工程流体力学复习题及答案(3)

0.5

0.125 4

原型雷诺数为：Ren=6.0×0.5/0.0000157=191082.8>50000

所以气流处于阻力平方区，（可采用粗糙度较大的管道），则阻力平方区的最低雷诺数为50000 则：相应的模型气流出口速度Vm为： Vm×0.125/0.0000157=50000 Vm=6.28m/s 流速比尺为：

6.0

0.955 6.28

若在模型内测得某点气流速度为3.0m/s ,则车间相应点的速度为： Vn=v =3.0×0.955=2.87m/s

6、经分析可知，此流动的主要作用力是重力，所以决定性相似准数为付鲁德准数。由付鲁德模型律可知：

vnv2

F n F m m；

lngnlmgmEun Eum,

pn pm

;22

vn vm

2

2vnln

由付鲁德准数相等推理得：2 ;

vmlm

所以：vn

ln vm 0.76 3.04m/s lm1

22

pn vnvnl

由欧拉准数相等推理得： 2 2 n

pm vmvmlm

由：F p l2

223

FN PNlnlnlnln

2 2 3

FM Pmlmlmlmlm

3ln

所以：Fn 3 Fm 163 4 16384N

lm

7、建立下图所示的坐标，水流方向如图所示：

U1，P1

Y

O

X

① 当水流不动时：

P1=P2=172kN/m

设Fx,Fy为水流作用于弯管的分力，如图

2

Fx p1A1 P2A2cos600

X方向： 172

1600213002

3.14 () 172 3.14 () 0.5 4100041000

42.5kN

0 P1A1sina60

Y方向：Fy

=0-172×1/4×3.14×（300/1000）2×0.86 =-10.5kN 对弯管的合力：R

Fx2 Fy2 43.8kN

方向为：a=arctan（Fy/Fx） =14

② 当有流动时： 由连续性方程得： 解得：u1

121

d1u1 d22u2 0.876 44

3.2m/s u2 12.4m/s

忽略阻力，应用伯努利方程，列1-1,2-2断面的方程：

p1

2

u12p2u2 2g 2g

带入数据解得：P2/r=10.2H2O=10.2×9.8=100Kn/m 列动量方程： X方向：p1A1

p2A2cos600 Fx Q(u2cos600 0）

2

带入数据得：Fx=42.4kN

同理：y方向：Fy P2A2sina60代入数据解得：Fy=15.2Kn 合力为：R=

Q（u2sina600 0）

Fx2 Fy2

=45.1Kn

方向为：a=arctan（Fy/Fx） =19.7

8、解：

h rsin450 2m

oc h 2m

11

hrhb 2 9.8 2 4 39.2kN22

1111

Fy rb( 3.14r2 hh) 9.8 4 ( 3.14 22 22 22.3kN

8282

Fx

F Fx2 Fy2 45.1kN

9、①Q

1502

uA2gH 0.82 3.14 ()2 10 5 0.0161m3/s

4100

②孔口与管嘴出流流动时，在出流管嘴内形成以真空区域主要原因是：流体具有粘滞性，流体质点流动时存在惯性，流线不能发生直接拐弯，只能是光滑的曲线因此靠近水箱一侧管嘴内壁形成真空。 ③L=（3—4）D=(3—4)×50=150—200 mm 10、建立如图所示的坐标：

设平板对水流的冲击力为R（方向与x轴正方向相同），如图中所示： 射流出口速度：v0

Q4Q

2

d0 d024

由于平板是光滑的，所以仅有法向力，由动量方程（x轴方向）得： R=流出动量-流入动量 =

0 Q0( V0sin ） Q0V0sin

4 Q02sin =2

d0

所以平板所受冲击力大小与R相等，方向相反。 由连续性方程可得：Q0=Q1+Q2-------①

由于射流是水平方向，且置于大气中，所以压力能不变，能量损失不计，由能量方程得：

22v0v1v2

2，得v0 v1 v2 2g2g2g

平板切线方向（y轴方向）无摩擦力， 即；0=（ Q1v1 化简得：Q1

F 0满足动量守恒；

Q2v2） Q0v0cos

Q2 Q0cos ------------②

1

Q0(1 cos ） 21

Q2 Q0(1 cos ）

2

联立方程①②解得：Q1

11、选取水平面为截面1-1，出口处为断面2-2，由伯努利方程知：

222v0p2v12v12v2lv12lv2

z1 z2 A B

2g 2gd12gd22g2g2g

p1

2

v1d21

连续性方程可知：v1A1 v2A2 所以 2

v2d14

2v1v124v1250v12504v12

10 0 0 0 0 0.01 0.01 0.3 0.2

2001002g2g2g2g2g10001000

所以

所以v1 1.51m/s,所以v2 4v1 6.04m/s

112002

Q A1V1 d12v1 3.14 () 1.51 0.047m3/s

441000

(这些材料来源于本人平时学习的相关问题，本人认为对学习考试有一定用处，分享出来以供广大学子学习

使用。 整理了一天，逐字逐句的手打，无任何复制粘贴，内容可能存在错误，忘广大读者给予指正，谢谢！)