【正文】 求偏角 ? 及平板受力 F 。 螺栓組 B 受力： 下底 r 處壓強(qiáng)為 ggrhhpp ?? )2( 22210 ???? 下底受總作用力： ?? ???????? 2/0222102/02 46 972))2((2 DDP Nr drggrhhpr drpF ???? 方向垂直向下。 作用在微分面積 dA 上的壓力： 34 dAygg h d ApdAdF p )s i n( ??? ??? 作用在平面 ab 上的總壓力： ?? ?? AA pp AgFF yds ind ?? 由工程力學(xué)知： AyAcA ?? yd 為 受壓面面積 A 對(duì) OX 軸的靜矩 再由 ?sincc yh ? ， cac ghpp ??? 故 ?? AygF Cp )sin( ?? ?Aghc? App ac )( ? 即靜止液體作用在平面上的總 壓力等于受壓面面積與其形心處的相對(duì)壓強(qiáng)的乘積。Vq VWiA iW gdqhAgdvh ??中， 39。22222111 22 Wiiiiii hgvgpzgvgpz ?????? ?? 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)微 小流束過(guò)流斷面 11 和 22 流體的總能量為： gdAvhgvgpzgdAvgvgpz iiWiiiiiiii ???? 2239。 31 首先討論沿 y 方向的質(zhì)量變化。 6．恒定與非恒定流動(dòng) 流體運(yùn) 動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)在每一時(shí)刻都不隨時(shí)間發(fā)生變化，則這種流動(dòng)為恒定流動(dòng)；流體運(yùn)動(dòng)的參數(shù)在每一時(shí)刻都隨時(shí)間發(fā)生變化，則這種流動(dòng)為非恒定流動(dòng)。 工程體力學(xué)考試試卷 30 一．簡(jiǎn)答題（ 30 分） 1．粘性及粘性的表示方法 產(chǎn)生阻抗流體層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力的這種流體的性質(zhì)。 收縮斷面： 流體 在出口后繼續(xù)收縮，至離孔口 1/2 孔徑處，過(guò)流斷面達(dá)到最小 ，如 C 斷面。 流動(dòng)損失分類： 通?？砂ば宰枇υ斐傻酿ば該p失 hf 和局部阻力造成的局部損失 hj。用水力半徑代替 d，臨界雷諾數(shù)為 573。 Re=υd/ν。 雷諾實(shí)驗(yàn)表明： ①當(dāng)流速大于上臨界流速時(shí)為紊流；當(dāng)流速小于下臨界流速時(shí)為層流；當(dāng)流速介于上、 下臨界流速之間時(shí)，可能是層流也可能是紊流，這與實(shí)驗(yàn)的起始狀態(tài)、有無(wú)擾動(dòng)等因素有關(guān)，不過(guò)實(shí)踐證明，是紊流的可能性更多些。 28 內(nèi)部流動(dòng)： 流體在固體壁面的約束下流動(dòng)，如管流或明渠流等，此時(shí)流體要克服阻力做功。 文丘里流量計(jì)： 主要用于管道中流體的流量測(cè)量。 壓強(qiáng)一般選擇相對(duì)壓強(qiáng)要注意方程兩端保持一致。 水力坡度 J： 總水頭沿流程下降的 坡度， J=d hw /dl= dH/dl。 測(cè)壓管水頭： Hp= z+p/ρg。 恒定總流連續(xù)性方程： Q=A1ν1= A2ν2。 根據(jù)邊界情況，可分為三類： 1 有壓流動(dòng) ：總流的全部邊界受固體邊界的約束，即流體充滿流道，如壓力水管中的流動(dòng)。 微元流束和微元流管： 有效截面面積無(wú)限小的流束和流管。 如等直徑管的中間段及水深不變的順直渠道的恒定 26 流動(dòng)均屬均勻流；管道上的擴(kuò)大或轉(zhuǎn)彎處的水流運(yùn)動(dòng)均屬非均勻流。 平均流速 ν： 即假定在有效截面上各點(diǎn)都以相同的平均流速流過(guò)，這時(shí)通過(guò)該有效截面上的體積流量仍與各點(diǎn)以真實(shí)流速流動(dòng)時(shí)所得到的體積流量相同。 有效截面： 在流束中與各流線相垂直的橫截面。 流線 是某一瞬時(shí) 流體上各點(diǎn)的流向曲線 ，在這條曲線上的各流體質(zhì)點(diǎn)的速度方向都與該曲線相切， 同一時(shí)刻，流場(chǎng)中兩根流線不能相交。 因?yàn)橐后w在 ab 曲面的上方，故 Fz方向向下；液體在 a’b’曲面的下方，故 F’z方向向上 。曲面ab 的壓力體是過(guò)曲面的 a 和 b 兩點(diǎn)引垂線到液面所得 abcd 與容器的寬度構(gòu)成的。 Pz=ρgV。可分解水平方向和垂直方向上的兩個(gè)力分別計(jì)算。 作用在平面上的流體靜壓力 圖乘法： 繪制出靜水壓強(qiáng)分布圖（不考慮大氣壓的影響），受壓面積為矩形時(shí)，靜水壓力 P=靜水壓強(qiáng)分布圖面積矩形寬度，作用點(diǎn)通過(guò)壓強(qiáng)分布圖的形心。 位置水頭 ：?jiǎn)挝恢亓恳后w對(duì)某一基準(zhǔn)面具有的位置能量，稱位能。 即 z+p/ρg 為一常數(shù)。為減少毛細(xì)現(xiàn)象所造成的誤差，采用一根內(nèi)徑為 10mm左右的直玻璃 管。 hv 稱為 真空高度 。可由壓強(qiáng)表直接測(cè)得，又稱計(jì)示壓強(qiáng)。 等壓面： 在流體中，壓強(qiáng)相等的各點(diǎn)所組成的面。 