李玉柱流体力学课后题标准答案第四章
第四章 流体动力学基础
4-1 设固定平行平板间液体的断面流速分布为1/7
max /2/2u B y u B -??= ??
?
，0y ≥
总流的动能修正系数为何值?
解：1
7
2max max 012728
2B A A B y v ud u dy u B A B ??- ?=== ?????
因为31.0A A u d A v α???≈+
???
? u u v ?=-所以 1
7
22
33821.0 1.01 1.0572B B A A B y u v d dy B A v B α-????-- ???
?≈+
=+?-= ?
? ??? ?????
??
4-2 如图示一股水流自狭长的缝中水平射出，其厚度00.03m δ=，平均流速V 0＝8m/s ，假设此射流受重力作用而向下弯曲，但其水平分速保持不变。试求(1)在倾斜角45θ=o 处的平均流速V ；(2)该处的水股厚度δ。
解：（1）由题意可知：在45度水流处，其水平分速度仍为8m/s,由勾股定理可得：V=?
45sin 8
=11.31m/s （2）水股厚度由流量守恒可得：VD D V δδ=000，由于缝狭长，所以两处厚
度近似相等，所以00
0.038
0.02111.31
V V δδ?=
=
=m 。
4-3 如图所示管路，出口接一收缩管嘴，水流射人大气的速度V 2=20m/s ，管径d 1＝0.1m ，管嘴出口直径d 2＝0.05m ，压力表断面至出口断面高差H ＝5m ，两断面间的水头损失为210.5(/2)V g 。试求此时压力表的读数。
解：取压力表处截面为截面1-1，收缩管嘴处截面为截面2-2，选择两截面包围的空间为控制体，由实际流体的恒定总流能量方程得：
221122
1222w
V p V p z z h g g g g ρρ
'++=+++， 由连续性方程2211V A V A =可得1-1断面流速s m 51=V ，
由上述两个方程可得压力表的读数（相对压强）：
222112212w
V V p p z z h g g ρ??
-'-=+-+ ???
， 上式计算结果为：2.48at 。所以，压力表的读数为2.48at 。
4-4 水轮机的圆锥形尾水管如图示。已知A —A 断面的直径d A =0.6m ，流速
V A ＝6m ／s ，B —B 断面的直径d B ＝0.9m ，由A 到B 水头损失20.15(/2)w
A h V g '=。求(1)当z ＝5m 时A —A 断面处的真空度；(2)当A —A 断面处的允许真空度为5m 水柱高度时，A —A 断面的最高位置,max A z 。
解：（1）取A-A 和B-B 包围的空间为控制体，对其列伯努利方程：
2222A A B B
A B w
V p V p z z h g g g g ρρ
'++=+++ 可得A-A 断面处的真空度
22
2B A A B A B w
p p V V z z h g g g ρρ??-'-=+-- ???
， 由连续性方程B B A A V A V A =可得B-B 断面流速2
A B A B d V V d ??
= ???
=2.67m/s ，
所以A-A 断面处真空度为6.42m 。
（2）由伯努利方程'
2
222w B B B A A A h z g p g V z g p g V +++=++ρ
ρ
可得A —A 断面处的真空度：
22
22B A A B A B w p p V V z z h g g g g
ρρ'-=--++
将允许真空度 5.0m B A p p g g ρρ??
-=????
代入上式，可得：,max A z =3.80m
4-5 水箱中的水从一扩散短管流到大气中，如图示。若直径d 1=100 mm ，该处绝对压强abs 0.5at p =，而直径d 2=l50mm ，求作用水头H (水头损失可以忽略不
计)。
解：取扩散短管收缩段为截面1-1，扩张段为截面2-2，为两截面之间包围的空间为控制体，对其列出连续方程：
22112244
d V d V π
π
=
对水箱自由液面和两截面列出伯努利方程：
22
2122222a abs p p V p V V H g g g g g g
ρρρ++=+=+ 因为：0V =，2a p p =，可得：
129
=4
V V ，2 4.96V =m/s 所以 2
2 1.232V H g
==m. 4-6 一大水箱中的水通过一铅垂管与收缩管嘴流人大气中，如图。直管直径d 4=100 mm ，管嘴出口直径d B =50 mm ，若不计水头损失，求直管中A 点的相对压强p A 。
解：取A 点处截面为截面A-A ，B 点处截面为截面B-B ，对其列连续性方程：
22
4
4
A A
B B d V d V π
π
=
，可得：
1
4
A B V V =； 分别对自由液面和截面A-A 及截面B-B 之间的控制体列出伯努利方程：
自由液面和截面A-A 之间的控制的伯努利方程：2502A A
V p g g ρ=
++； 自由液面和截面B-B 之间的控制体的伯努利方程：2
92B V g
=
可得：2913.28B V g =?=m/s ， 3.32A V = m/s ， 4.44A p ∴=m 2H O
4-7 离心式通风机用集流器C 从大气中吸入空气，如图示。在直径d =200 mm 的圆截面管道部分接一根玻璃管，管的下端插入水槽中。若玻璃管中的水面升高H =150 mm ，求每秒钟所吸取的空气量Q 。空气的密度31.29kg/m ρ=。
解：设通风机内的压强为p ，根据静力学基本方程有：
w a p gH p ρ+=
对风机入口处和风机内部列伯努利方程：2
2122a V V p g g g
ρ=+
，其中V =0 所以， 22
1022w a H V V g g
ρρ=-+=，147.7V =m/s
于是，每秒钟所吸取的空气量为：1 1.5Q AV ==m 3/s 。
4-8 水平管路的过水流量Q =2.5L/s ，如图示。管路收缩段由直径d 1＝50 mm
收缩成d 2=25 mm 。相对压强p 1=0.1 at ，两断面间水头损失可忽略不计。问收缩断面上的水管能将容器内的水吸出多大的高度h ?
解：根据连续方程：1122= 2.5L /Q AV A V s ==可得：1 1.273m/s V =，
214 5.09m/s V V ==
对截面1和截面2列伯努利方程：221
12222P V P V g g g g
ρρ+=+ 可求得：2P =-2393Pa 。 由2P gh ρ=，所以h =0.24m 。
4-9 图示一矩形断面渠道，宽度B =2.7 m 。河床某处有一高度0.3m 的铅直升坎，升坎上、下游段均为平底。若升坎前的水深为1.8 m ，过升坎后水面降低0.12 m ，水头损失w h 为尾渠(即图中出口段)流速水头的一半，试求渠道所通过的流量Q 。
解：对升坎前后的截面列伯努利方程：22
1222w V V H h h g g +=++ 其中：221
22
w V h g =
? 根据连续方程：12BHV BhV =，其中： 1.8m H =， 1.68m h =。 所以有：120.77V V =
解得：2 1.6m/s V =，1 1.23m/s V =，31 5.98m /s Q BHV ==。
4-10 图示抽水机功率为P =14.7 kW ，效率为75%η=，将密度3
0900kg/m ρ=的油从油库送入密闭油箱。已知管道直径d =150 mm ，油的流量Q =0.14m 3/s ，抽水机进口B 处真空表指示为-3 m 水柱高，假定自抽水机至油箱的水头损失为h=2.3 m 油柱高，问此时油箱内A 点的压强为多少?
