工程流体力学(水力学)闻德第五章-实际流体动力学基础课后答案教材.docx

工程流体力学国德课后习题答案第五章实际流体动力学基础51设在流场中的速度分布为%=2ttx=Ny,为实数，F1.>0t试求切应力5、%和附加压应力p3P1.以及也应力、0=O解：W"，C西I,-C“，P,=-2f=-4«/P、=-2k=4a,xCyPi=P+P,1.=P-4".Py=P+p=p+4.5-2设例51中的下平板冏定不动,上平板以速度V沿X轴方向作等速运动（如图所示）,他于上平板运动而引起的这种流动，称柯埃梯（Coucuc）流动.试求在这种流动情况下，两平板间的速度分布.（谓将包=O时的这GX一流动与在第一章中讨论流体拈性时的流动相比较）解：将坐标系小轴移至下平板.则边界条件为y=O.uv=U=O;y=h.“=v-由例51中的（11）式可得=A-互包1-工）2dxh当包=O时，m=Zv,速哎U为之成分布，这种特殊情况的流动称简的柯埃梯流动或d简单剪切流动,它只是由于平板运动,用干流体的粘滞性带动流体发生的流动.当虫HO时.即为一般的阿埃梯流动.它是I1.1.简单柯埃梯渔动和泊萧叶流动胜加而成.dx速度分布为d=-±"）（2）Vhhh式中，=一（一半）（3）2vv当p>0时，沿在流动方向压强减小，速度在整个断面上的分布均为正值：当?<0时，沿流动方向压强增加，则可能在伸止壁面附近产生例流，这主要发生0一1的情况.5-3设明柒二维均匀（层流）流动，如图所示。若忽略空气阻力，试用纳维一斯托克斯方程和连续性方程，证明过流断面上的速变分布为q=4six（2zj-z?）,单宽流域2mrgh'.q=i7s%.耨：(I)因是恒定二维流动.*=与=*=%=”，4=0,凡=0.由纳维斯托克斯方程和连续性方程可知-1÷-=-1=*。PCXPCZPCZCX£=gsiw,/.=-f>cosq.因是均匀流,压强分布与X无关，坐=0、因此.纳维x斯托克斯方程可写成gsin6+K-1=0,-gco$-1.-=0pz因”,只与2方向有关，与X无关，所以偏微分可改为全微分，期gsinq+里色乂=0.积分得包1=&sin®2+Cr(1.x*dz“r=-sin二'+Cz+Cr,当z=O,H1=0；1.2-=0,得2'dzC1=sin<.C,=O,ux=-sin0z'+sinz.ut-sin(2z-z2)m22m(2)q=1.dr=sin(2r-z2)dz=sin(r'-)=r,-snq.%u2m2m33m5-4设有两艘推得很近的小船，在河流中等速并列向前行帙，其平面位置，如图a所示.(I)试间两小船是越行越靠近,甚至相碰撞,还是越行越分黑.为什么？若可能要加碰撞，则应注意，并事先设法避免.(2)设小船靠岸时,等速沿直线岸平行行驶,试问小.铅是越行越靠岸，还是越离岸，为什么？(3)设有一圆筒在水液中其平面位置如图b所示，当即筒按图中所示方向(即顺时针方向)作等角转速旋转，试向圆筒越流,越,靠近。恻，还½cra,为什么？价：(1)取一通过的小船的过流断面，它与自由表面的交线上存点的Z+-1.+上应rg2g相等现两船间的流线较密，速度要增大些，压强要战小些，而两小船外恻的压强相对要大一些，致使将两小船推向舔近，越行越靠近，共至可能要相此报，犷先应注：,并设法避免、预防。<2>小船城岸时，越行越野近岸，理由基本上和上面(1)的相同。(3)因水流具有拈件.圆筒施施后使沈。测流速增大.乐强破小.致使越流越就近。侧.1.s为管轮处的最大流速.试求断面平均流速V(以"E表示)和动能修正系数值.解；设"=一，7V=3=吟=1>2P(VM(/K=0867k蝌)=：叱(赳2叱)My=2*点焉)ow,(1.4«=3=1.058V3A5-6设用附有水银压空计的文丘里管测定做斜管内恒定水漉的流量，如图所示.