m/s] 3.6 如图铅直放置的有压管道,已知d 1=200mm ,d 2=100mm ,断面1-1处的流速v 1=1m/s 。
求(1)输水流量Q ;(2)断面2-2处的平均流速v 2;(3)若此管水平放置,输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化?(4)图a 中若水自下而上流动,Q 及v 2是否会发生变化?习题3.6图3.7 已知某流场的流速势为)(222y x a -=ϕ,a 为常数,试求x u 及y u 。
3.8 对于xy u x 2=,222y x a u y -+=的平面流动,a 为常数。
试分析判断该流动: (1) 是恒定流还是非恒定流?(2) 是均匀流还是非均匀流?(3) 是有旋流还是无旋流? 3.9 已知流速分布为x u x -=,y u y =。
试判别流动是否有势。
3.10 已知x u x 4=,y u y 4=,试求该流动的速度势函数和流函数。
4-1 在一管路上测得过流断面1-1的测压管高度gp ρ1为1.5m ,过流面积A 1为0.05m 2;过流断面2-2的面积A 2为0.02m 2;两断面间水头损失ωh 为g2v 5.021;管中流量Q 为20l/s ;z 1为2.5m ,z 2为2.6m 。
试求断面2-2的测压管高度gp ρ2。
(提示:注意流动方向)。
题4-1图4-2 如图所示,从水面保持恒定不变的水池中引出一管路,水流在管路末端流入大气,管路由三段直径不等的管道组成,其过水面积分别是A 1=0.05m 2,A 2=0.03m 3,A 3=0.04m 2,若水池容积很大,行近流速可以忽略(v 0≈0),当不计管路的水头损失时,试求:(1)出口流速v 3及流量Q ;(2)绘出管路的测压管水头线及总水头线。
题4-2图4-3 在水塔引出的水管末端连接一个消防喷水枪,将水枪置于和水塔液面高差H 为10m 的地方,如图所示。
若水管及喷水枪系统的水头损失为3m ,试问喷水枪所喷出的水最高能达到的高度h 为多少?(不计在空气中的能量损失)。
题4-3图4-4 如图一管路,A 、B 两点的高差Δz =1m ,点A 处直径d A =0.25m ,压强p A =7.84N/cm 2,点B 处直径d B =0.5m ,压强p B =4.9N/cm 2,断面平均流速V B =1.2m/s 。
判断管中水流方向。
题4-4图4-5如图所示平底渠道,断面为矩形、宽b=1m ,渠底上升的坎高P=0.5m ,坎前渐变流断面处水深H=1.8m ,坎后水面跌落△Z=0.3m ,坎顶水流为渐变流,忽略水头损失,求渠中流量Q 。
题4-5图4-6在水平安装的文丘里流量计上,直接用水银压差计测出水管与喉部压差Δh 为20cm ,已知水管直径1d 为10cm ,喉部直径2d 为10cm ,当不计水头损失时,求通过流量Q 。
题4-6图4-7为将水库中水引至堤外灌溉,安装了一根直径d 为15cm 的虹吸管(如图),当不计水头损失时,问通过虹吸管的流量Q 为多少?在虹吸管顶部s 点处的压强为多少?题4-7图4-8水流通过如图所示管路流入大气,已知:U 形测压管中水银柱高差m h Hg 2.0=∆,m h 72.01=水柱,管径m d 1.01=,管嘴出口直径m d 05.02=,不计管中水头损失,试求:管中流量Q 。
题4-8图4-9如图所示分叉管路,已知断面1-1处的过水断面积211.0m A =,高程m z 751=,流速s m v /31=,压强21/98m KN p =;2-2断面处2205.0m A =,m z 722=,3-3断面处2308.0m A =,m z 603=,23/196m KN p =,1-1断面至2-2和3-3断面的水头损失分别为3m 和5m ,试求:⑴ 2-2断面和3-3断面处的流速v 2和v 3; ⑵ 2-2断面处的压强p 2。