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(整理完)流体力学网上作业题参考答案20150627

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答:这种说法是错误的。

均匀流不一定是恒定流。因均匀流是相对于空间而言,即运动要素沿流程不变,而恒定流是相对于时间而言,即运动要素不随时间而变。两者判别标准不同。

五、计算题

1、如图所示,弧形闸门的铰轴与水面同高,已知水深H正好等于弧形闸门的半径R=2 m,闸门宽度为b=1 m,θ=90°,求此闸门所受到的总压力F的大小及方向?(10分)

解:闸门所受到的总压力F在x方向的分量

Fx??ghxcAx?1?gH2b?1.96?104N 2闸门所受到的总压力F在z方向的分量

Fz??gV??g?R24b?3.08?104N

闸门所受到的总压力F

Fz?Fx2?Fz2?(1.96?104)2?(3.08?104)2?3.65?104 N

闸门所受到的总压力F与x轴夹角α正切值为

tan??Fz3.08??1.57 Fx1.96闸门所受到的总压力F与x轴夹角α为arctan1.57. 根据合力矩原理,合理F必然通过弧形闸门的铰轴。

2、一块平板矩形闸门可绕铰轴A转动,如图示。已知θ=60°,H=6 m,h1=1.5 m,h=2m,不计闸门自重以及摩擦力,求开启单位宽度b=1 m(垂直于纸面)的闸门所需的提升力F?(10分)

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3、 如图所示,有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动,试求容器中水面的倾角。

解:根据压强平衡微分方程式:

单位质量力:

等压面,

代入

由压强平衡微分方程式,得:

容器中水面的倾角为15o。

4、如图所示,用真空计B测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kPa,若敞口油箱的液面低于水箱液面的高度H=1.5m,油柱高h1=5.6m,水银柱高h2=0.2m,求油的密度。已知水的密度为103kg/m3,水银的密

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度为13.6×103kg/m3。

解:

5、如图所示开口盛水容器,容器壁上设有半径R=0.4m的半球盖AB.已知球形盖中心点的水深h=1.6m,

不计半球盖自重,试求半球盖连接螺栓所受的总拉力和总切力大小。(球体体积公式为

43πR) 3

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解:

6、一垂直放置的圆形平板闸门(见图),已知闸门半径R为1m,形心在水下的淹没深度hC为8m,求

作用于闸门上静水总压力的大小及作用点位置。已知,圆形平面绕圆心轴线的面积惯矩

7、一个圆柱型桶,高位h,底面直径为d,桶内盛有1/3体积的油和2/3体积的水,若将此桶以角速度ω作绕其轴线旋转运动,当ω达到多大时,桶内的油刚好被全被抛出桶外?

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z油hωPa水0yd

解 油被全部抛出时,桶内只剩下水,水的体积为桶体积的2/3。即桶内水自由液面(旋转抛物面)与平面坐标所围成的体积为桶体积的2/3。 压强分布式为

水自由液面方程(p=Pa)为

当r=d/2时,z=h,可得

水自由液面方程为

故水的体积为

8、一内盛液体的U形开口玻璃管绕一条立轴旋转,如图示。两支立管距离旋转轴的距离分别为R1和R2,测得两支立管的液柱高度分别为h1和h2,试求旋转角速度ω。

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