已如diMMOtn,d2=O.O5m,压差计读数4=O.O4m,土丘里管流状系数“=0.98,解：由伯努利方程得环正+丝1.z,+三+小PS2gpg2g用连续性方程褥v1.=()2v2=()2vj=O.25v2由压差计得p1.+>(r1.-z2+h)=P2+pgz+pt1.,g(H区E=W试二理也=四二%PSPS'pgPz/).入、/3600-1000、，“，Q+马)一(JZJ=(-)t=12.6/PgPR将式(2)(3)代入(1)得P,zP,xV-V-V；0.0625V；0.9375v；(.+)-(,+-1-)=-1.=-s-=-Pg'Pg2g2g2g2g2g但吐ms=3246ms0.9375=v,=-xO.O52×3.24611=6.37X1.OJm%44Qi=fQ=0.980=6.24×IO-1m,s5-7设用一附有水银压差计的文丘里管测定铅垂管内恒定水流流出,如图所示.已知rf1=O.IOm.4=0.05m.压差计读数r=0()4m.文丘里管流量系数=0.98,试求流盘。.请与月越56、例54比较,在相同的条件下,流量。与文丘里管做斜角是否有关.解：与习题5-6的解法相同,结果亦相同,（解略）.它说明流贵0与忸斜角无关.5-8利用文丘里管的喉道负压抽吸基坑中的积水，如图所示.已知d=50mm,小=100nun.ft=2m,能力损失略去不计,试求管道中的流*至少应为多大,才能抽出塞坑中的积水.解：对过流断面11、22写伯努利方程，得PS2g2gPy,V,2-V2Q216168行11.IMQC2晟一=孩前）=毓F一而）2419。当a<-时,积水能被抽出,则Pg-124190'<-2Q>'s=0.0127m7s,所以管道中流量至少应为O.OI27m%.Ir5-9密度为860kg1n,的液体，通过喉道直径小=25OnIm的短渐扩管揖入大气中，如图所示。己知渐扩管排出口直径小=75Omm,当地大气压强为92kPa,液体的汽化压变（绝对压强）为SkPa,能我损失略去不计，试求管中流愤达到多大时,将在喉遒发生液体的汽化.解：对过流阍而11.2-2写伯努利方程.P1.2?_+2£Pg2gPg2gPi-Pt=y('T-v>等Wx6x5(备-备MI616F词)=（92-5）1.Os=1.762522Q=O7O3nfs管道中流最大于0703m%时，将在喉道发生液体的汽化.5-10设一虹吸管布置，如图所示.已知虹吸管直径d=1.50mm,喷嘴出口直径小=5Omm,水池水面面枳很大，能量损失略去不计。试求通过虹吸管的流ItQ和管内A、B、C,。各点的压强值.解：对过流断面1-1,2-2写伯努利方秆,可行4+0+0=0+0+工2gvj=8.85ms.Q=("tv=-×().()52×8.85n7s=().0174n's由连续性方程得va=vb=vc=v11=y,<4f=8.85×(一)2m=0.983msd150丛=00493m2g2x9.821=21=21=2g2g2g对过流断面I、AA写伯努利方程，可得4+0+0=3+正+0,0493PgP=9.80,×(4+3-0.0493)Nm2=68.12kNm'1.111.E,nWP11=).48kNnr,pc=-2O.O8kNm2,p1.,=38.72kNm25-11设有一实验奘置,如图所示.已知当闸阳关闭时，点A处的压力表读数为27.44x1.O4Pa（相对压强：闸阀开启后.压力表读数为5.88X1.a1.Pa：水管直径d=0.01.2m.水箱水面面积很大,能信损失略去不许，试求通过圆管的流hiQ解：由题意对，水箱高僮是'A.对过流断面I-1.2-2,写伯努利方程可轩:PS2+0+0=0+PgP&2g27.44XIO15.88XIO49.8x10'_9-8×i'2x9.8V=20.77WSQ=Av=-×().0122X20.77m%=2.35×IO,n,s45-12设有一管路，如图所示。