解：设抽水机中心轴处为截面B-B ，油箱液面处为截面A-A ，其中间包围的空间为控制体。
由连续方程21
4
Q d V π=可得：7.92V =m/s
对A 截面和B 截面列伯努利方程：
22B 000.75
22A A B V P V P p H h g g g g gQ
ρρρ?+++=++
由抽水机进口B 处真空表指示为-3 m 油柱高，可知
m 3-=g
p w B
ρ，所以m 3
10
-=g p o B ρ 代入上面的伯努利方程可得：13.188A P =kPa 。
4-11 如图所示虹吸管，由河道A 向渠道B 引水，已知管径d =100 mm ，虹吸管断面中心点2高出河道水位z=2 m ，点1至点2的水头损失为2W1-210(/2)h V g =，点2至点3的水头损失2W2-32(/2)h V g =，V 表示管道的断面平均流速。若点2的真空度限制在h v =7 m 以内，试问(1)虹吸管的最大流量有无限制?如有，应为多大?(2)出水口到河道水面的高差h 有无限制?如有，应为多大?
解：（1）对截面1—1和截面2—2列伯努利方程：
222
12+22A A w V P P V Z h g g g g
ρρ-+=++ 其中：0A V =22
102722V V g g
∴++≤，3m/s V ≤ 所以 21
23.5L/s 4
Q d V ≤=
（2）对A 截面和B 截面列伯努利方程：22122322A A B A
w w V P V P h h h g g g g
ρρ--+
+=+++ 其中：0A V =，0B V =。所以可得：2
1223
6h 2w w V h h g
--=+=， 5.89m h ≤
4-12 图示分流叉管，断面1—l 处的过流断面积A l =0.1 m 2，高程z 1=75m ，流速V l ＝3 m/s ，压强p 1＝98 kPa ；断面2—2处A 2＝0.05 m 2，z 1=72 m ；断面3—3处A 1=0.08 m 2，z 1＝60 m ，p 3＝196 kPa ；断面1—1至2—2和3—3的水头损失分别为h wl -2=3 m 和h wl -3=5 m 。试求(1)断面2—2和3—3处的流速V 2和V 3；(2)断面2—2处的压强p 2。
解：（1）对断面1—1和断面2—2列伯努利方程：
223311
131322w V P V P z z h g g g g
ρρ-++=+++ 可得：33m/s V =
由112233AV A V A V =+，得：2 1.2m/s V =
（2）对断面1—1和断面2—2列伯努利方程：
2211
22121222w V P V P z z h g g g g
ρρ-++=+++ 可得：52 1.01810Pa P =?
4-13 定性绘制图示管道的总水头线和测管水头线。
4-14 试证明均匀流的任意流束在两断面之间的水头损失等于两断面的测管水头差。
证明：对两断面列伯努利方程：
2211
22121222w V P V P z z h g g g g
ρρ-++=+++ 12V V =Q
2211
2212
12)22w P P V P V P h H H g g g g
ρρ-=+-+=-（ 4-15 当海拔高程z 的变幅较大时，大气可近似成理想气体，状态方程为
()a a p z RT ρ=，其中R 为气体常数。试推求()a p z 和()a z ρ随z 变化的函数关系。
解：()()
1
001--=R g a a T z z ββρρ
4-16 锅炉排烟风道如图所示。已知烟气密度为3s 0.8kg/m ρ=，空气密度为
3a 1.2kg/m ρ=，烟囱高H =30 m ，烟囱出口烟气的流速为10m/s 。(1)若自锅炉至烟囱出口的压强损失为产p w =200 Pa ，求风机的全压。(2)若不安装风机，而是完全依靠烟囱的抽吸作用排烟，压强损失应减小到多大?
解：(1) 若自锅炉至烟囱出口的压强损失为产p w =200 Pa ，风机的全压为122.4a P ；
(2) 若不安装风机，而是完全依靠烟囱的抽吸作用排烟，压强损失可减
小到77.6a P 以下。
4-17 管道泄水针阀全开，位置如图所示。已知管道直径d 1=350 mm ，出口直径d 2=150 mm ，流速V 2=30 m/s ，测得针阀拉杆受力F =490 N ，若不计能量损失，试求连接管道出口段的螺栓所受到的水平作用力。
解：连接管道出口段的螺栓所受到的水平拉力为N 104.283?。
4-18 嵌入支座内的一段输水管，其直径由d 1=1.5m 变化到d 2=l m ，如图示。当支座前的压强p l =4 at(相对压强)，流量为Q =1.8m 3/s 时，试确定渐变段支座所受的轴向力R (不计水头损失)。
解：取直径为d 1处的截面为1-1，直径为d 2处为的截面2-2，两截面包围的
空间为控制体，对其列出伯努利方程：2211
2222V P V P g g g g
ρρ+=+
根据连续方程：
2211224
4
d V d V Q π
π
=
=
可得1 1.02m/s V ∴=，2 2.29m/s V =
设水平向右为正方向，根据动量定理有：2221112
2()4
4
Q V V P d P d R π
π
ρ-=-+
得：N 103.84R 5?-=
则水管对水的作用力是水平向左的，由牛顿第三定律可知，水对水管壁的作
用力是水平向右的，大小为38.4KN 。
4-19 斜冲击射流的水平面俯视如图所示，水自喷嘴射向一与其交角成60。
的光滑平板上(不计摩擦阻力)。若喷嘴出口直径d =25 mm ，喷射流量Q =33.4L/s ，试求射流沿平板向两侧的分流流量Q 1和Q 2以及射流对平板的作用力F 。假定水头损失可忽略不计，喷嘴轴线沿水平方向。
解：以平板法线方向为x 轴方向，向右为正，根据动量定理得：
sin 60sin 60R mv Qv ρ-=-=-o o
即：0sin 60R Qv ρ= 因为：24
Q d v π
=
所以68m/s v = 所以，1967N R =
射流对平板的作用力1967R R '=-=N ，方向沿x 轴负向。 列y 方向的动量定理：
1122cos 600Q v Q v Qv ρρρ--=o 因为12v v =
所以121
2Q Q Q -=
又因为12Q Q Q +=
所以，1325.05L/s 4Q Q ==，21
8.35L/s 4
Q Q ==
