工程流體力學課后習題答案(杜廣生)-資料下載頁
2025-08-10 17:59本頁面
【正文】 13. 解：根據(jù)噴管尺寸的幾何關系，可以求得： 根據(jù)不可壓縮管流連續(xù)性方程：，代入已知參數(shù)，可以得到：，求解方程，可得：14. 解：列11,22緩變流截面的伯努利方程： （1）不計能量損失， ，取 ，則有： （2）即：，（3）設液體 左側(cè)界面的坐標為，由流體靜力學基本方程，得： （4）方程兩邊同除以 ，得到： （5）即： （6） （7）由式（3）、（7）得： （8）由連續(xù)性方程： ，得到： （9）由式（8）得： （10）將式（9）代入式（10）得： （11）解得： → （12）因此，流量為： （13）15. 解：設皮托管入口前方未受擾動處為點1，皮托管入口處為點2，水與測量液體左側(cè)界面處為點3，水與測量液體右側(cè)界面處壓強為點4，水與測量液體左側(cè)界面與靜壓管入口處距離為x。由于在同一流線上，因此，有： （1）根據(jù)靜壓強分布： ，（2），（3） （4）方程（1）中： 則有： （5）方程（3）減去方程（2），得： （6）將方程（4）和（5）代入方程（6）得： (7)則， 代入數(shù)值：31. 解:根據(jù)牛頓運動定律，支撐彎管在其位置所需的水平力等于管道給流體的作用力。零xoy平面為水平面，入口段沿x軸負半軸，出口段沿y軸正半軸，彎頭在原點，建立坐標系。（1）沿x方向的外力有：由入口壓強引起的壓力，和由管道給流體的作用力R的分力，所以有： 單位時間系統(tǒng)內(nèi)流體的動量沿x方向的變化為： 根據(jù)，單位時間內(nèi)動量的變化等于系統(tǒng)所受外力的合力，得到在x 方向上有：=，（流體到彎頭處，x 方向速度從 變?yōu)?，只有y方向的速度了）因此，=+ （1）（2）沿y方向的外力有：由出口壓強引起的壓力；由管道給流體的作用力R的分力，所以，有： 根據(jù)，單位時間內(nèi)動量的變化等于系統(tǒng)所受外力的合力，得到在y方向上有：=，（流體速度從彎頭處的0，變到出口處的速度 ）因此，=+ （2）（3）根據(jù)連續(xù)性方程，有： 可以得到： （3）列出口和入口截面的伯努利方程： 根據(jù)題意，不計損失，；?。粡澒芩椒胖?，有。則方程變?yōu)椋?，計算得到? （4）（5）支撐彎管在其位置所需的水平力的大?。?， （5）聯(lián)立上述5個式子，代入數(shù)值，可以計算得到：，其方向可以通過計算得到，為 。38. 解:假定：忽略流體撞擊的損失和重力的影響，射流的壓強分布在分流前后都沒有變化。欲求平板運動所需的功率，首先由求出射流對平板在水平方向的作用力T，然后根據(jù)計算得到。分析：先假設平板不運動的情況下，流體對平板的作用力。當射流接觸到平板后，將沿平板表面分成兩股射流，如圖所示。由于是平面流動并忽略撞擊損失，射流內(nèi)壓力在分流前后沒有變化，所以，有 （能量守恒）。將速度分解為沿板面方向的分速度和垂直板面方向的分速度。沿著板面方向，流體沒有受力；垂直板面方向，設流體受到的作用力為F。則沿板面方向列動量方程： 垂直板面方向列動量方程：（撞擊后，流體法向速度為0）根據(jù)質(zhì)量守恒，有聯(lián)立以上各式，得到：，根據(jù)牛頓第三運動定律，流體對板面的作用力與流體受到的作用力大小相等，方向相反，即設射流的截面積為 ，則 則： （1）當平板向著射流以等速v運動時，將坐標系建立在平板上，則射流的速度為： 用代替式（1）中的，得：，則在水平方向的分力為：平板在水平方向上等速運動，根據(jù)牛頓第一運動定律，使平板運動施加的力應為：因此，使平板運動所需功率為：由于： 無論平板是否運動，保持不變，因此，可得：結(jié)束，安全工程11
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