己知八点处的管径小=0.2m,压强/,A=70kPa;8点处的管径t=0.4m,ipa=40kPa.流速ITf=Im/s：八、8两点间的高程至4z=Im,试判别人8两点间的水流方向，并求出其间的能破损失儿-a。解：VA=(，)«=(瞿F1.11Vs=4ms,+yk=+5-+.4<02pg2gpg2g7O×IO,42.4.O×IO5I2,9.8×102x9.89.8×102×9.87.14+0.82=1+4.08+0.05+Ii,0wa=2.83mH2O水流由A点流向B点。5-13一消防水枪，从水平线向上恸角«=30。.水管直径力=15Omm,喷喷直径d1=75mm.压力去M波数为0.3X1.013X1.'Pa,能量损失略去不计，且假定射流不裂碎分散。试求射流喷出流速VJ和喷至处高点的高度H及其在点诲点的射流直径扇.(断面1*1,2-2间的商程差略去不计，如图所示。)解：对过流断面1-1、2-2写伯努利方程，略去两断面间高程差0+&+-=o+o+-Pg2g2g2×O.3×1.OI3×1.(1()=6().78.v,=8.05n由自由落体公式得=邑=5Sinj=(8.05XSin3。Km=。皿2g2g2x9.8(1.-/=J,=I-=-d、=J!×75mn=8().59nn=8.Icmyv3'yv2cos«Vcos305-14一铅垂立管,下端平顺地与两水平的平行园盘间的通道相联，如图所示.已知立管直径d=50mm,Ia盘的半径K=(13m,两相盘之间的间隙J=1.6mm,立管中的平均流速V=3ms,A点到下圆盘顶面的高度，=Im.试求A、B、C、。各点的压强值，能破损失福略去不计，且假定各断面流速均匀分布。解：由连续性方程得(I2Va=IkRSvd4d'0.05'X3,cu,vn=-=m/s=1.95nvs“8R<58×0.30.16vc=2vo=2×1.95nVs=3.9OnVS.vb=0由伯努利方程得：Po=O.P<11g(三厘)2gRQO2_IQS2Pc=981.05<-)Pa=5.70XIO3Pac2x9.8v'1952p=Pfi-=9.8×10,×-Pa=1.90O1Pab2g2x9.8P=-(21j2o)4/7j=9,8x10(3,)R)4Pa=1.24XIO4Pa5-15水从铅垂立管下端射出，射流冲击一水平放置的圆盘，如图所示.己知立管直径D=50mm.圆盘半径=150mm,水流离开01盘边缘的厚度5=Imm,试求流量。和水银压差计中的读数-能量损失略去不计,且线定各断面流速分布均匀.解：设立管出口流速为q,水流卷开圆盘边缘的流速为I，”根据连续性方程得D-v1=2115v,由伯努利方程得D2viO.O52v,8-8×().15×O.(X)1=2,081A。+”。+*4苧v1.=4.20m.sQ=-DV1=-×0.05j×4.2m's=8.25×1.(,ns44水银压差计反映盘面上的驻点压强"，即P一=PHtgAh=P+1.5*g+MipgPg2g",pg,cv1.1u0(2.08×4.20)2,.A=-(1.5+-*-)=1.5+-Im=0.4m(A")g2g1262x9.85-16设水流从左水箱经过水平串联讨路流出，在第二段管遒有一半开的闸阀，管路末端为收缩的网椎形管嘴,如图所示.已知通过管道的流量Q=OQ25m%、第一、二段管道的直衿、长度分别为di=C5m、1.=25m40=O125m,2=10m,管嘴直径由=().1.m.水沱II水箱进入管道的诳门局部损失系数0=0.5.第一管段的沿程损失系数S=6.1,第一管道进入第：管道的突然收缩用部损失系数5=0.15,笫：管段的沿程损失系数S=3.12,闻阀的局部损失系数5=2.0,管嘴的局部损失系数S=0.1(所给局部损失系数都是对局部损失后的断面平均速度而言).