习题课粘性流体动力学.pptx
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1、工程流体力学工程流体力学工程流体力学工程流体力学粘性流体动力学粘性流体动力学 流体机械及工程研究所流体机械及工程研究所(习题课习题课)回顾回顾1.N-S方程、推导方程、推导2.伯努利积分伯努利积分3.缓变断面、缓变断面、缓变流动缓变流动4.动能修正因数、动量修正因数动能修正因数、动量修正因数5.动量方程、动量矩方程动量方程、动量矩方程水由图中的喷口流出,水由图中的喷口流出,d1=125mm,d2=100mm,d3=75mm,h=175mm。不计损失,计算。不计损失,计算H值和值和p值。值。题目题目(1)(1)列列1-1截面至截面至2-2截面间的伯努利方程,基准面取在截面间的伯努利方程,基准面取
2、在2-2截面截面所在的水平面上,所在的水平面上,列列1-1与与2-2截面间截面间U型管的静力学方程型管的静力学方程简化上式,并代入伯努利方程,得简化上式,并代入伯努利方程,得解题步骤解题步骤列列1-1截面至截面至2-2截面间的连续性方程截面间的连续性方程 将将式代入式代入式,整理后得式,整理后得解题步骤解题步骤(2)列列2-2截面至截面至3-3截面间的连续性方程截面间的连续性方程则则(3)列自由液面至列自由液面至3-3截面间的伯努利方程,基准面取在出截面间的伯努利方程,基准面取在出口管轴线上,得口管轴线上,得 解题步骤解题步骤(4)列压力表处至列压力表处至3-3截面间的伯努利方程,基准面取在出
3、口截面间的伯努利方程,基准面取在出口管轴线上,得管轴线上,得 所以所以 解题步骤解题步骤题目题目(2)图示有一水电站压力水管的渐变段,直径图示有一水电站压力水管的渐变段,直径 为为1.5米,米,为为1米,渐变段起点压强米,渐变段起点压强 为为 (相对压强),(相对压强),流量流量qV为为 ,若不计水头损失,求渐变段镇墩上,若不计水头损失,求渐变段镇墩上所受的轴向推力为多少(不计摩擦力)?所受的轴向推力为多少(不计摩擦力)?解:求管中流速解:求管中流速求求1-1断面和断面和2-2断面上动水总压力以管轴中心线为基准断面上动水总压力以管轴中心线为基准面取面取1、2断面的能量方程:断面的能量方程:(取
4、(取解题步骤解题步骤总压力总压力解题步骤解题步骤即轴向推力为即轴向推力为 391.715KN,方向与,方向与 相反。相反。取取1-1与与2-2断面水体作为控制体,坐标方向如图示。断面水体作为控制体,坐标方向如图示。沿沿x轴方向取动量方程轴方向取动量方程(设(设解题步骤解题步骤直径为直径为d1700mm的管道在支承水平面上分支为的管道在支承水平面上分支为d2500mm的两支管,的两支管,A-A截面压力为截面压力为70kN/m2,管道中水的体,管道中水的体积流量为积流量为qV0.6m3/s,两支管流量相等。,两支管流量相等。(1)不计流动损失,不计流动损失,求支墩受水平推力;求支墩受水平推力;(2
5、)流动损失为支管速度水头的流动损失为支管速度水头的5倍,求倍,求支墩受水平推力。支墩受水平推力。题目题目(3)解题步骤解题步骤(1)由题意知:由题意知:(3)取取A-A、B-B和和C-C截面间的流体作为控制体,设支墩对水截面间的流体作为控制体,设支墩对水流的水平反推力为流的水平反推力为Rx,列动量方程,坐标系的方向为,列动量方程,坐标系的方向为u1的方向的方向(2)列列A-A至至B-B及及C-C间的伯努利方程间的伯努利方程解题步骤解题步骤那么,支墩所受的水平推力为那么,支墩所受的水平推力为(4)假若压头损失为支管流速压头的假若压头损失为支管流速压头的5倍,则倍,则A-A至至B-B及及C-C间间
6、的伯努利方程为的伯努利方程为 则则解题步骤解题步骤(5)取取A-A、B-B和和C-C截面间的流体作为控制体,设支墩截面间的流体作为控制体,设支墩对水流的水平反推力为对水流的水平反推力为Rx,列动量方程,坐标系的方向为,列动量方程,坐标系的方向为u1的方向,的方向,那么,支墩所受的水平推力为那么,支墩所受的水平推力为 解题步骤解题步骤使带有倾斜光滑平板的小车逆着射流方向以速度使带有倾斜光滑平板的小车逆着射流方向以速度u 移动,移动,若射流喷嘴固定不动,射流断面面积为若射流喷嘴固定不动,射流断面面积为A,流速为,流速为V,不计,不计小车与地面的摩擦力,求推动小车所需的功率。小车与地面的摩擦力,求推
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