4-20 一平板垂直于自由水射流的轴线放置(如图示)，截去射流流量的一部分Q l ，并引起剩余部分Q 2偏转一角度θ。已知射流流量Q =36L/s ，射流流速V =30 m/s ，且Q l ＝12L/s ，试求射流对平板的作用力R 以及射流偏转角θ(不计摩擦力和重力)。
解：以平板法线方向为x 轴方向，向右为正，根据动量定理得：
2211sin 0y F m v m v θ=-=
1122sin Q v Q v θ=即：，又因为2124/Q Q Q L s =-=
所以：122sin v v θ=
12v v v ==Q
030θ∴=
22cos x F m v mv θ-=-
2222cos (cos )456.5N
x F mv m v Qv Q v θρθ=-=-= 射流对平板的作用力：F=456.5N ，方向水平向右。
4-21 水流通过图示圆截面收缩弯管。若已知弯管直径d A =250 mm ，d B =200 mm ，流量Q =0.12m 3/s 。断面A —A 的相对压强多p A =1.8 at ，管道中心线均在同一水平面上。求固定此弯管所需的力F x 与F y (可不计水头损失)。
解：取水平向右为x 轴正向，竖直向上为y 轴正向。
根据连续方程：
224
4
A A
B B d v d v Q π
π
=
=
根据伯努利方程： 22B B
22A A V P V P g g g g
ρρ+=+ 所以： 2.4m/s A v =， 3.8m/s B v =, 1.76at B P = 在水平方向根据动量定理得：
22cos60cos604
4
x A
A B
B B A F P d P d mv mv π
π
+-=-o o
所以：x F =6023.23N
在竖直方向根据动量定理得：
2sin 60sin 604
y B
B B F P d mv π
+=o o
所以：y F = 4382.8N
所以，固定此弯管所需要的力为：x F =6023.23N ，方向水平向左；y F = 4382.8N ，
方向水平向下。
4-22 试求出题4—5图中所示短管出流的容器支座受到的水平作用力。 解：根据动量定理：22112
22121()()4
4
x F P d P d m v v Q v v π
π
ρ+-=-=-
可得：x F =426.2N
所以，支座受到的水平作用力x F =426.2N ，方向水平向左。
4-23 浅水中一艘喷水船以水泵作为动力装置向右方航行，如图示。若水泵的流量Q =80 L/s ，船前吸水的相对速度w l =0.5m/s ，船尾出水的相对速度w 2=12m/s 。试求喷水船的推进力R 。
解：根据动量定理有：
2121()920N R mw mw Q w w ρ=-=-=
4-24 图示一水平放置的具有对称臂的洒水器，旋臂半径R =0.25m ，喷嘴直径d =l0 mm ，喷嘴倾角α=45。，若总流量Q =0.56L/s ，求：(1) 不计摩擦时的最大旋转角速度ω；(2) ω=5 rad/s 时为克服摩擦应施加多大的扭矩M 及所作功率P 。
解：(1) 不计摩擦时的最大旋转角速度s rad 10.8=w ；
(2) ω=5 rad/s 时为克服摩擦应施加的扭矩m .712N 0?=M ，所作功率
3.56W =P 。
4-25 图示一水射流垂直冲击平板ab ，在点c 处形成滞点。已知射流流量Q =5L/s ，喷口直径d =10 mm 。若不计粘性影响，喷口断面流速分布均匀，试求滞点c 处的压强。
解：24
Q d v π
=
所以63.66v =m/s
1263.66v v v ===m/s
根据伯努利方程：22c c 22v P v P
g g g g
ρρ+=+，且0c v =
解得：c P =206.782mH O
4-26 已知圆柱绕流的流速分量为
22221cos ,1sin r a a u U u U r r θθθ∞∞????
=-=-+ ? ?????
其中，a 为圆柱的半径，极坐标(r ,θ)的原点位于圆柱中心上。(1)求流函数φ，并
画出流谱若无穷远处来流的压强为p 。，求r =a 处即圆柱表面上的压强分布。
解：(1) ()θψsin 122r r a U -=∞
(2) ()θ22
sin 415.0-+=∞
∞U p p 4-27 已知两平行板间的流速场为22[(/2)]u C h y =-，0v =，其中，
1250(s m)C -=?，h =0.2m 。当取y =-h /2时，ψ=0。求(1)流函数ψ；(2)单宽流量q 。
解：（1）
2222d d d d [(/2)]d (/2)d d v x u y
u y
C h y y C h y Cy y
ψ=-+==-=-
所以，23
'(/2)3
C Cy h y C ψ=-
+ 因为：当h =0.2m ，y=-0.1m 时，ψ=0，代入上式得：1/6C '=
所以：352501
236y y ψ=-+
（2）2(0.1)(0.1)0.33300.333m /s q ψψ=--=-=
4-28 设有一上端开口、盛有液体的直立圆筒如图示，绕其中心铅直轴作等
速运动，角速度为ω。圆筒内液体也随作等速运动，液体质点间无相对运动，速度分布为,,0u y v x w ωω=-==。试用欧拉方程求解动压强p 的分布规律及自由液面的形状。
解：建立如图所示的坐标系，可知其单位质量力为：
2X x ω=,2Y y ω=,Z g =- 故液体的平衡微分方程为：
22d (d d d )p x x y y g z ρωω=+-
22
0[
()]2
r p g z z C ωρ∴=--+
当00,r z z ==时，0p =
所以：22
0[
()]2
r p g z z ωρ=--
在自由液面处0p =，所以，自由液面方程为
22
0(2
r g z z ω=-）
液面的形状为绕z 轴的回转抛物面。
4-29 图示一平面孔口流动(即狭长缝隙流动)，因孔口尺寸较小，孔口附近的流场可以用平面点汇表示，点汇位于孔口中心。已知孔口的作用水头H =5 m ，单宽出流流量q =20 L/s ，求图中a 点的流速大小、方向和压强。
解： s m 0.00285
2202=??==
ππs L r q u r ,0u θ= 方向由a 点指向孔口中心。
26a p mH O p +=
所以：a p =O 6m H 2
4-30 完全自流井汲水时产生的渗流场可以用平面点汇流动求解。图示自流并位于铅直不透水墙附近，渗流场为图示两个点汇的叠加，两者以不适水墙为对称面。求汲水流量Q =1 m 3/s 时，流动的势函数φ，以及沿壁面上的流速分布。
解：()21ln 2r r Q ??
?