试求水箱中所需水头，并绘出总水头线和测压管水头线，解：对断面00.3-3写总流伯努利方程,得“+0+0=0+0+也+k(I)M=渥+,*+金方品*097瞪(3)2g。片Q片411411=。一AQ.4×0.02511×0.152m=1.41m,4O.O2511×O.I252m/s=2.()4nVs。404O.O25,1.o,v,=-11vs=3.18mAynJ；11×O.将有关已知但代入<3),(2)式，得，=2.35m速度水头：1.412-1-二，2g2×9.8m=O.IOm.二=2，"m=0.21.m,=,"8m=O.52m2g2×9.82g2×9.8<.I41损失水头：ft1.1.=<1.1.-i-=0.5-m=0.05m,'2g2×9.8'=6,x三8m=062m1.i2=j2=0.03m.hn=c=0.66mm=£=042m,hj4=().()5m校核：v*31K*=年+w0,=+0.05+0.62+0.03+0.66÷0.42+0.05)m=2.35m总水头线和测压管水头线分别如图中实战和虚畿所示。5-17设水流在宽明条中漉过闸门(二维流动),如图所示.已知，=2m.=0.8m.若不计能果损失，试求单宽"=Im)流Mg,并绘出总水头线和测压管水头战,解：由伯努利方程得2+0+汇=0.8+0+至(1)2g2g由连续性方程褥2创V1=0.8fijV,(2)联立解<1>(2)式得1.2仓位9.8=0.841，；.p,=5.29ms.v1.=0.4×5.29ms=2.1.2ms=vi=2×1×2.1211r=4.24m2g-m=O.23m.2,9.8V?5.29,2,9.8m=1.43m总水头线，测压管水头线分别如图中虚税，实线所示,Pg2gP2=9.8×10,(3.7()2-9.4722×9.8-0.4)Pa=-41.92×10'Pa5-18水箱中的水通过一铅重渐扩管满流向卜泄去，如图所示.己知高程q3=0V2=0.4m.V1=0.7m.直径通=50mm.由=XOmm.水箱水面面积很大,能贵损失略去不计,试求真空表M的读数.若&不变.为使真空表读数为零,试求力应为多大.口空表装在=0.4m断面处.解：vj=2a>(?,?3)2fi'P.80.7nVs=3.7()nsV2=('FV,=(黑尸？3.70ms9.47nVs,对2、3断面列能量方程n.9.472_3.70:0.4+=0+0+真空改谈数为41.92X1，Pa为使8=0,HJ对2、3断面列能M方程X().08m=OK)99m=99mn0.4+0+-=0+0+,21=Z1.-o.4.=2.4211s2g2g2×9.8因(h>G,所以应改为渐缩形铅并管，才徒使真空表读数为零，5-19设水流从水箱羟过铅乖陵管流入大气，如图所示。已知管径d=常数，H=常数<10n,水箱水面面枳很大，能球损失略去不计，试求管内不同人处的流速和压强变化情况,绘出总水头线和测压管水头线.并指出管中出现负东真空的管段.解：(1由总流连续方程可知,管内不同力处的流速不变.管内波速I，可由总液伯努利方程求得.对过流断面00、1-1写伯努利方程可得/7+0+0=0+0+-,v=y2H(2)对过淹断面22、00写总流伯努利方程可得(H-h)+-+-=0+0+-PR2g2gP2=-Pg(H-Ii)因为H>h,所以汨货侑的相对压强值，出现真空。管内不I可/.处的直空度爪变化规律如图点划线所示.(3)对。-0'轴卷出的总水头戏和测压管水头践，分别如图中实践和虚线所示,5-20设有一水泵管路系统，如图所示。己知流瑙。