流体力学第三章液体一元恒定总流基本方程习题课

《流体力学第三章液体一元恒定总流基本方程习题课》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学第三章液体一元恒定总流基本方程习题课（12页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、 第三章第三章 液体一元恒定总流基本方程液体一元恒定总流基本方程不可压缩恒定流体的基本方程 元流 dQ1=u1dA1=u2dA2=dQ2 总流 Q1=V1A1=V2A2= Q2 连续性方程连续性方程2211221222pupuZZgggg2211221222wpupuzzhgggg理想理想实际实际元流 理想理想实际实际总流 2211221222wpvpvzzhgggg能量方程能量方程动量方程动量方程（总流）（总流）221 1()FQvv2112()xxxFQvv221 1()yyyFQvv221 1()zzzFQvv 恒定总流能量方程的应用条件恒定总流能量方程的应用条件： 1.作用于液体上的质

2、量力只有重力。 2.水流必须是恒定流。 3.所取过水断面应是均匀流或渐变流过水断面，但两断面之间可以存在急变流。 恒定总流能量方程的应用条件恒定总流能量方程的应用条件：4.在所取的两个过水断面之间，流量保持不变，其间没有流量加入或分出。若有分支，则应对第一支水流建立能量方程式，例如图示有支流的情况下,能量方程为： 5.两过水断面之间没有外界能量加入或支出，若有需修正能量方程。2211 122 21222pwpvpvzhzhgggg22333111131 322wpVpVZZhgggg22333222232322wpVpVZZhggggQ1Q2Q3112233应用能量方程式的注意点：应用能量方程

3、式的注意点：（1）选取高程基准面；水平放置的管道：管道中心线明渠：水面线（2）选取两过水断面； 所选断面上水流应符合均匀流或渐变流的条件，但两个断面之间，水流可以不是渐变流。（3）选取计算代表点；（4）取=1.0动量方程的应用条件：动量方程的应用条件： 1.不可压缩液体恒定流。 2.所取的控制体积中，有动量流出和流入的控制面，必须是均匀流或渐变流过水断面，但控制体积中的液流可以是急变流。应用动量方程式的注意点：取脱离控制体，另外绘出脱离控制体的受力情况；正确分析受力，未知力设定方向；不要忘记水重。建立坐标系 右侧为(下游断面的动量)-(上游断面的动量) 5注意作用力F和流速V的正负号。 6设1

4、，1。 例例1、垂直放置的管道，并串联一、垂直放置的管道，并串联一文丘里流量计如图所示。已知收缩文丘里流量计如图所示。已知收缩前的管径前的管径D=4cm，喉管处的直径，喉管处的直径d=2cm，在断面，在断面1-1、2-2处接入水处接入水银压差计，其读数银压差计，其读数h=3cm，两断，两断面间的水头损失面间的水头损失hw=0.05v12/2g(v1对应喉管处即断面对应喉管处即断面1-1处的断面平处的断面平均流速均流速)。求管中水流的流量求管中水流的流量Q。例例2、有一由平面闸门控制的泄水闸孔，如图，孔、有一由平面闸门控制的泄水闸孔，如图，孔宽宽b=3.0m，闸孔上游水深，闸孔上游水深H=3.5

5、m，闸孔下游收缩，闸孔下游收缩断面水深断面水深h=0.8m，通过闸孔的流量，通过闸孔的流量Q=13.5m3/s。求：水流对闸门的水平作用力。（忽略渠底和渠壁求：水流对闸门的水平作用力。（忽略渠底和渠壁摩擦力）摩擦力）例例3、某矩形断面平底弯曲渠段，其平面如图所示，渠段底、某矩形断面平底弯曲渠段，其平面如图所示，渠段底宽由断面宽由断面1-1的的b1=2.0m渐变为断面渐变为断面2-2的的b2=3.0m。当通过。当通过渠道流量渠道流量Q=4.2m3/s时，两断面的水深分别为时，两断面的水深分别为h1=1.5m，h2=1.2m，两断面的断面平均流速，两断面的断面平均流速V1及及V2与与X轴的夹角分别

6、轴的夹角分别为为1=30，2=60。求水流对渠段的水平冲击力求水流对渠段的水平冲击力R。例例4、有一水平放置的管道，其中有一直径、有一水平放置的管道，其中有一直径d1=30cm渐变到渐变到d2=20cm的弯段，弯角的弯段，弯角=60，已知弯管首端断面，已知弯管首端断面1-1中心中心点动水压强点动水压强p1=35000N/m2。当通过管道的流量。当通过管道的流量Q=0.15m3/s时，忽略水头损失。时，忽略水头损失。求水流对弯段管壁的水平作用力及其方向。求水流对弯段管壁的水平作用力及其方向。 作业题：作业题：铅垂放置在镇墩上的渐变直径弯管，弯管两端与等直径直管在断面铅垂放置在镇墩上的渐变直径弯管，弯管两端与等直径直管在断面1-1、2-2处相连，断面处相连，断面1-1形心与断面形心与断面2-2形心之间的高差为形心之间的高差为Z=0.4m。在断面。在断面2-2处设置一压力表，其读数处设置一压力表，其读数P2=15.0KN/m2，管，管中通过的流量中通过的流量Q=0.12m3/s，若管径，若管径d1=320mm,d2=210mm,转角转角=60，弯管段中水体重量，弯管段中水体重量G=1.5KN，如图。若忽略水头损失，如图。若忽略水头损失，试计算镇墩所承受的作用力大小和方向。试计算镇墩所承受的作用力大小和方向。