工程流体力学试题
更新时间:2024-01-25 03:25:01 阅读量: 教育文库 文档下载
南京工业大学 工程流体力学 试题(A)卷(闭)
2010--2011 学年第 二 学期 使用班级 安全0901-03 班级 学号 姓名
1、一根直径为d1 = 0.1m的水管垂直放置,在上方转90°弯后立即收缩成直径为d 2 = 0.05m
喷口,水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2 =20m/s,忽略一切损失,试计算低于喷口h = 4 m处水管截面上的压强p1。
2p1v12p2v2?z1???z2??2g?2gv1d1?v2d2p1102202??4?解:v1?0.1?20?0.05 98072?9.8072?9.087v1?10m/sp1?3.78?105Pa 2、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为 p = 106Pa,H = 3m,管嘴大小口直径 D = 5cm,d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F。
v1D?v2d 解:连续性方程:v1?5?v2?1
v2?5v1p1?p??H静力学基本方程p1?106?9807?3
?10.3?105p12v12v2???2g2gv1225v1210.3?105伯努利方程 ??98072?9.8072?9.807v1?9.26m/s
qV?11?D2v1???(5?10?2)2?9.26?1.82?10?2m3/s 44 动量方程
?qV(v2?v1)??F?p1A1?F1F?10.3?105???25?10?4?1000?1.82?10?2?4?9.26
4F?1346.9N3、一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水,设排放时间t与液面高度h,重力加速度g,
流体密度ρ,粘度μ等参数有关,试用量纲分析法
(1)取h, g,ρ为基本量,求包含时间的无量纲量Π1 ; (2) 取d, g,ρ为基本量,求包含粘度的无量纲量Π2 。
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解:f(d,t,h,g,?,?)?0
n=6
(1)取h, g,ρ为基本量
?1?hagb?ct111MTL?L(LT)(ML)T0?c1
0??2b1?1 b1?1 2000a1?2b1?3c1
0?a1?b1?3c1 a1??1/2
?1?gt h(2)取d, g,ρ为基本量
?2?dagb?c?222MTL?L(LT)(ML)MLT000a2?2b2?3c2?1?1
0?c2?1 c2??1 0??2b2?1 b2??1/2 0?a2?b2?3c2?1 a2??3/2
?2?d?3/2g?1/2??1? ??2??d3/2g2
4、四. 图示一对称臂洒水器,臂长 l?0.25m, 喷咀面积A =0.93cm, ? = 45?。从中心
管流入的总流量qV =5.6×10-4m3/s。若不计损失,求(1)若不让其转动应施多大力矩M;(2)不加力矩时喷管的转速n。
(1)保持不动
M?2vcos?l?qV?05.6?10?45.6?10?4??2??cos45?0.25?1000??422?0.93?10?0.298N.m
(2)不加力矩时的转速
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2(vcos???l)l?qV?0qVcos45???l)l?qV?02A 5.6?10?4?cos45???0.25?0?42?0.93?105.6?10?4?cos45????8.5s?1?40.25?2?0.93?10?n??60?81.4r/min
2?5、如图所示的抛物线闸门,宽度为b,铰接在B点上,建立如下坐标系后,抛物线闸门断面的方程为y=H-4x2。
1.求流体作用在闸门上总压力的水平分力Fx大小;(4分) 2.求流体作用在闸门上总压力水平分力Fx的作用中心hD;(4分) 3.求流体作用在闸门上总压力的竖直分力Fz大小;(4分) 4.求流体作用在闸门上总压力竖直分力Fz作用中心xD;(4分) 5.维持闸门平衡所需的F。(4分) 2(
2 y?H?4x解:抛物线方程
H?H2bHb?(1)水平分力的大小Fx??hcAx?? 221?b?H3JH2H(2)水平分力压力中心hD?hc?c??12 ?HhcAx23?H?b2(3)垂直分力的大小Fy??Vp??Ab?(4)抛物面面积 A???dxdy??DH/2?bHH3H?4x2
0dx?0dy?HH/3
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1HH抛物面形心x???xd??AD31HH y???yd??AD3?H/20xdx?dx?H?4x20H3H dy?48?H/2H?4x200H4 ydy?45H4H3HH3H竖直分力必然经过形心(,),xD?
454848(5)合力?F?Fx2?Fy2?维持闸门平衡的力
?Hb69H2?4H
FH?Fx(H?hD)?FyxDF??bH2(24?H2)144
合力与y轴夹角tg??Fx3F?H sin??x? Fy2?F
如图所示矩形敞口盛水车,长2L(m),高h=2L (m),静止时水深h1=L (m)。重力加速度为g(m/s2)。求水刚好不溢出时,盛水车的加速度a的大小。(5分) a
h=
2L h1=L A 2L
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解:自由面方程为:ax+gzs=0, 水刚好不溢出时, zs(x=-L)=h-h1,因此,-a(-L)/g=2L-L,即a=g。
五、如下左图所示,水由水箱1经圆滑无阻力的孔口水平射出冲击到以平板上,平板封盖着另一水箱2的孔口,水箱1中水位高为h1,水箱2中水位高为h2,两孔口中心重合,且d1=d2/2,当h1已知时,求h2高度。(10分)
h d 1 1 d h 2 2
六、如上右图所示断面突然缩小管道,已知两段面的直径分别为d1(mm),d2(mm),且d1=2d2=2d,流量为Q(l/s),水银比压计读数h(mmHg),水与水银的密度分别为ρ1、ρ
2,求从
1-1断面流经2-2断面的能量损失hw。(10分)
如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。水从一容器通过锐边入口进入管系,局部损失系数为0.5,钢管的内径均为d(m),水在钢管内流动的沿程损失系数为λ,用水泵保持稳定的流量Q(m3/s),水与水银的密度分别为ρ1、ρ2,若在给定流量下水银差压计的示数为H(mm)。
1.计算水通过阀门的局部损失系数;(4分) 2.计算阀门前水的计示压强。(6分)
h(m) 南京工业大学 第 5 页 共 5 页 3h(m) H(mm) 水泵
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