??-=π?，0=u ,()2
4y y v +-=π 4-31 图示一盛水圆桶底中心有一小孔口，孔口出流时桶内水体的运动可以
由兰金涡近似，其流速分布如图所示：中心部分(r ≤r 0)为有旋流动u (r )=wr ，外部(r ＞r 0)为有势流动u (r )＝u 0r 0/r ，其中u 0＝u (r ＝r 0)。设孔口尺寸很小，r 0也很小，圆桶壁面上的流速u R ＝u (r ＝R )≈0，流动是恒定的。(1)求速度环量Г的径向分布；(2)求水面的形状。
解：(1) 当0r r <时，22r Γπω=
当0r r ≥时，002r u Γπ=
(2)
2
0()()02r g z z g
ω+-=
4-32 偶极子是等强度源和汇的组合，如图a 所示：点源位于x +＝(-δ/2，0)点源强度为Q ＞0；点汇位于x -＝(+δ/2，0)，强度为-Q ＜0。点源与点汇叠加后，当偶极子强度M ＝δQ 为有限值而取δ→0时，就得到式(4—75)中偶极子的势函数和流函数。试利用偶极子与均匀平行流叠加的方法(图b)，导出圆柱绕流的流速分布(可参见习题4—26)。
解：2
2(1)cos r a u U r
θ∞=-
2
2(1)sin a u U r
θθ∞=--
4-33 在圆柱绕流流场上再叠加上一个位于原点的顺时针点涡，得到有环量的圆柱绕流，如图示。(1)当4aU Γπ∞=，圆柱表面上的两个滞留点重合。求过滞留点的两条流线的方程；(2)采用圆柱表面压强积分的方法，试推导出升力公式；(3)设4aU Γπ∞>，试确定滞留点的位置。
解：(1) ()()()a a U r r a r U ln 12ln 2sin 2+-=Γ--∞∞πθ
(2) Γ=∞U P y ρ
(3) 2
π
θ-
=，
()1442
-Γ
-Γ=∞∞
aU aU r a ππ
4-34 设水平放置的90。弯管如图所示，内、外壁位于半径分别为r 1＝200 mm 和r 2＝400 mm 的同心圆上。若周向流速u (r )的断面分布与自由涡相同，轴线流速u (r 0)＝2 m/s ，(1) 求水流通过时弯管内、外壁的压差；(2) 验证流体的总机械能在弯管内、外壁处相等。
解：(1)a 3.375kP p ?=
流体力学试题及答案
全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分，共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示)，原设计操纵方法是：从B管进高压油，A管排油时平台上升(图一的左图)；从A管进高压油，B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图，将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油，能操纵油压机升降吗?你的判断：( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二)，当箱顶部压强p0=1个大气压时，两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg)，如果顶部再压入一部分空气，使p0=2个大气压时。则△h应为( )
C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
流体力学课后习题第四章作业答案
第四章作业答案 4-3水在变直径竖管中流动，已知粗管直径 d 1=300mm ，流速v 1=6m/s 。两断面相距3m,为使两断面的压力表读值相同。试求细管直径（水头损失不计）。 解： 221122122222 112222p v p v Z Z g 2g g 2g p v p v v 6 300 3 4.837m v 9.74m/s g 2g g 2g 2g 2g l h ρρρρ++=+++++=+++=+=?= 2 2 2211 21v d v d d 300235.5mm ==== 4—4变直径管段AB ，d A =0.2m,d B =0.4m ，高差△h=1.5m，测得p A =30kPa ，p B =40kPa ，B 点处断面平均流速v B =1.5m/s ，试判断水在管中的流动方向。 解： 222 2222 0.43061.5()6m/s 0 4.900.229.8240 1.51.5 5.69m 29.819.6 B A A A B A A A B B B B d p H z m d g g g p H Z g g υυυρυρ==?==++=++==++=++= H B >H A , 水由B 流向A; 水头损失5.69-4.90=0.79m 4—5用水银压差计测量水管中的点流速u ，如读值 △h=60mm ，（1）求该点流速；（2）若管中流体是30.8/kg m ρ=的油，△h 不变，不计水头损失，则该点的流速是多少？ 解： (1) 3.85m/s u === (2) 4.34m/s u === 4—6 利用文丘里管的喉管处负压抽吸基坑中的积水，已经知道管道直径1100d mm =， 喉管直径2 50d mm =，2h m =，能量损失忽略不计。试求管道中流量至少为多大， 才能抽出基坑中的积水？ 解：由题意知，只有当12 12()()p p z z h g g ρρ+-+=时，刚好才能把水吸上来，由文丘里流 量计原理有Q =， 其中211 d k π=， 代入数据，有12.7Q l s =。
流体力学课后答案
1-2 一盛水封闭容器从空中自由下落，则器内水体质点所受单位质量力等于多少 解：受到的质量力有两个，一个是重力，一个是惯性力。 重力方向竖直向下，大小为mg ；惯性力方向和重力加速度方向相反为竖直向上，大小为mg ，其合力为0，受到的单位质量力为0 1-5 如图，在相距δ＝40mm 的两平行平板间充满动力粘度μ＝0.7Pa·s 的液体，液体中有一长为a ＝60mm 的薄平板以u ＝15m/s 的速度水平向右移动。假定平板运动引起液体流动的速度分布是线性分布。当h ＝10mm 时，求薄平板单位宽度上受到的阻力。 解：平板受到上下两侧黏滞切力T 1和T 2作用，由dy du A T μ=可得 12U 1515T T T A A 0.70.06840.040.010.01U N h h μμδ? ?=+=+=??+= ?--?? （方向与u 相 反） 1-9 某圆锥体绕竖直中心轴以角速度ω＝15rad/s 等速旋转，该锥体与固定的外锥体之 间的间隙δ＝1mm ，其间充满动力粘度μ＝0.1Pa ·s 的润滑油，若锥体顶部直径d ＝0.6m ，锥体的高度H ＝0.5m ，求所需的旋转力矩M 。 题1-9图 解：取微元体，微元面积： θ ππcos 22dh r dl r dA ? =?= 切应力： θ πσωμμ τcos 2rdh r dA dy du dA dT ?=?=?= 微元阻力矩： dM=dT·r
阻力矩： 2-12 圆柱形容器的半径cm R 15=，高cm H 50=，盛水深cm h 30=，若容器以等 角速度ω绕z 轴旋转，试求ω最大为多少时不致使水从容器中溢出。 解：因旋转抛物体的体积等于同底同高圆柱体体积的一半，因此，当容器旋转使水上升到最高时，旋转抛物体自由液面的顶点距容器顶部 h’= 2(H-h)= 40cm 等角速度旋转直立容器中液体压强的分布规律为 0222p gz r p +??? ? ??-=ωρ 对于液面，p=p 0 , 则g r z 22 2ω=，可得出2 2r gz =ω 将z=h ’,r=R 代入上式得s R gh /671.1815.04 .08.92' 22 2=??== ω 2-13 装满油的圆柱形容器，直径cm D 80=，油的密度3 /801m kg =ρ，顶盖中心点装有真空表，表的读数为Pa 4900，试求：（1）容器静止时，作用于顶盖上总压力的大小和方向；（2）容器以等角速度1 20-=s ω旋转时，真空表的读数值不变，作用于顶盖上总压力的大小和方向。
流体力学试题及答案
流体力学复习题 -----2013制 一、填空题 1、1mmH 2O= 9、807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 与 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型就是指 连续介质 、 无粘性 与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动 时 粘性力 与 惯性力 的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联 后总管路的流量Q 为Q= Q1 + Q2,总阻抗S 为 。 串联后总管路的流量Q 为Q= Q1 =Q2,总阻抗S 为S1+S2 。 6、流体紊流运动的特征就是 脉动现行 ,处理方 法就是 时均法 。 7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力 与 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有: 平移运动 、 旋转流 动 与 变形运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,她反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中,其中r p z +称为 测
