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最新工程流体力学答案(陈卓如)第二章.docx

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文档介绍:工程流体力学答案(陈卓如)第二章
[陈书2-8]容器中盛有密度不同的两种液体,问测压管A及测压管B的液面是否和容器中的液面O-O齐平?为什么?假设不齐平,那么A、B测压管液面哪个高?
[解]依题意,容器内液体静止。
测压管
工程流体力学答案(陈卓如)第二章
[陈书2-8]容器中盛有密度不同的两种液体,问测压管A及测压管B的液面是否和容器中的液面O-O齐平?为什么?假设不齐平,那么A、B测压管液面哪个高?
[解]依题意,容器内液体静止。
测压管A与上层流体连通,且上层流体和测压管A均与大气连通,故A测压管的液面与液面O-O齐平。
测压管B与上下层流体连通,其根部的压强为:
其中为上层液体的厚度,为液体分界面到B管根部的垂向距离,为大气压
因测压管B与大气连通,其根部的压强又可表示为:
其中h为B管内气液界面到B管根部的垂向距离
所以:
由此可知:假设,B测压管的液面低于A测压管的液面和O-O面;假设,B测压管的液面高A测压管的液面和O-O面;假设,A、B测压管的液面和O-O面三者平齐。
又因为密度为的液体稳定在上层,故。
[陈书2-12]容器中有密度为和的两种液体,试绘出AB面上的压强分布图。
[解]令上、下层液体的厚度分别为和,取垂直向下的方向为z轴的正方向,并将原点设在自由
外表上,可写出AB外表上压强的表达式:
整理得:
[陈书2-24]直径D=,L=,内装密度的石油,油面高度为h=1m,以的加速度水平运动。试确定油罐车侧盖 A和B上所受到的油液的作用力。
[解]取x坐标水平向右,y坐标垂直纸面向内,z坐标垂直向上,原点定在油罐的中轴线上。油液受到的体积力为:

由欧拉方程积分可得:
根据题意及所选的坐标系,当时,
故:
所以:
因大气压的总体作用为零,故上式中可令
于是:
左侧盖形心的坐标:
故该处的压强:
左侧盖所受油液的作用力:〔取〕
右侧盖形心的坐标:
故该处的压强:
左侧盖所受油液的作用力:〔取〕
[陈书2-26]盛有水的圆筒形容器以角速度绕垂直轴作等速旋转,设原静水深为h,容器半径为R,试求当超过多少时可露出筒底?
解:非惯性坐标系中相对静止流体满足欧拉方程:
等速旋转时液体所受的质量力为:
,,
将其代入欧拉方程,积分得:
自由外表中心处r=0,〔大气压〕,再令此处的z坐标为:〔令筒底处z=0〕,代入上式,得:
所以:
所以:
等压面的方程:
对于自由外表:,故自由外表的方程为:
当筒底刚好露出时,,所以自由面方程为:
自由面与筒壁相交处的垂向坐标:
旋转后的水体体积:
将水视为不可压缩流