流体力学-流体第三章作业答案

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？

z p vc 答：（1）方程形式：

2

物理意义：z--- -单位（重力流体具有的）位能；

p

-----单位压能； -g v

2

2g

2g ---单位动能。 -

几何意义：z--- -位置水头；

p ---压强水头； —g

- 流速水头。

（2）导出条件：1）质量力只有重力；

（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?

2 2

2）定常流； 3）沿流线；4）不可压缩流体

答：形式： Zi

卫 也

Z2

卫

2

— hw

g

导出条件及应用条件：

1） 质量力只有重力； 2） 定常流动；

2g g 2g

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:

式中，在所建坐标系下的初速度，也即射流的相对速度：

Vix V u ,

相对流量：

qVr

\\ q

V

U

由伯努利方程，可知射流从叶片流出的相对速度大小 则 2x

V

V2 V1x V u

V

2

cos FX

(V u)cos

流体所受外力

Rx

把各项代入式（ 1），有

Rx

V

u r (V u)cos (V V V

q[

u)]

(V u) / V (1 cos )

2

即Rx —

U

%[(V u)cos (V u)]

2

qV

所以，叶片所受力

F 1 Rx

(V u)“ qV (1 cos ），方向向右

V

当

可知，在有射流

冲】 3.37题略

击力的情况下，

u增大时,

F减小。

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:

Pi Vi

2P2 V2

2

Z2

g 2g

g 2g

以自由液面1为基准，代入相关条件，上式可简化为:

P2

V2

2

g 2g

式中， p2

qV

(1)

39997pa ；

2

,其中 cp 60m / h d 4

m /s,d 150mm=0.15m 60

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 2

2的伯努利方程，不计损失，

_

P1 V^

g 2g P2 V2 g 2g