压管 水头。 12、一切平面流动的流场,无论就是有旋流动或就是无旋流 动都存在 流线 ,因而一切平面流动都存在 流函数 , 但就是,只有无旋流动才存在 势函数。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ,就是因为它反映了 惯性力 与 粘性力 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 粘滞性 、 惯性 、 重力 性 、 表面张力性 与 压缩膨胀性 。 15、毕托管就是广泛应用于测量 气体与 水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性就是否作用分为 理想气体 与 粘性气体 。作用与液上的力包括 质量力, 表面力。 17、力学相似的三个方面包括 几何相似 、 运动相 似 与 动力相似 。 18、流体的力学模型就是 连续介质 模型。 19、理想气体伯努力方程 2u z -z p 2g 21ργγα+-+））（（中,））（（g 21z -z p γγα-+称 势压 , 2u p 2ρ+ 全压 , 2u z -z p 2 g 21ργγα+-+））（（称总压 20、紊流射流的动力特征就是 各横截面上的动量相 等 。 21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 s ?+=-pa dy du u ；τ ,u 的单
(完整版)流体力学练习题及答案
流体力学练习题及答案 一、单项选择题 1、下列各力中，不属于表面力的是（ ）。 A ．惯性力 B ．粘滞力 C ．压力 D ．表面张力 2、下列关于流体粘性的说法中，不准确的说法是（ ）。 A ．粘性是实际流体的物性之一 B ．构成流体粘性的因素是流体分子间的吸引力 C ．流体粘性具有阻碍流体流动的能力 D ．流体运动粘度的国际单位制单位是m 2/s 3、在流体研究的欧拉法中，流体质点的加速度包括当地加速度和迁移加速度，迁移加速度反映（ ）。 A ．由于流体质点运动改变了空间位置而引起的速度变化率 B ．流体速度场的不稳定性 C ．流体质点在流场某一固定空间位置上的速度变化率 D ．流体的膨胀性 4、重力场中平衡流体的势函数为（ ）。 A ．gz -=π B ．gz =π C ．z ρπ-= D ．z ρπ= 5、无旋流动是指（ ）流动。 A ．平行 B ．不可压缩流体平面 C ．旋涡强度为零的 D ．流线是直线的 6、流体内摩擦力的量纲 []F 是（ ）。 A . []1-MLt B . []21--t ML C . []11--t ML D . []2-MLt 7、已知不可压缩流体的流速场为xyj zi x 2V 2+= ，则流动属于（ ）。 A ．三向稳定流动 B ．二维非稳定流动 C ．三维稳定流动 D ．二维稳定流动 8、动量方程 的不适用于( ) 的流场。 A ．理想流体作定常流动 in out QV QV F )()(ρρ∑-∑=∑
B．粘性流体作定常流动 C．不可压缩流体作定常流动 D．流体作非定常流动 9、不可压缩实际流体在重力场中的水平等径管道内作稳定流动时，以下陈述错误的是：沿流动方向( ) 。 A．流量逐渐减少B．阻力损失量与流经的长度成正比C．压强逐渐下降D．雷诺数维持不变 10、串联管道系统中,其各支管内单位质量流体的能量损失（）。 A．一定不相等B．之和为单位质量流体的总能量损失C．一定相等D．相等与否取决于支管长度是否相等 11、边界层的基本特征之一是（）。 A．边界层内流体的流动为层流B．边界层内流体的流动为湍流 C．边界层内是有旋流动D．边界层内流体的流动为混合流 12、指出下列论点中的错误论点：（） A．平行流的等势线与等流线相互垂直B．点源和点汇的流线都是直线 C．点源的圆周速度为零D．点源和点涡的流线都是直线 13、关于涡流有以下的论点，指出其中的错误论点：涡流区域的( )。 A．涡流区域速度与半径成反比B．压强随半径的增大而减小 C．涡流区域的径向流速等于零D．点涡是涡流 14、亚音速气体在收缩管中流动时，气流速度（）。 A．逐渐增大，压强逐渐增大B．逐渐增大，压强逐渐减小 C．逐渐减小，压强逐渐减小D．逐渐减小，压强逐渐增大 15、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生（）现象。 A．离心泵内液体温度上升B．气缚 C．离心泵内液体发生汽化D．叶轮倒转
流体力学作业题参考题答案
流体力学网上作业题参考答案 第一章：绪论（56） 一、名词解释 1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。 2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均 后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。 4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。 5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。 6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。 7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。 8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。 9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。 10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。 11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。 12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。 13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。 14．牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 二、选择题 1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ）。 A 粘性是流体的固有属性 B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低 4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ） A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气 5. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力 6、在水力学中，单位质量力是指（ C ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 7、运动粘度与动力粘度的关系是（ A ） A μ υ ρ = B g μ υ= C υ μ ρ = D g υ μ=
流体力学课后习题答案
【2012年】《液压与气压传动》继海宋锦春高常识-第1-7章课后答案【最新经典版】 1.1 液体传动有哪两种形式？它们的主要区别是什么？ 答：用液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式被称之为液体传动。按照其工作 原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动，其中液压传动是利用在密封容器 液体的压力能来传递动力的；而液力传动则的利用液体的动能来传递动力的。 1.2 液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是 液压系统的动力源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以 保证执行元件和工作机构的工作要求。 （3）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出 力和速度（或转矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄 能器、冷却器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作
用的元件，在系统中是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。（5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统常使用液压油液作为工作介质。 1.3 液压传动的主要优缺点是什么？ 答：优点：（1）与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就 是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度 或力密度，力密度在这里指工作压力。 （2）液压传动容易做到对速度的无级调节，而且调速围大，并且对速度的调节还可 以在工作过程中进行。 （3）液压传动工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。 （4）液压传动易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。 （5）液压传动易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调 节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和 操作。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。答：缺点：（1）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格
