流体力学_丁祖荣_上册___习题解析

?Aout(v?n)dA??(v?n)dA?0

Ain 答:um?πum/4

解: 由不可压缩流体积分形式的连续性方程(取宽度为1)

?Ain(v?n)dA??(v?n)dA?0

Aout

?Ain(v?n)dA??2?u0(1?b202yybbb)dy??2u0(y?)??2u0(?)??u0 bb0242b2b-22b2

?Aout(v?n)dA??umcos(?by)dy?bum?2bsin(y)?um ?b?b?2b2 由?b2b?u0?um?0,可得um?u0

42?BP4.3.1 在大气中一股空气射流以速度V吹到一与之垂直的壁面上(见图BP4.3.1示),壁

面上的测压孔与U形管水银计相通。设测压计读数Δh = 3.5 mmHg,空气密度ρ=1.293 kg / m3,试求空气射流的速度V。 提示:U形管测到的是射流总压强。

答:V =26.9 m/s

解:U形管测压计测到的是总压强,按伯努利方程有

p0?p?1?V2 2 水银液位差Δh相应于流体动压强 p0?p?1?V2??mg?h 2V?(2?m?gΔh)1/22(13.6?103kg/m3)2-31/2?[(9.81m/s)(3.5?10)]?26.9m/s 31.293kg/mBP4.3.2 一梯形薄壁堰如图BP4.3.2所示,底宽为b,两侧边倾斜角均为θ,水面高恒为h,

试求水流的体积流量Q。

提示:本题与三角堰流量计属同一类型,设法利用三角堰的结果可简化计算 答:Q?242gh3/2(b?htan?) 3582g(tan?)h5/2 1522gzbdz?2gbz3/23h0解:左右两块三角形正好拼成孔口角为2θ的三角堰,按例B4.3.1B Q1? 矩形部分流量为 Q2? 总流量为

?h0?22gbh3/2 3 Q?Q1?Q2?82242g(tan?)h5/2?2gbh3/2?2gh3/2(b?htan?) 15335BP4.3.3 为测量水管中的流速,在管壁和轴线上安装U形管测压计如图所示。水管直径d =

50 cm,U形管内液体的密度为ρ1= 800 kg/m3,液位差为Δh =30 cm,试求轴线上的速度V。

提示:本题是另一种形式的毕托测速管装置,U形管内的工作液体比水轻。 答:V =1.08 m/s

解:沿轴线列伯努利方程,O点为驻点 p0?p?1?V2,V?[2(p0?p)/?]1/2 (a) 2 设U形管中左、右液面为2、3,左液面离管壁距离为b,由静力学关系轴心压

强为

p?p2??g(b?d/2)?p3??1g?h??g(b?d/2) p0?p3??g(?h?b?d/2)

p0?p?(???1)g?h 代入(a)式可得

1/21/2??? V??(1?1)2g?h????800????(1?)2(9.81m/s2)(0.3m)?1000???1.08m/s

BP4.3.4 集流器通过离心式风机从大气中吸取空气,在d = 200 mm的流通管壁上接单管测

压计到一水槽内,如图所示。若水面上升高度为 h = 250 mm ,试求集流器中的空气流量Q,空气密度为ρ=1.29 kg/m3。

提示:取无穷远处为一参考点;集流器壁测压管口的压强为负压强。

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