=IO1.m抽,管径d=150num管路的总水头损失儿s=25.4mHq,水裒效率=75.5%,上下两水面高差人=102m试求水泉的扬程和功率几解：Hm=102+九1.,=(IO2+25.4)m=127.4m八n.9.8×10'×-×127.4N="QHd=幽Qkw=46.39kW0.7555-21高层楼房煤气立件布置，如图所示.8、C两个供煤气点各供应。=0.02m¼的煤气：.假设煤气的密度O=O.6k助n',管径d=SOmm,压强损失八8段用3。胃计算，BC*»段用计券，假定C点要求保持余压为3(X)Pa试求A点酒精(p.=O.8×IO,kgm,)面应有的高差儿空气密度外=1.2kg11价：vc=fX").11Vs=10.19m,VA=20.37m/scA7乃(005)-Ac对过流断面A、C写气体帕努利方程可得PA+3+(p.,g-PJ)(2j-z1.)=P;,+PR箝>ui-22g2g(20T7)'(IOI9)29.8×8×+0.6×+(1.2-0.6)×9.8×60=300+0.6'225-22矿井竖井和桢向坑道相连,如图所示.登井高为200m.坑道长为3(X)m,坑道和竖井内气温保持恒定1=15匕.密度P=1.1.8kgm3,坑外气温在早晨为5。a=1.29kgm5.中午为20C,仆=1.1.6kg'm,.试问丫晨、中午的气流方向和气流速度V的大小.假定总的2I损失为9pg=90三。解：设早晨气流经坑道流出竖井则9"0,g)"=P&2+9pR=2g2g»(1.29-1.18)×9.8×200=10×1.18×-,v=6.0511Vs2设中午气流经竖井流出坑道则(P&-P.GH=IOp,?-2g(1.18-1.16)9.8×2=101.I8-.v=2.58m2上述假设符合流动方向.5-23揭炉省块器的进【I处测得烟气负压加=10.5mmHQ,HE负压的=2OmmH©如图所示。如炉外空气密度必=1.2kgm烟气的平均密度,=0.6kgm两测压断面高差，=5m,试求烟气通过省煤器的压强根失.解：出气体伯努利方程得-。泌-Sag-PnH=-pifih2+PttPw=p1.(¼-1)-(A-Pg)H=9.8X10'(0.02-0.01()5)-(1.2-0.6)×9.8×5Pa=63.7Pa5-24-烟囱直轻d=1.m,通过烟气阮Q=1762kNh烟气箔度=0.7kgm周围气HV2体的密度0,=1.2kgfm1.烟囱压强损失用=0.0352908计算，烟囱高度，如图所d2g示“弃要保证底部(断面1.1.)负也不小于IO1.IImHQ,烟囱高度至少应为多少?试求？高度上的压强.V为烟囱内烟气速度.解;,=2=9.&纥£,ms=908msgA3600×0.7×9.8×X列1-1.2-2断面气体努利方程p1.+(paR-pg)H=0g=一+P,2g-9.8×1.0j×0.01.+(1.2-0.7)9.8/=0.79.8+0.035x×0.7×9.82×9.812×9.8/=32.61m.烟囱高段，应大于32.61.m.对经过M的过流断面、出口断面写气体俏努利方程可得V2HV2I+Pg+(1.2-07)xgX5=/邛丞/-×0.035X××().7X9.8-(1.2-0.7)X9.8Pa=-63.42Paw|_212×9.82525设绘制例510气流经过烟囱的总压践、势压战和位压线，价：例5-10的姻囱如题5-25图所示,经a过流断面的位压为(pxg-P1.iVi=(1.29.8-0.60×9.8)×50Pa=294Pav-S72'(“段压覆损失为9pg=9×0.6X9.8X2-Pa=88.34Pa2p2×9.85cd段也强损失为20Pg=20×5.9Pa=196.98Pa2g2x9.8动压为Pg二二5：XPa=985Pa2g2×9.8选取。压战，“、c、d各点总压分别为294Pa,(294-88.34>Pa=205.66Pa.