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四、计算题(50分) 30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行，燃烧室的进口 扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为C p=1006J/(kg·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/(kg·K)) 31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m3/h，最大允许平均流速为20m/s， 求：(1)此时风道内径为多少? (2)若设计内径应取50mm的整倍数，这时设计内径为多少? (3)核算在设计内径时平均风速为多少? 32.(7分)离心式风机可采用如图所示的集流器来测量流量，已知风机入口侧管道直径 d=400mm,U形管读数h=100mmH2O，水与空气的密度分别为ρ水=1000kg/m3，ρ空=1.2kg/m3，忽略流动的能量损失，求空气的体积流量q v。 33.(7分)要为某容器底部设计一个带水封的疏水管，结构如图示：容器内部的压强值，最高 时是表压强p e=1500Pa,最低时是真空值p v=1200Pa,要求疏水管最高水位应低于容器底部联接法兰下a=0.1m，最低水位应在疏水管口上b=0.2m(水密度ρ=1000kg/m3，重力加速度g=9.8m/s2) 求：(1)疏水管长度L。 (2)水封水面到疏水管口的深度H。 34.(12分)有一水平放置的90°渐缩弯管，管内径d1=15cm,d2=7.5cm,入口处平均流速 v1=2.5m/s,表压强p1=6.86×104Pa，若不计阻力损失，求水流对弯管的作用力。水的密度ρ=1000kg/m3。 35.(12分)用虹吸管输水，如图所示，已知：水位差H=2m,管顶高出上游水位h=1m，虹吸管 内径d=200mm，管长为L AB=3m,L BC=5m,L CD=4m,管路沿程损失系数λ=0.026，局部损失
流体力学题及答案
C (c) 盛有不同种类溶液的连通器 D C D 水 油 B B (b) 连通器被隔断 A A (a) 连通容器 1. 等压面是水平面的条件是什么 2. 图中三种不同情况，试问：A-A 、B-B 、C-C 、D-D 中哪个是等压面哪个不是等压面为什么 3 已知某点绝对压强为80kN/m 2，当地大气压强p a =98kN/m 2。试将该点绝对压强、相对压强和真空压强用水柱及水银柱表示。 4. 一封闭水箱自由表面上气体压强p 0=25kN/m 2，h 1=5m ，h 2＝2m 。求A 、B 两点的静水压强。
答：与流线正交的断面叫过流断面。 过流断面上点流速的平均值为断面平均流速。 引入断面平均流速的概念是为了在工程应用中简化计算。8．如图所示，水流通过由两段等截面及一段变截面组成的管道，试问： (1)当阀门开度一定，上游水位保持不变，各段管中，是恒定流还是非恒定流是均匀流还是非均匀流
(2)当阀门开度一定，上游水位随时间下降，这时管中是恒定流还是非恒定流 (3)恒定流情况下，当判别第II 段管中是渐变流还是急变流时，与该段管长有无关系 9 水流从水箱经管径分别为cm d cm d cm d 5.2,5,10321===的管道流 出，出口流速s m V /13=，如图所示。求流量及其它管道的断面平 均流速。 解：应用连续性方程 （1）流量：==33A v Q s l /10 3 -?
(2) 断面平均流速s m v /0625.01= , s m v /25.02=。 10如图铅直放置的有压管道，已知d 1=200mm ，d 2=100mm ，断面1-1处的流速v 1=1m/s 。求（1）输水流量Q ；（2）断面2-2处的平均流速v 2；（3）若此管水平放置，输水流量Q 及断面2-2处的速度v 2是否发生变化（4）图a 中若水自下而上流动，Q 及v 2是否会发生变化 解：应用连续性方程 （1）4.31=Q s l / （2）s m v /42= （3）不变。 （4）流量不变则流速不变。 11. 说明总流能量方程中各项的物理意义。 12. 如图所示，从水面保持恒定不变的水池中引出一管路，水流在管路末端流入大气，管路由三段直径不等的管道组成，其过水面积分别是A 1=，A 2=，A 3=，若水池容积很大，行近流速可以忽
流体力学课后习题答案
5.1题 5.3题 解：按小孔出流计算出口流量为： 则每水面下降的微段需要的时间为： 故需要时间为： 5.4解：依据题意，为短管出流水力计算问题。 可以先计算短流量，则灌水时间可求。 2 0.62 1.218/4d Q L s πμ==? =20.82 1.612/4 N N d Q L s πμ==? =0.756 1.512p H m γ = =2 30.62/4 d Q s πμ==? =40bldH dH dT Q = = 2.8 0.5 04080 6900.1939 dH T H s === ? Q =253280.0768V T s Q == =230.0768/m s π==
5.5解：水面最终保持平衡，即说明自流管的流量最终将与两台水泵的抽水量相同。 5.14设并联前的流量为 Q1，并联后左管的流量为Q2 ，则并联后的右管流量为1/2Q2。 利用长管出流方程H=ALQ 平方 有： 5.17解：总扬程包括抬水高度及水头损失， .... 流入 吸出Q Q =A Q = 流入 161C R n == 221133889.80.0110.02580.2 ()4gn R λ???== =25023600d Q π?∴===流入 0.57H m ?=2222112222152()24H ALQ H ALQ AL Q ALQ ===+ = 22 1122520.794Q ALQ ALQ Q =?==2 2g f g l v H H h H d g λ =+=+22 40.07 1.42/0.254 Q v m s d ππ?===?221500 1.42200.02535.5620.2529.8g l v H H m d g λ ∴=+=+??=?98000.0735.56 443.50.55a a QH QH N kW N γγ η η ??=?===
流体力学期末考试题(题库+答案)
1、作用在流体的质量力包括 （ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面张力Ｄ 惯性力 2、层流与紊流的本质区别是： （ D ） A. 紊流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小 的为层流； C. 层流的雷诺数<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流 有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断 该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线 （ A ） A相重合； B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状； D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间的 关系是（ C ） Ａ p abs=p+p v Ｂ p=p abs+p a Ｃ p v=p a-p abs Ｄ p
= p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数 D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度 + 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。 12、离心泵的性能曲线中的H－Q线是在( B )情况下测定的。 A. 效率一定； B. 功率一定； C. 转速一定； D. 管路（ｌ＋∑ｌe）一定。
流体力学作业答案
流体力学作业答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
例题1：如下图所示，一圆锥体绕自身轴线等速旋转，锥体与固定壁面间的距离为K ，空隙全部被动力粘滞系数为 μ的牛顿流体所充满。当旋转角速度为ω，锥体底部半径 为R ，高为H ，求作用于圆锥的阻力矩。 解：M= ????====K dh r K dA r K dAr K u dAr 3 22cos 2πμω απμωωμμτ= H K R α πμωcos 23 而 22cos R H H +=α;故：M=223 2R H K R +?πμω 例题2：涵洞进口处，装有与水平线成600倾角而边长为1m 的正方形平板闸门（AB=1m ），求闸门所受静水总压力的大小及作用点。