1 流體靜壓強(qiáng)的方向與作用面相垂直，并指向作用面的內(nèi)法線方向。 質(zhì)量力 ： 指作用在流體某體積內(nèi)所有流體質(zhì)點(diǎn)上并與這一體積的流體質(zhì)量成正比的力，又稱體積力。在流體力學(xué)中，總是先研究理想流體的流動(dòng)，而后再研究黏性流體的流動(dòng)。高壓下，流體的 黏性隨壓強(qiáng)升高而增大 。 流體具有內(nèi)摩擦力的特性。通常把氣體看成是可壓縮流體，即它的密度不能作為常數(shù)，而是隨壓強(qiáng)和溫度的變化而變化的。 流體壓縮性用 體積壓縮系數(shù) k 來(lái)表示。 解： （ 1） 2 3 10xy x y? ? ? ? ? 此流動(dòng)無(wú)旋，存在勢(shì)函數(shù) ? 。 解：根據(jù)壓強(qiáng)平衡微分方程式： （ 1 分） 單位質(zhì)量力： （ 2 分） 在液面上為大氣壓強(qiáng)， 代入（ 1 分） 由壓強(qiáng)平衡微分方程式，得： 18 （ 2 分） （ 2 分） 任意點(diǎn)： （ 4 分） 代入自由面方程得： p 與淹深成正比。（ 28825 /g N m? ? ）（ 20 分） 3. 不可壓縮平面流動(dòng)的流函數(shù)為 2 3 10xy x y? ? ? ，試判斷是否存在勢(shì)函數(shù)，如果存在，求其勢(shì)函數(shù)。 三．計(jì)算題（共 3 小題，共 50分） 1． 如圖所示，有一盛水的開口容器以 16 的加速度沿與水平成 30186。 A. 流動(dòng)是無(wú)旋的； B. 必須是平面流動(dòng)； C. 必須是無(wú)旋的平面流動(dòng)； D. 流線是直線的流動(dòng)。 3．在研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，按照是否考慮流體的粘性，可將流體分為 ( )。表壓251 0 .1 3 1 0 /Mp N m?? ， 3hm? 。 連續(xù)介質(zhì)假說(shuō) —— 將流體視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，流體質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)參量是空間坐標(biāo)和時(shí)間的單值和連續(xù)可微函數(shù)。（ 3分） 微元控制體 —— 根據(jù)需要選取的具有確定位置和形狀的微元流體。若不記管嘴內(nèi)的液體和管嘴本身的重力，試求管嘴上螺栓群共受多大的拉力？（ 20 分） 3．如圖所示為一文丘里流量計(jì)，起作用的是漸縮管段，氣體流動(dòng)方向如圖，已知?dú)怏w密度 3/ mkg?? ， 1－ 1 和 2－ 2 截面直徑分別為 600mm和 400mm， U 型管內(nèi)水柱高度為 h=45mm，試計(jì)算體積流量（忽略損失）。 三．計(jì)算題（共 3 小題，共 50分） 1． 如圖所示，一灑水車等加速度 a=，求水車內(nèi)自由表面與水平面間的夾角 ；若 B 點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)前位于水面下深為 h=，距 z 軸為 xB=－１ .5m，求灑水車加速運(yùn)動(dòng)后該點(diǎn)的靜水壓強(qiáng)。 ＜ vcr ； B. vcr39。 s/m B. N 6． 流動(dòng)有勢(shì)的充分必要條件是 ( )。 。 3．某點(diǎn)的真空度為 65000 Pa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?，該點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)為： A. 65000Pa； B. 55000Pa； C. 35000Pa； D. 165000Pa。 VVqF vx ???? ?? )](c os))[((4 2 uVuVuVdF x ????? ??? )122()1220( 22 ??????? ? ? 射流對(duì)葉片沖擊力為 ，向右。 ?? xf ； Cxf ?)( ；令其為 0，則： 22 22 yxyyx ???? 五．解： （ 1）列 x 方向動(dòng)量方程： )c o s( VVqF vx ???? ?? )c os(4 2 VVVdFx ?? ??? )122( 22 ?????? ? ? 射流對(duì)葉片沖擊力為 ，向右。0,2()。 三．如圖，在流場(chǎng)中取一 固定的平行六面體空間，邊長(zhǎng)分別為 dx 、 dy 、dz ，中心 A 點(diǎn)之速度分量分別為 xV 、 yV 、 zV ，密度為 ? 。 五． 水射流以 20 sm/ 的速度從直徑 mmd 100? 的噴口射出，沖擊一對(duì)稱葉片，葉片角度 ?45?? ，求： （ 20 分） 1． 當(dāng)葉片不動(dòng)時(shí)射流對(duì)葉片的沖擊力； 2． 當(dāng)葉片以 12 sm/ 的速度后退而噴口固定不動(dòng)時(shí)，射流對(duì)葉片的沖擊力。 4．動(dòng)量修正因數(shù)（系數(shù)）的定義式 0? =（ ）。 1 工程流體力學(xué)考試試卷 一． 解答下列概念或問(wèn)題 （ 15 分） 1． 恒定流動(dòng) 2． 水力粗糙管 3． 壓強(qiáng)的表示方法 4． 兩流動(dòng)力學(xué)相似條件 5． 減弱水擊強(qiáng)度的措施 二． 填空 （ 10 分） 1