发布时间 : 星期五 文章工程流体力学课后习题答案 - 袁恩熙 - 流体力学第三章作业 - 图文更新完毕开始阅读b6085cbff90f76c660371a2c
已知P=19.6kPa, 公式，解得，
V11?2.4m/s, L=0.4m
dd2?50mm H?0.6m ,把数据代入上式
V2=7.3m/s
d=87.2mm
V3=8.065
3=47.57mm
3.19 有一水箱，水由水平管道中流出，如图3.47所示。管道直径D=50mm，管道上收缩出差压计中h=9.8Pa,?h=40kpa,d=25mm。阻力损失不计，试求水箱中水面的高度H。
解：取断面0和断面1，有
2 u1?2gH u2?A12U1?4u1 u2?32gH A2 断面2和断面1得
P2u2u1?? z1? = z2? ?g2g?g2gP122 15H?P1?P240000?9.8??4.08m ?g98004.08H??0.272m
153.20 救火水龙头带终端有收缩喷嘴，如图3.48所示。已知喷嘴进口
处的直径d1?75mm，长度l?600mm，喷水量为
qv?10L/s，喷射高度为H?15m，若喷嘴的阻力损失hw?0.5mH2O。空气阻力不计，求喷嘴进口的相对压力和出
口处的直径d2。
解：由
H??d1242v22g得v2?17.2m/s
2?d2又
qv?v1?4v2
2v22g 得v1?2.3m/s d2?27.21mm
p?g又?z1??2v12g?z2?0??hw?g
2?v22?v1?p??gz2?2?hw?2
?p?9807??0.6?0.5??1000?17.22?2.322???156.0?103N?156kN/m23.21 如图3.49所示，离心式水泵借一内径d=150mm的吸水管以qv=60m3/h的流量从一敝口水槽中吸水，并将水送至 压力水箱。假设装在水泵与水管接头上的真空计指示出现负压值为39997Pa。水力损失不计，试求水泵的吸水高度Hs。
解：由?gHs
3.22 高压管末端的喷嘴如图3.50所示，出口直径d?100mm，管端直径D?400mm，流量qv?0.4m3/s，喷嘴和管以法兰
?39997Pa 得Hs=4.08m
盘连接，共用12个螺栓，不计水和喷嘴重量，求每个螺栓受力为多少? 解：由连续性方程
?D??d? qv????v1????v2?0.4m3/s
?2??2? 得 v2?51m/s v1?3.17m/s
2P1v12P2v2由 把v2?51m/s v1?3.17m/s代入 ????g2g?g2g22 得 PMPa 1?2.043动量方程 ?P1?Pa?A1?0?F??v2?v1??qv 得 F?144KN
单个螺栓受力 F0?F?12KN 123.23 如图3.51所示，导叶将入射水束作180°的转弯，若最大的支撑力是F0，试求最高水速。
解：取向右为正方向，因水流经过叶片时截面积不变，所以流速大小不变 -F0=ρv0A0(-v0-v0)=-2ρv?(D02/2) 即v?2F
??D02
3.24
解：由题意得，取1与2 过流断面，列连续性方程得
22v?1?d1????v?2?2????d2????2? ??列能量方程，得
z?1p?1?v212g?z?2p?2?v222g 其中
z?z
12
设螺栓所需承受的力为F，列动量方程，得
?d1????F?p??1?2??? 已知
2?d2???p2??2???qv?v2?v1? ??2p=300Pa, d1=300mm , v1=2m/s , d2=100mm,把它们代入以上各式，解得
1F=25.13Kn
3.25 水流经由一份差喷嘴排入大气中（pa=101kpa）如图3.53所示。导管面积分别为A1=0.01m2，A2= A3=0.005m2,流量为qv2 = qv3 =150 m3/h，而入口压力为p1=140kpa，试求作用在截面1螺栓上的力。（不计损失） 解：（当P1?140KPa为绝对压力时） 由连续性方程 v1?qv3?qv2q?8.33m/s v2?v3?v2?8.33m/s A1A2由动量方程：
??gqv3v2cos30???gqv2v3cos30???qv1v1??P1?Pa?A1?Fx 得： Fx?1.7KN
（当P1?140KPa为相对对压力时） 由连续性方程 v1?qv3?qv2q?8.33m/s v2?v3?v2?8.33m/s A1A2由动量方程：
??gqv3v2cos30???gqv2v3cos30???qv1v1?P1A1?Fx 得： Fx?2.7KN
3.26 如图3.54所示，一股射流以速度v0水平射到倾斜光滑平板
上，体积流量为qv0。求沿板面向两侧的分流流量qv1与qv2的表达式，以及流体对板面的作用力。（忽略流体撞击损失和重力影响。） 解：由题意得
qv0?qv1?qv2
?Fx???qv1v0cos???qv2v0cos???qv0v0?0
qv00???qv1?qv1?cos?q?1?co?s? v222??F???Fy??Fy???qv1sin???qv2sin????qv0sin?
3.27 如图所示，平板向着射流一等速v运动，推导出平板运动所需功率的表达式。 解：rv?v0?v
qv1?qv下?qv上
?Fx???qv下vrcosa??qv上vrcosa??qv1vr?0
qv11?qv下?qv1?cosaq?s? ?? v上22?1?coa??1?cosa?vrcosa??qv122F??qvsina 得：v1rqv22?1?cosa?vrcosa??qv1vr??F22
平板运动所需功率：
P?Fv??qv1vrvsina??qv1?v0?v?vsina
3.28 如图3.56所示的水射流，截面积为A，以不变的流速v0，水平切向冲击着以等速度v在水平方向作直线运动的叶片。叶片的转角为?。求运动的叶片受到水射流的作用力和功率。（忽略质量力和能量损失）
解：由题意知vr?v0?v?25m/s 设叶片对水流的力分别为Fx和Fy