解：坐标只能建在水面上。 a A kp p 807.91807.9=?= a B kp p 300.18)2 3 1(807.9=+?=
KN p p P B A 050.14112 =??+= h h A y I y y C C C C C D 6.160sin 433.1121 60sin 433.1160 sin 121160sin 00 30=+=??+=+= 0=D x 矩形和圆形的 C y 和C I 值 矩形： 2h y C = 123 bh I C =
圆形： r y C = 4 4 r I C π= 例题3：一直立矩形闸门，用三根工字梁支撑，门高及上游水深H 均为3m,把此闸门所受静水压强分布图分为三等份，每根工字梁分别设在这三等份的重心，求三个工字梁的位置？ 解：设静水压力分布图的面积为A ，则每一等份为A/3
流体力学试卷、习题及答案
流体力学与叶栅理论课程考试试题 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、在括号内填上“表面力”或“质量力”： 摩擦力（）；重力（）； 离心力（）；浮力（）； 压力（）。 2、判断下列叙述是否正确（对者画√，错者画╳）： (a) 基准面可以任意选取。（） (b) 流体在水平圆管内流动，如果流量增大一倍而其它条件不变的话，沿程 阻力也将增大一倍。（） (c) 因为并联管路中各并联支路的水力损失相等，所以其能量损失也一定相 等。（） (d) 定常流动时，流线与迹线重合。（） (e) 沿程阻力系数λ的大小只取决于流体的流动状态。（） 二、回答下列各题（1—2题每题5分，3题10分，共20分） 1、什么是流体的连续介质模型？它在流体力学中有何作用？ 2、用工程单位制表示流体的速度、管径、运动粘性系数时，管流的雷诺数4 Re ， 10
3、常见的流量的测量方法有哪些？各有何特点？ 三、计算题（70分） 1、如图所示，一油缸及其中滑动栓塞，尺寸D=120.2mm，d=119.8mm，L=160mm，间隙内充满μ=0.065Pa·S的润滑油，若施加活塞以F=10N的拉力,试问活塞匀速运动时的速度是多少？（10分） 题1图 2、如图所示一盛水容器，已知平壁AB=CD=2.5m，BC及AD为半个圆柱体，半径R=1m，自由表面处压强为一个大气压，高度H=3m，试分别计算作用在单位长度上AB面、BC面和CD面所受到的静水总压力。（10分） 题2图
3、原型流动中油的运动粘性系数υp=15×10-5m2/s，其几何尺度为模型的5倍，如 确定佛汝德数和雷诺数作为决定性相似准数，试问模型中流体运动粘性系数υm=？（10分） 4、如图所示，变直径圆管在水平面内以α=30。弯曲，直径分别为d1=0.2m，d =0.15m，过水流量若为Q=0.1m3/s，P1=1000N/m2时，不计损失的情况下，求水2 流对圆管的作用 力及作用力的位置。（20分） 题4图 5、两水池的水位差H=6m，用一组管道连接，管道的第一段BC长L1=3000m，直 径d1=600mm，C点后分为两根长L2=L3=3000m，直径d2=d3=300mm的并联管，各 在D点及E点进入下水池。设管道的沿程阻力系数λ=0.04，求总流量Q=？（20 分）
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第一章绪论 思考题 1- 1何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空 间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话， 则含有气泡的液体可以适用连续介质模 型。 习题1 1-3如题图所示，设平行板间隙为 0.5mm ，中间充满液体，上板以 U = 0.25m/s 的速度 平移，施于单位面积的力为 2Pa ,试求液体的粘度为多少？ 解： F A 液体粘度 1-4求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： F du A dy A dL FY dLU 第二章流体静力学 习题2 2-5用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为 m ,试求水面的压强 p o 。 解： P A P 0 水 g(3.0m 1.4m) P A P B 汞 g(2.5m 1.4m) P B P C 水 g(2.5m 1.2 m) P C P D 汞 g(2.3m 1.2m) P D 0 pa du U dy Y 3 FY 2 0.5 10 4 10 3Pa s AU 0.25 8.34 0.2 10 3 6 0.0648Pa s 3.14 (120 140) 10 0.493
2-9 —盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律: (1) P0汞g 2.2m 水g5 2.9m 133416 2.2 9800 2.9 2.65 10 Pa
自由降落; 解： （2） 以等加速度a 向上运动。 p P 0 (g a si n )h （1） 90 ,相对压强P 0 P 0 （2） 90 ,绝对压强P 0 P a P P a h(g a) 2- 12试求开启题图所示水闸闸门所需的单 宽拉力 F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： 闸门所受的单宽静压力 F 1 b 一2—9800[3 (3 2)] 1 2 二 2 4 9.05 10 N F i 作用点 y c 匹 h1 2(h1 h2) 1.25m 3si n60 h (h 1 h 2) F 1 y c F 2 理，F 2 F cos60 所求拉力 F 98.05kN sin60 2-16试定性绘出题图中各 ABC 曲面的压力体图。 答： h 2 2si n60 g[hi (h i h 2)] b C
流体力学标准化作业答案
流体力学标准化作业（三） ——流体动力学 本次作业知识点总结 1.描述流体运动的两种方法 （1）拉格朗日法；（2）欧拉法。 2.流体流动的加速度、质点导数 流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即 流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即 投影式为 或 ()du u a u u dt t ?==+??? 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t ??为固定空间点，由时间变化引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。()u u ??为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。 欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标 量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。例如不可压缩流体，密度的随体导数 3.流体流动的分类 （1）恒定流和非恒定流 （2）一维、二维和三维流动 （3）均匀流和非均匀流 4.流体流动的基本概念 （1）流线和迹线 流线微分方程 迹线微分方程 （2）流管、流束与总流 （3）过流断面、流量及断面平均流速
体积流量 3(/)A Q udA m s =? 质量流量 (/)m A Q udA kg s ρ=? 断面平均流速 A udA Q v A A ==? （4）渐变流与急变流 5. 连续性方程 （1）不可压缩流体连续性微分方程 （2）元流的连续性方程 （3）总流的连续性方程 6. 运动微分方程 （1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程） 矢量表示式 （2）粘性流体运动微分方程（N-S 方程） 矢量表示式 21()u f p u u u t νρ?+?+?=+??? 7.理想流体的伯努利方 （1）理想流体元流的伯努利方程 （2）理想流体总流的伯努利方程 8.实际流体的伯努利方程 （1）实际流体元流的伯努利方程 （2）实际流体总流的伯努利方程 10.恒定总流的动量方程 投影分量形式
流体力学 课后答案
流体力学课后答案 一、流体静力学实验 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、当时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答：以当时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。（3）在测压管5中，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为。 3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式，从而求得。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容重；为测压管的内径；为毛细升高。常温（）的水，或，。水与玻璃的浸润角很小，可认为。于是有 一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时。相互抵消了。 5、过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平是不是等压面？哪一部分液体是同 一等压面？ 答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面： （1）重力液体； （2）静止； （3）连通； （4）连通介质为同一均质液体； （5）同一水平面 而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 ※6、用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 答：关闭各通气阀，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 ※7、该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm。
