南京工业大学 工程流体力学 试题

2010--2011  学年第 二 学期  使用班级　  安全0901-03                         

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1、一根直径为d1 = 0.1m的水管垂直放置，在上方转90°弯后立即收缩成直径为d 2 = 0.05m喷口，水从此喷入大气中。设喷口水流速度为v2 =20m/s，忽略一切损失，试计算低于喷口h = 4 m处水管截面上的压强p1。

解：   

  2、图示为一连接于压力容器的带法兰的收缩出流管嘴。设容器内压力表读数为 p = 106Pa，H = 3m，管嘴大小口直径 D = 5cm，d = 1cm。试求管嘴上螺钉群所受到的总拉力 F。   

  解：连续性方程： 

静力学基本方程

伯努利方程 

                                 动量方程

3、一贮水箱通过一直径为d的底部小孔排水，设排放时间t与液面高度h，重力加速度g，流体密度ρ，粘度μ等参数有关，试用量纲分析法

（1）取h, g,ρ为基本量，求包含时间的无量纲量Π1 ；

（2） 取d, g,ρ为基本量，求包含粘度的无量纲量Π2 。

解： 

n=6

(1)取h, g,ρ为基本量

（2）取d, g,ρ为基本量

4、四． 图示一对称臂洒水器，臂长 , 喷咀面积A =0.93cm2，   = 45 。从中心管流入的总流量qV =5.6×10-4m3/s。若不计损失，求（1）若不让其转动应施多大力矩M；（2）不加力矩时喷管的转速n。

(1)保持不动

（2）不加力矩时的转速

5、如图所示的抛物线闸门，宽度为b，铰接在B点上，建立如下坐标系后，抛物线闸门断面的方程为y=H-4x2。

1.求流体作用在闸门上总压力的水平分力Fx大小；（4分）

2.求流体作用在闸门上总压力水平分力Fx的作用中心hD；（4分）

3.求流体作用在闸门上总压力的竖直分力Fz大小；（4分）

4.求流体作用在闸门上总压力竖直分力Fz作用中心xD；（4分）

5.维持闸门平衡所需的F。（4分）

解：抛物线方程

（1）水平分力的大小

（2）水平分力压力中心

（3）垂直分力的大小

（4）抛物面面积

抛物面形心

竖直分力必然经过形心（，），

（5）合力

维持闸门平衡的力

合力与y轴夹角

6、如图所示矩形敞口盛水车，长2L(m)，高h=2L (m)，静止时水深h1=L (m)。重力加速度为g(m/s2)。求水刚好不溢出时，盛水车的加速度a的大小。（5分）

解：自由面方程为：ax+gzs=0, 水刚好不溢出时, zs(x=-L)=h-h1，因此，-a(-L)/g=2L-L，即a=g。

五、如下左图所示，水由水箱1经圆滑无阻力的孔口水平射出冲击到以平板上，平板封盖着另一水箱2的孔口，水箱1中水位高为h1，水箱2中水位高为h2，两孔口中心重合，且d1=d2/2，当h1已知时，求h2高度。（10分）

六、如上右图所示断面突然缩小管道，已知两段面的直径分别为d1(mm)，d2(mm)，且d1=2d2=2d，流量为Q（l/s），水银比压计读数h（mmHg），水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，求从1-1断面流经2-2断面的能量损失hw。(10分)

如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。水从一容器通过锐边入口进入管系，局部损失系数为0.5，钢管的内径均为d(m)，水在钢管内流动的沿程损失系数为λ，用水泵保持稳定的流量Q(m3/s)，水与水银的密度分别为ρ1、ρ2，若在给定流量下水银差压计的示数为H(mm)。

1.计算水通过阀门的局部损失系数；（4分）

2.计算阀门前水的计示压强。（6分）