流体力学课后习题第四章作业答案.doc

第四章作业答案

4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d1=300mm ，流速v1=6m/s。两断面相距3m,为使两断面的压力表读值相同。试求细管直径（水头损失不计）。
解：

4—4变直径管段AB，dA=0.2m,dB=0.4m，高差△h=1.5m，测得pA=30kPa，pB =40kPa，B点处断面平均流速vB=1.5m/s，试判断水在管中的流动方向。
解：
HB>HA, 水由B流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m
4—5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △h=60mm ，（1）求该点流速；（2）若管中流体是的油，△h不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？
解：

4—6 利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径，喉管直径，，能量损失忽略不计。试求管道中流量至少为多大，才能抽出基坑中的积水？
解：由题意知，只有当时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流量计原理有，其中，代入数据，有。
4-8管道流动管径为d=150mm，喷嘴出口直径dD=50mm，各点高差h1=2m,h2=4m,h3=3m，不计水头损失，求A、B、C、D各点压强。
解: 0-0处总水头为H=0
对0-0截面与D截面列理想流体的伯努力方程得：

分别用各点处截面与0-0截面列伯努力方程得：

4-10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。已知立管直径d =50mm，h1=3m，h2=1.5m，圆盘半径R =150mm，水流离开圆盘边缘的厚度δ=1 mm，水头损失忽略不计，且假定各断面流速分布均匀，试求流量Q和水银压差计的读数Δh。
解：设水流出立管的速度为，流出圆盘的速度为，不计水头损失
由伯努利方程
流出立管的流量等于流出圆盘的流量，有

解得，，
射流冲击到圆盘上造成的动压为：
列测压管等压面方程：

4—13 压缩空气罐与文丘里式的引射管连接，，，均为已知，问气罐压强为多少时才能将B池水抽出。
解：由伯努力方程得：

由连续性方程：
对于B池有：
联立求解上述方程，得：
4—15 水平风管，空气自1-1断面流向2-2断面，已知断面1-1的压强P1=150mmH2O,流速v=15m/s,断面2-2的压强P2=140mmH2O,流速v=10m/s,空气密度，求两断面的压强损失。
解：

4—16 开式试验段风洞，射流喷口直径d=1m,若在直径D=4m的进风口侧壁装设测压管，其水柱高差h=64mm, 空气密度,不计损失，求喷口风速。
解：

4-21于纸面的宽度B=1.2m，各处水深如图所示，求水流对建筑物的水平作用力
解：对建筑物两侧流体列伯努力方程，有

又由流量不变，有
解得
作用在建筑物两侧的静水压力为

由动量方程有

取 ，得，
故建筑物受力为
4—25 下列不可压缩流体、平面流动的速度场分别为：
（1）ux=1，uy=2
（2）ux= y，uy= -x
（3）ux= x - y，uy= x + y
（4）ux= x2 - y2 + x ，uy= - 2xy - y
试判断是否满足流函数ψ和流速势φ的存在条件，并求出ψ、φ。
解：

4—28已知平面无旋流动的速度势，试求流函数和速度场
解：
，不存在流函数