最新流体力学试题及答案
流体力学复习题 ——2013制 一、填空题 1、1mmHO= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数，它反映了流体流动 时粘性力与惯性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联，则并联 后总管路的流量Q为Q= Q1 + Q2，总阻抗S为 __________ 。串联后总管路的流量Q为Q=Q1=Q2,总阻抗S为S1+S2 。 6、流体紊流运动的特征是脉动现行___________ ，处理方法是时均法__________ 。 7、流体在管道中流动时，流动阻力包括沿程阻力 和局部阻力。 &流体微团的基本运动形式有：平移运动、旋转流动和变形运动。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数，他反映了惯性力
与弹性力的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线重合__________ 。 2 11、理想流体伯努力方程z 二常数中，其中Z」称为测 r 2g r 压管水 头。 12、一切平面流动的流场，无论是有旋流动或是无旋流动都 存在流线，因而一切平面流动都存在流函数，但是， 只有无旋流动才存在势函数。 13、雷诺数之所以能判别卫态__________ ，是因为它反映了 惯性力和粘性力___________ 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有粘滞性、惯性、重力 「表面张力性和压缩膨胀性。 15、毕托管是广泛应用于测量气体和水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性是否作用分为理想气体和粘性气体。作用与液上的力包括质量力,表面力。 17、力学相似的三个方面包括几何相似__________ 、运动相似________ 与 _______ 。 18、流体的力学模型是连续介质_________ 模型。 19、理想气体伯努力方程P（Z1 -Z?（ - g）?乎中， Pll2 P（Z1-Z2）（li g）称势压_______________________ ，P— _____ 全压_______ ，- P '（乙-Z2）（1_-爲）■ —称总压
流体力学作业题库及答案
第一章 绪论 思考题 1-1 何谓流体连续介质模型？含有气泡的液体是否适用连续介质模型？ 答： 所谓流体的连续介质模型，即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话，则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。 习题1 1-3 如题图所示，设平行板间隙为0.5mm ，中间充满液体，上板以U ＝0.25m/s 的速度平移，施于单位面积的力为2Pa ，试求液体的粘度为多少？ 解： Y U dy du A F μμτ=== 液体粘度s Pa AU FY ??=??==--33 10425 .0105.02μ 1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解： s Pa dLU FY dL A Y U dy du A F ?=??????==?==== --0648.0493 .010)140120(14.3102.034.863 πμπμμτ 第二章 流体静力学 习题2 2-5 用多管水银测压计测压，，题图中标高的单位为m ，试求水面的压强p 0。 解： Pa m g m g p pa p m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D C C B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20) 2.1 3.2()2.15.2(g ) 4.1 5.2()4.10.3(?=?-?=?-?=?????? ?? ??=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ
2-9 一盛水的敞口容器作加速运动，试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律：（1）自由降落；（2）以等加速度a 向上运动。 解： h a g p p )sin (0αρ++= （1） 0,900=∴=?-=p p 相对压强α （2）) (,900a g h p p p p a a ++=∴=?=ρα绝对压强 2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解： N b h h h g h b F 42112 11005.91 )]23(3[98002 322 )]([60sin 2?=?++? =?++? = ?Ω=ρ闸门所受的单宽静压力 m h h h h h h h y F c 25.1) () (260sin 321121121=++++??=作用点 kN F F F h F y F c 05.9860cos ,60sin 22 2 1=??=? =所求拉力 2-16 试定性绘出题图中各ABC 曲面的压力体图。 答：
工程流体力学课后练习题答案
工程流体力学练习题 第一章 1-1解：设：柴油的密度为ρ，重度为γ；40 C 水的密度为ρ0，重度为γ0。则在同一地点的相对密度和比重为： 0ρρ=d ，0 γγ=c 30/830100083.0m kg d =?=?=ρρ 30/81348.9100083.0m N c =??=?=γγ 1-2解：336/1260101026.1m kg =??=-ρ 3/123488.91260m N g =?==ργ 1-3解：269/106.191096.101.0m N E V V V V p p V V p p p ?=??=?-=?-=????-=ββ 1-4解：N m p V V p /105.210 41010002956 --?=?=??-=β 299/104.0105.211m N E p p ?=?==-β 1-5解：1）求体积膨涨量和桶内压强 受温度增加的影响，200升汽油的体积膨涨量为： ()l T V V T T 4.2202000006.00=??=?=?β 由于容器封闭，体积不变，从而因体积膨涨量使容器内压强升高，体积压缩量等于体积膨涨量。故： 26400/1027.16108.9140004 .22004.2m N E V V V V V V p p T T p T T ?=???+=?+?-=?+?-=?β 2）在保证液面压强增量个大气压下，求桶内最大能装的汽油质量。设装的汽油体积为V ，那么：体积膨涨量为：
T V V T T ?=?β 体积压缩量为： ()()T V E p V V E p V T p T p p ?+?=?+?=?β1 因此，温度升高和压强升高联合作用的结果，应满足： ()()???? ? ??-?+=?-?+=p T p T E p T V V T V V 1110ββ ()())(63.197108.9140001018.01200006.012001145 0l E p T V V p T =???? ?????-??+=???? ???-?+=β ()kg V m 34.1381063.19710007.03=???==-ρ 1-6解：石油的动力粘度：s pa .028.01.010028=?= μ 石油的运动粘度：s m /1011.39 .01000028.025-?=?==ρμν 1-7解：石油的运动粘度：s m St /1044.0100 4025-?===ν 石油的动力粘度：s pa .0356.010 4100089.05=???==-ρνμ 1-8解：2/1147001 .01147.1m N u =?==δμ τ 1-9解：()()2/5.1621196.012.02 15.0065.021m N d D u u =-?=-==μδμτ N L d F 54.85.16214.01196.014.3=???=???=τπ 第二章 2-4解：设：测压管中空气的压强为p 2，水银的密度为1ρ，水的密度为2ρ。在水银面建立等压面1-1，在测压管与容器连接处建立等压面2-2。根据等压面理论，有 21p gh p a +=ρ （1） gz p z H g p 2221)(ρρ+=++（2） 由式（1）解出p 2后代入（2），整理得：