(205.66-196.98)Pa=8.6SPa因烟囱断面不变，各段势压低于总压的动压值想同，出口断面势压为零.a点位压为294Pa：b、C点位压相同，均为g-0g)45=.29.8-0.609.8)45Pa=265.5Pa;出口断面位压为零.总压线、势压线、位戏，分别如图中的实线，虚城和点划城所示.整个烟囱内部部处于负J长区.5-26设有压圆管流(湍流<参阅习题5-5图)，已知过流断面上的流速分布为"=“皿、(2)/，式中/为Ia管半径，y为管壁到流速是"的点的径向距澳"mn为管轴处的最大流速.试求动用修正系数夕值.解:设=；V=&=J心"2"(石.v)dy=一=三AAM°。(+)(+2)螂颔=11,'K1.2211(-y)dy=211(-i-羡)/»匕14工M2d1.4=-A=1.02v*45-27设水由水箱经管嘴射出，如图所示。已知水头为(忸定不变)，管嘴被面枳为A,水箱水面面枳很大。若不计能联损失，试求作用于水箱的水平分力修。.解：设水箱壁作用于水体的水平分力为牛，方向向右。动吊修正系数P=I.0,取水箱水面、管喷出口及水箱体作为控制体，对X轴写总流动业方程可得rQ,v1.=F/对过流断面00、1-1马伯努利方程，可得H=J2&H所以牛=r77=4v177=2rf>A用值与中值大小相等,方向相反即心的方向为水平向左.5-28设管路中有一段水平(OD平面内放置的等管径弯管,如图所示.已知管径d=0.2m.弯管与X轴的夹角9=45。.管中过流断面1-1的平均流速“=4ms,其形心处的相对压强p=981XIO4P;1.公不计管流的能量损失,试求水流对弯管的作用力FR.解：设弯管作用于水体的水平分力为阜,铅垂分力为F黑.由总流动量方程可得r()(v,cos45-1.)=PIA-p,A,cos45-瓜=p1.4-Ajcos45-r(v2cos45-V1)由连续性方程得力A=v,A,；由伯努利方程得Pi所以%=9.81创0'-?0.2:9.81创O'-fi'D.21-IO(X)?-4424创).2?4&g4JN=1049.89NrQvzsin45=-p,Asin45+铢=0i',sin45+p,A,sin45=(100o创上0.22'J1.4?立9.8IfiIO1-fi'D.22424=2534.66N6隹J%2+瑕2=«129.89)2+(2534.66)'N=2743.5N"=/谣=2743.5N,方向与FII相反=2.414,=67.54球2534.66Ianb"-71049.895-29有一沿拈垂出立摘毯敷设的弯管如图所示,弯头转角为90。,起始阍而1一1到断面22的轴规长度/为3.14m,两断面中心高差AZ为2m。己知断面1-1中心处动水压强P1.为11.76×I俨Pa,两断面之间水头损失儿为S1.mH式).管径d为0.2m.流盘0为0.06m%试求水流对弯头的作用力小.QOg47W：V=-rIivs=1.9InVs.v1=v,=vAp10.22对过流断面11、22目伯努利方程可得Dz+a+皿=0+区+包£+%,rg2grg2g立=Dz+-w,.2rgrgp,=9.8?IO'(2W-0.1)Pa=136220Pa*9.8,IO1G=rV=rfi1.-=9.8fi>>0,3.14M0.2?N=967N44P1-J2=1176()0仓。O.22N-3695N44p,-d2=136220域O.22N=4279N44对X轴写动量方程得*<?(-O=PrF£4用=P1+rQv=(3695+I(XX)创).061.91)N-38ION对于F轴耳动量方程得rQ(-V)=Pt八G牛¾4=pj-diG-rQ(rv)三(4279-967+100O创).061.91)N=3427N,4rJ2+唐=«38iof+(3427)'N=5124nFr=F=5I24N,方向与与相反.F1.cW7Ian力=*=*=0.8995b=42.R3810530设有一段水平输水管，如图所示。