【流体力学】流体第三章作业答案

3.1 什么是流线？流线有什么特性？

答：流线：流场中的瞬时光滑曲线，曲线上各点的切线方向与该点的瞬时速度方向一致。

流线特性：1）定常流动中流线不随时间变化，而且流体质点的轨迹与流线重合。

2）实际流场中除驻点或奇点外，流线不能相交，不能突然转折。

3.2 理想流体微小流束伯努利方程各项的意义是什么？导出条件是什么？基准面为什么要取水平面？

答：（1）方程形式：zpgv22gc

物理意义：z----单位（重力流体具有的）位能；

pgv22g----单位压能； ----单位动能。

几何意义：z----位置水头；

pgv22g----压强水头； ----流速水头。

（2）导出条件：1）质量力只有重力； 2）定常流； 3）沿流线； 4）不可压缩流体

（或C）。

（3）因为基准面是在重力场中衡量位置势能大小的，因此要以水平面为基准。

3.3 总流伯努利方程是什么形式？导出条件及应用条件是什么？

p11V12p22V22Z2hw 答：形式： Z1g2gg2g导出条件及应用条件：

1）质量力只有重力； 2）定常流动；

3）断面必须是均匀流断面或缓变流断面； 4）不可压缩流体。

3.5 题略

答：当阀门A开度一定，各管段是稳定流；

阀门A逐渐关闭的过程中，各点运动参数随时间发生变化，管中流动为非稳定流动。

3.8题略

解：坐标取在叶片上，则流动为定常流

取水平向右为X轴正向，以射流及叶片围成的流体为研究对象，列X方向动量方程：

FXqVr(V2XV1X) （1）

式中，在所建坐标系下的初速度，也即射流的相对速度：V1xVu，

相对流量： qVrVuqV V 由伯努利方程，可知射流从叶片流出的相对速度大小V2V1xVu 则V2xV2cos(Vu)cos 流体所受外力

FXRx

把各项代入式（1），有 RxVuqV[(Vu)cos(Vu)] VVu(Vu)2qV[(Vu)cos(Vu)]qV(1cos) 即 RxVV(Vu)2(1cos)，方向向右 所以，叶片所受力 FRxqVV可知，在有射流冲击力的情况下，当u增大时，F减小。

3.37题略

解：列自由液面1与水泵吸水管接头断面2的伯努利方程，不计损失，故有：

p1V12p2V22z1z2

g2gg2g以自由液面1为基准，代入相关条件，上式可简化为：

p2V220Hs （1）

g2g式中， p239997pa； V213qV3q60m/hm/s,d150mm=0.15m , 其中Vd2604 可得： V20.94m/s 代入式（1），求得 Hs4.03m

3.38题略

解：列空气初始状态1与接有测压装置处的过流断面2的伯努利方程，不计损失，

p1V12p2V22z1z2 （1）

g2gg2g忽略z1及z2，初始状态 p10,V10；

过流断面2处的压强 p2水gH10009.810.252452.5Pa 空气密度 1.29kg/m 把相关数据代入式（1），求得

3V261.66m/s

因此，风机每分钟吸取的空气量

3.140.22qVV261.661.936m3/s

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3.45（第一版3.46）题略

解：这是一个有相对运动的问题，应将坐标系选在运动体上。选取射流与平板间的流体为研究对象，建立如图所示坐标X（取在平板上）

d2

则射流相对速度：VrV0V 相对流量： qVrV0VqV V0设平板对对液流的作用力为Rx，列X方向的动量方程：

FXqVr(V2XV1X)

X方向初速度 V1xVrsin(V0V)sin，末速度 V2x0，因此，可得RXFXRX

V0VqV0(V0V)sin V0(V0V)2可求得RXqVsin

V0 射流冲击力与Rx是作用力与反作用力关系，所以射流对小车冲击力

(V0V)2F冲qVsin

V0(V0V)22F冲的水平分力与F平衡，即 FF冲sinqVsin

V0V(V0V)22所以使平板运动所需的功率 PFVqVsin

V0