作业答案1至3章 1.docx
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作业答案1至3章1
1-7有同学计算错误。
1-8注意：
符合牛顿粘性定律
的才为牛顿型流体，故需考察切应力和剪切应变率是否成正比（且过原点）。
如图，曲线c为牛顿性流体。
1-10、1－13注意：
参考p9图1－3（a）。
该种情况由于内圆柱表面上的切应力均匀分布，故计算时不用积分。
1-12问题不大。
1-13同1-10
1-14不少同学出错。
注意：
牛顿粘性定律表明，粘性切应力与速度梯度成正比，而当速度分布不成线性（即u与y不成正比）时，速度梯度为du/dy，即速度u对垂直距离y进行求导。
2-4参考p18例2-3，但要注意A、B为水管，这样就不能直接应用例2-3的结论，而要重新进行分析，考虑其中由水柱高产生的压强。
结果：
8090Pa
2-6注意：
由于海水密度随水深呈线性变化而非固定不变，故某深处的海水表压强应该使用对深度的积分计算。
2-8注意：
U形管左侧水油交界液面上升高度为h/2，而非h
2-13
2-15注意：
此结论
对平面挡水墙适用，即该平面没有全部淹没在水中，有一部分露在水面之外，对完全淹没在水中且平面壁顶部与水平面还有一段距离的情况，不能直接使用该结论，而应该应用求压心的公式进行计算。
2-17注意：
①同2－15注意：
此结论
对平面挡水墙适用，即该平面没有全部淹没在水中，有一部分露在水面之外；对完全淹没在水中且平面壁顶部与水平面还有一段距离的情况，不能直接使用该结论，而应该应用求压心的公式进行计算。
②平面壁受到的静水总压力F=pc*A=ρghc*A
2-20注意：
即曲面所受的静水总压力的水平分量等于曲面在竖直平面上的投影的形心处的压强乘以该投影面积；竖直分量等于曲面压力体的液体重量。
注意椭圆面积的求法。
2-22注意：
即曲面所受的静水总压力的水平分量等于曲面在竖直平面上的投影的形心处的压强乘以该投影面积；竖直分量等于曲面压力体的液体重量。
①注意扇形面积的求法；②注意作用在曲面壁上静水总压力的作用线和作用点。
2-24管壁拉力F的两倍等于管壁受到的静水总压力的水平分量Fx。
2-26①根据欧拉平衡方程综合式，列出等压面方程；②自由液面是等压面，将坐标系原点建立在自由液面上某典型点，根据几何关系数据代入等压面方程，确定加速度a的值。
2-28注意：
利用系统力系平衡的方法，求出容器运动的加速度。
2-30根据已知条件，即已知相对静止的液体中某点的压强，从而根据等角速度旋转的流体压强分布式，可求出积分常数C，顶盖所受的压力即为顶盖所在平面受到的液体相对压强产生的压力。
因为在该平面上液体压强连续变化，故需要积分。
2-32
3－1
3－4
3－6
3－8
3－9
利用伯努利方程及动量方程解题需要注意的问题：
一．明晰所采用的方程：
流线伯努利、总流伯努利、动量方程、动量矩方程。
二．解题步骤需清晰全面：
1.利用总流伯努利方程：
三选一列
1）选择基准面：
基准面可任意选定，但应以简化计算为原则。
例如选过水断面形心（z=0），或选自由液面（p=0）等。
2）选择计算断面：
计算断面应选择渐变流断面，并且应选取已知量尽量多的断面。
3）选择计算点：
管流通常选在管轴上，明渠流通常选在自由液面。
对同一个方程，必须采用相同的压强标准，一般采用相对压强。
4）列能量方程解题：
注意与连续性方程的联合使用。
应用伯努利方程时的注意事项
（1）沿流动方向在渐变流处取过水断面列能量方程；
（2）基准面原则上可任取，但应尽量使各断面的位置水头为正；
（3）在同一问题上必须采用相同的压强标准。
一般均采用相对压强，而当某断面有可能出现真空时，尽量采用绝对压强；
（4）由于
=常数，所以计算点在断面上可任取，但对于管道流动常取断面中心点，对于明渠流动计算点常取在自由液面上；
（5）应选取已知量尽量多的断面，如上游水池断面v1=0，p=0，下游管道出口断面p2=0处，其中一个断面应包括所求的未知量。
（6）当一个问题中有2~3个未知量时，需和连续方程、动量方程联立求解；
（7）对于有分叉的流体流动能量方程仍可应用，因为上述能量方程是对单位重量流体而言的。
2.利用动量方程：
二选一作一列
1）选隔离体 根据问题的要求，将所研究的两个渐变流断面之间的水体取为隔离体；
2）选坐标系 选定坐标轴的方向，确定各作用力及流速的投影的大小和方向；
3）作计算简图 分析隔离体受力情况，并在隔离体上标出全部作用力的方向；
4）列动量方程解题 将各作用力及流速在坐标轴上的投影代入动量方程求解。
计算压力时，压强采用相对压强计算。
注意与能量方程及连续性方程的联合使用。
注意事项：
1）应在两渐变流断面处取脱离体，但中间也可为急变流；
2）动量方程是矢量式，应适当选取投影轴，注意力和速度的正负号；
3）外力包括作用在脱离体上的所有的质量力和表面力。
固体边界对流体的作用力方向可事先假设，若最后得到该力的计算值为正，则说明假设方向正确；若为负，则说明与假设方向相反；
4）应是输出动量减去输入动量；
5）动量方程只能求解一个未知数，若未知数多于一个时，应联立连续性方程和能量方程求解。
三．要注意计算的准确性
3－10：
注意：
由于为计算点速度，故应用流线伯努利方程。
以驻点所在流线为研究对象，列两计算点的流线伯努利方程。
3－11
注意：
直接应用毕托管测速原理和倾斜微压计的测量原理。
3－12
注意：
直接应用文丘里流量测量原理。
3－14
注意：
应用总流的伯努利方程。
3－24
注意：
利用动量方程。
参考p58图3－20，例题2：
水流对喷嘴的作用力。
2
1
1
p1
Q
2
F
V1
V2
x
3－26
2
1
1
F1
F2
v1
V2
y
x
注意：
利用动量方程。
3－28
θ
Q
Q1
Q2
y
x
注意：
利用动量方程。
1.平板对水流作用力水平向左；2。
P51结论不能直接使用;3.对于有分叉的流体流动伯努利方程仍可应用，因为其是对单位重量流体而言的。
3－32
注意：
利用动量方程。
参考p61,5.不可压缩气流绕流物体的作用力
3－34
注意：
利用动量矩方程。
要注意洒水器的旋转方向；注意转速和角速度的区别。
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