己知=1.5m,心=1.m,pi=39.204Pa,Q=1.Sm3Zs.水流由过流断面1-1流到过流断面22.若不计能盘损失.试求作用在该段管壁上的轴向力打.解：设管壁作用于水体的力为牛，由总流动优方程可解r()(v2-v1.)=ptAi-P2A2-中A11di2Q_=QA211rf,24'1Xm=2.29n=41-8,m=1.02msx,1.51由伯努利方程得Pi=小哈+台=9.8W(i+2-a=3971Oa9.8创0'29.82?9.8R=P1.A-P2a2-,Q(v2-)=强.2创0'*二39创0,三产-100O创.8(2.29-1.02)N=3.841?IO5N5=W=3.S41?IO-N,方向与用相反，即Fk的方向为水平向右.5-31设水流在宽明槃中流过闸门(二维流动)，如图所示。已如”=2m,=0.8m,若不计使Jit损失摩擦阻力)，试求作用于单窕<Z>=m)阀11上的力解：设间门作用于水体的水平力为人F.取间门前后过水断面及之间的部分为控制体.对水平轴列总流动量方程得rq(y2-v1)=,-Fn-由习题5-17求得q=4.24m.V1=2.12m.V,=5.2911vs.O仓0810%必2IN=1%(X)NFi,i=gh2b=：仓中.810'M).82IN-3136N翻K)-3136-10006扎24(5.292.12)N=3023.2N&=&¢=3O23.2N,方向与相反，即心的方向为水平向右.5-31E5-32E5-32设将一固定平板放在水平射流中,并垂直于射流的轴线.该平板取射流流量的一部分为。”并引起射流的剩氽部分偏转一角度以如图所示.已知u=30m,Q=O.O36m5s1=0.01.2m,若不计能限损失(昭擦阻力)和液体重量的影响,试求作用在固定平板上的冲击力4价：设平板作用于水体的水平力为小，由连续性方程得Q：=Q-Q1.=(36-I2)1.s=24Is由伯努利方程汨：V1=v2=V=30WS由总流动瘠方程得r(7jVjSin-rQi=O100o仓0.02430?SiiW100oaD.()1230=Og=30rQ1ViCosq-rQ=-牛牛=rQv-rQ2V2Cosq=(100O但D.03630100OM.02430?cos30)N456.46N5=牛=456.46N,方向与牛相反，即&的方向为水平向右。5-33水流经180。穹管白喷嘴流出，如图所示。已知管径D=75mm,喷嘴直径rf=25mm.管端前培的测压表M读数为60kPa,求法兰盘接头八处，上、下鳏栓的受力情况.假定蝶检上下前后共安装四个，上下螺栓中心距离为150mm,弯管喷嘴和水重G为100N,它的作用位置如图所示.不计能房损失(庠擦阻力).解：对过流断面11、22写伯努利方程可得马+且+/=里rg2g2g由连续性方程可得V/-(9v1.)29.8'I(XX)2g2gK=).25ms>v2=9?1.25ms11.25msQ=AH=-11-4°1.5-?.25m,s0.(X)55m7s设穹管作用于水体的水平力为又，取过流断面11、22及喷端内水流为控制体，列水平方向总流动量方程可存rQ(v2+v1.)=-Fp+牛=Fri+rQ(v2+H)=四？手rQ(v2+1.)IO(X)创).0055(11.25+1.25)N=333.82N水流作用与弯管的力F1.t=印=333.82N,方向与小相反，即Fft的方向为水平向左，由四个蝶松分别承受，另外，水体电力和时流反力构成的力矩亦应由螺枪分别承受，由习柳5-27知射流反力rQvz,对断面八一A轴心点取矩，以逆时针方向力矩为正，则M=03?rQvi().3?G(0.36”(XX)().