《流体力学例题》PPT课件.ppt
复习例题,【例题1】半径R，长度L的圆柱体左边是油，右边是水，接触情况如图所示，试求圆柱所受静止流体的作用力。油和水的密度分别为1和2。,解左边受力：水平力：；,垂直力：,右边受力：水平力：,垂直力：,因此，总水平力和总垂直力为。,【例题2】图示中，H=5m，问闸门铰链位置h等于多少时，闸门不会翻倒？,【解】为了使闸门不会翻倒，则闸门上半部分受力F上与下半部分受力F下对铰链的力矩应当为零。因为,按照要求，必须,解得，h1.788(m)需要试算。,【例题3】一股水流以10m/s的速度从直径为5cm的圆管中流出，冲击到相距3mm的两平行圆板中的上板表面，然后沿着径向均匀流出。设水的密度为1000kg/m3，求：1）在离开冲击中心点半径为60cm处的流动速度；2）水对板的 冲击力。,【解】按照连续方程,(2)设水流对板的冲击力设为F，则,故F149.45N。,【例题4】混流器的横断面如图所示，两股水分别从左边两口流入。混合后经右边流出。任何横断面的流动情况与图示断面相同。已知入口高度为h，入口夹角为，水的密度为，混流器宽度为B，入口处的表压为p1，入口处平均速度为v1。出口处压力为大气压，出口处的速度如图：在中心两侧各为h的 范围内速度相等，在 外侧各为h的范围内速 度成线性分布，上下 壁面处速度为零。试确定流体对混流器的总作用力。,解首先，可以求得出口面的流速分布。该速度分布可以写成(以上半部分为例)：,这里，v2是中间流速。根据流量守恒，可以计算出v2：,解得v2(2/3)v1。,接着，使用动量定理：,上面的F表示混流器对流体的作用力，它是流体对混流器的反作用力。化简上式，得到,【例题5】在水箱水面下H=3m处装有一个收缩扩张形的文丘里管嘴，其喉部直径d1=4cm，喉部绝对压强为24.5kPa，大气压强为101.3kPa。渐扩部分的损失假定是从d1突扩到d2时所产生损失的20，收缩部分的阻力可以不计，其他损失不计。如果出口处压强为大气压，水的密度为103kg/m3。试求：(1)喉部的流速；(2)流量。(3)出口的流速和出口截面的直径d2。,解(1)由左侧水面与喉道间建立伯努利方程：,14.615(m/s),(2)流量 0.01836(m3/s),(3)由左侧水面与出口面，得,由于v0=0，化简得：,解得：ve=6.94(m/s)，5.8(cm),【例题6】在汽油发动机吸气过程中，如图所示的汽化器喉部绝对压力为p=88kPa，已知喉部截面面积A=4cm2，环境温度T0=27oC，环境压强为p0=105Pa，试按不可压缩以及等熵绝热可压缩两种情况计算：(1)喉部空气速度；(2)发动机进口的质量流量。,解从外部大气中，引一条流线至汽化器的喉道。(1)不可压缩流的情况下，由伯努利方程，,但是，因为外部大气速度为零，故,(2)如果按等熵条件计算，那么因为流动是绝能的，故流入汽化器后，气流的总温总压不变，因此按等熵关系式，在已知气流在喉道处的静压条件下，直接可以计算处喉道马赫数。,【例题8】一等截面管道接Laval喷管，已知等截面管道的截面积为0.0929m2，在它的出口面处，气流Mach数为0.3，气体的压力和温度分别为0.6895MPa和644.4K。如果Laval喷管中的流动是绝能等熵的，管外气体的压力为0.1034MPa，并且管中的流量已达最大。求：(1)喉部面积；(2)这个流动属于何种工况？(3)出口截面上的气体密度、温度和Mach数。【解答：略】,【例题7】静压为20kpa 的空气以M1=4的超声 速流经图示三角翼，翼型中间最厚处为 0.01m，垂直纸面方向 长度为1m。如果已知 翼型后段BC上的马赫 数为4.45。求整个翼型 表面上所受的阻力D(忽略摩擦阻力)。已知：斜激波表(k=1.4)为：,【解】可以知道，气流在三角翼头部处将产生斜激波。经过斜激波后，气流的参数如下变化：由波前马赫数M1=4及气流偏转角，查表得到气流的激波角、对应的波后气流马赫数M2以及波前波后的压比：,，M23.709，,所以，波后气流的静压为：p229.52kPa，总压为,3017.52kPa。,因为波后仍然是超音速的，因此在翼弦最高点处，将产生膨胀波。由于后翼面BC段的马赫数为4.45。而因为经过膨胀波，气流的总压不变，所以膨胀波后气流的静压为,这样，气流在机翼表面上沿流向的压力合力为：,式中的2表示上下机翼两个面受力。后面是压力面的投影结果。,3.1 密度的液体以体积流量Q1进入填充了海绵体的体积中。液体以两个出口面离开，其一个出门面的质量流量为，第二个出口面的流速为V3，截面面积为A3。试确定海绵体内液体质量的变化率。,3.2 试确定如图所示的贮箱中的油气界面速度。,3.3 假设如图所示的水坝具有静止流体的压力分布和均匀的流速，并忽略粘性效应。试确定为固定闸门所需要的水平力。,3.4 一个1kW的马达，以500rad/s的转速驱动如图所示的电机。忽略所有损失，试确定流量。,