(X)55?11.250.3醋Oo)Nm=-1.1.44N7m上式负号表示力矩的方向与假定的方向相反，即为顺时针方向，且由上、下螺松分别承受，其力/=上螺检所受的拉力E=品=(空生卫里型=7.19N4/40.15每个偏螺栓所受的拉力耳，="=出生N=83.46N44下螺栓所受的拉力F.="+土=(羽出+F1.)N=I59.73N4/40.1585-34®5-34嚷”水泵的机动船逆水航行，如图所示。己知水速V为1.5n,矩相对与隔地的航速V1.I为9m/S,相对于船身水泵向船尾喷出的水射流的射速Vr为18ms,水是从朋首沿吸水管进入的.当水泵输出功率(即水从水泵获得的功率)为2100OW,流域为0.1.5m%时求射流对船身的反推力和喷射推进系统的效率.解：相对于船体的Va=(9+1.5)m/S=IO5ms.V1.t1.=18ms.射流对船身的反推力居可由总流动疑方程求得，即F=。(Hh%)=10(X)fi'D.5(18-10.5)N=1125N射流系统的有效功率为FV5所以效率人为h=-?1(X)%1.1.25-1.05?1(X)%56.3%P21(XX)5-35设一水平时流冲击一固定装置在小年上的光滑叶片，如图所示。已知射流密度p=IO3O.8kg/m速度为=3O.48ng过流断面面积AO=I8.58R叶片角度化180",车的正力G=889,5N,能域损失和射流用力作用以及小车沿水平方向的磨擦阻力都略去不计。试求射液喷射I(K后，小车的速度n和移动的距离/.解：由伯努利方程(动能修正系数取可得%=1.由总流动量方程(动成惟正系数取1.0，可忠-F1=p(-v1.)A1.-(-v1.)-(v0-v1).F1=2rAJV1)3=2E')030.80.(X)1858?(30.48vJ=3.83?(30.48V1)2(1)90.77二(2)山F=,=登竺。±1d/9.8,小由式(I),(2).3X(30.48-y1)2当r=0,r=0,C=O.0328当=1.(h.三土5=0.0422d/.积分得!=0.0422/+C90.7730.48-=蝌“dr=»(30.48-嫉30.48d-)dr0.0422r+0.0328dr。0.0422,+0.0328=30.48?IO23.71.n(0.0422/+0.0328=(304.8-62.31.)m=242.49m5-36设湖轮如图所示，旋转半径R为0.6m,唉咻直径为25mm,用个喷摊喷出流於为0.00711s,若涡轮以100tVmin旋转，试求它的功率，价：M=rQv?R&?R100rf-x11-40.6N59.89N¾Ap-0.025-f1.5-3ffi功率P=4恢9=4仓附.89I(X)P-W2508.67WM5-37If1.5-37设仃一水管中心装有抠蝌的施转泗水港.水平放心,如图所示.水管两端有方向相反的喷啡.喷射水流垂直于水管出流.已知旋转半径=0.3m.相对于喷喷出流速度v=6ns,喷耀且径d=1.25mm试求：(I)当水管臂惮止时,作用在转轴上的力矩M；(2)当水管骨以等角转速旋转，Iff1.周速度为“时，该装置秒所做的功和效率的表示式，解；(I)根据总流动地阻方程，可得PQF(R÷pQ0R=M,因与=V,=vQJ=QJ=Q.=(IO()O-O.OI252×66O.3+1.(X)O×-×O.OI2526×6×O.3)N.m,44M=2.65N7m2射源的绝对速度=根据总流动盘矩方程，可得Qt(v-u)R+pQ,(v-u)R=M两个喷啼每秒做的功为W=Mw=rQi(y-u)R+rQ2(v-u)f1.-2pQ(v-t)u两个射流诲秒损失的动能功为W¢=rQ(v-u)i郁秒供给的总能量Wii=W+IV?=2rQ(y-u)u+2PrQ(v-u)2=2p(v-w)w+-(v-u)2=2pQ-(v2-)泗水器的效率内=.碎的功珀人功季收抄供给的总健状20。"一")"2«2z,(1.(-w-)v+“