工程流体力学习题
第一部分 流体及其物理性质
1、按连续介质的概念,流体质点是指:
A 、流体的分子;
B 、流体内的固体颗粒;
C 、几何的点;
D 、几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 2、与牛顿内摩擦定律有关的因素是:
A 、压强、速度和粘度;
B 、流体的粘度、切应力与角变形率;
C 、切应力、温度、粘度和速度;
D 、压强、粘度和角变形。 3、在研究流体运动时,按照是否考虑流体的粘性,可将流体分为:
A 、牛顿流体及非牛顿流体;
B 、可压缩流体与不可压缩流体;
C 、均质流体与非均质流体;
D 、理想流体与实际流体。 4、理想液体的特征是:
A 、粘度为常数
B 、无粘性
C 、不可压缩
D 、符合RT p ρ=。
5、 流体运动黏度υ的国际单位是:
A 、m 2/s ;
B 、N/m 2;
C 、 kg/m ;
D 、N·s/m 2。 6、液体黏度随温度的升高而____,气体黏度随温度的升高而_____。
A 、减小,升高;
B 、增大,减小;
C 、减小,不变;
D 、减小,减小 7、下列说法正确的是:
A 、液体不能承受拉力,也不能承受压力
B 、液体不能承受拉力,但能承受压力
C 、液体能承受拉力,但不能承受压力
D 、液体能承受拉力,也能承受压力。 8、下列流体哪个属牛顿流体:
A 、汽油;
B 、纸浆;
C 、血液;
D 、沥青。 9、液体的黏性主要来自于液体:
A 、分子热运动;
B 、分子间内聚力;
C 、易变形性;
D 、抗拒变形的能力。 10、 流体是 一种物质。
A 、不断膨胀直到充满容器的;
B 、实际上是不可压缩的;
C 、不能承受剪切力的;
D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 11、 简答题
(1) 连续介质假设 (2) 牛顿流体 (3) 流体微团
12、
如图所示为压力表校正器。器内充满压缩系数为βp =4.75×10-10 1/Pa 的
油液,器内压力为105Pa 时油液的体积为200mL 。现用手轮丝杆和活塞加压,活塞直径为1cm ,丝杆螺距为2mm ,当压力升高至20MPa 时,问需将手轮摇多少转?
解:p 0=105Pa ,p =20MPa ,βp =4.75×10-10 1/Pa , V 0=200mL ,d =1cm ,δ=2mm 。
由式
p V V
d d p -
=β,得
361066p 00m 1089.11075.410)1.020(10200)(---?=???-??=-=β?p p V V
04.12002
.001.014.31089.1442
6
2=????=?=-δπd V n 约需要将手轮摇12转。
13、 在相距1mm 的两平行平板之间充有某种黏性液体,当其中一板以1.2m/s
的速度相对于另一板作等速移动时,作用于板上的切应力为3 500 Pa 。试求该液体的黏度。
解:由d d v y τμ=, 3d 1103 500 2.917Pa s
d 1.2y v μτ-?==?=?
14、
有一块30×40cm 2的矩形平板,浮在油面上,其水平运动的速度为
10cm/s ,油层厚度δ=10mm ,油的动力粘度μ=0.102Pa ·s ,求平板所受的阻力。
解:A =30×40cm 2,u =10cm/s ,δ=10mm ,μ=0.102Pa·s 。
根据牛顿内摩擦定律,得平板所受的阻力为 N 12.04.03.001
.001.0102.0d d =??-?==A y u T μ
第二部分 流体静力学
1、水力学中,单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量
2、在重力作用下静止液体中,等压面是水平面的条件是
。
A 、同一种液体;
B 、相互连通;
C 、不连通;
D 、同一种液体,相互连通。
3、压力表的读值是:
A 、绝对压强;
B 、绝对压强与当地大气压的差值;
C 、绝对压强加当地大气压;
D 、当地大气压与绝对压强的差值。 4、相对压强是指该点的绝对压强与
的差值。
A 、标准大气压;
B 、当地大气压;
C 、工程大气压;
D 、真空压强。 5、图示容器内盛有两种不同的液体,密度分别为1ρ,2ρ,则有
A 、g
p z g p z B
B A A 11ρρ+=+ B 、g p z g p z
C C
A A 21ρρ+=+ C 、g
p
z g p z D D B B 21ρρ+=+
D 、g
p z g p z C C B
B 21ρρ+=+
O
6、图示盛水封闭容器中,1、2、3在同一水平面上,则:
A 、321p p p >>
B 、321p p p <<
C 、312p p p >>
D 、321p p p <=
7、用U 形水银测压计测A 点压强,m m 5001=h ,m m 3002=h ,A 点的压强是:
A 、637002m N ;
B 、666402m N
C 、695802m N
D 、 607602m N
8、对于相对平衡液体,有:
A 、等压面不一定是水平面;
B 、液体内部同一等压面上各点,处在自由液面下同一深度的面上;
C 、g
p
z g p z ρρ2211+=+
(对于任意的21,z z ); D 、)d d d (d z Z y Y x X p ++=ρ不成立。 9、对于相对平衡液体,说法正确的是:
A 、等压面与质量力不正交;
B 、等压面不可能为水平面;
C 、等压面的形状与液体密度有关;
D 、两种液体的交界面为等压面。
10、 等压面与质量力关系是:
A 、平行
B 、斜交
C 、正交
D 、无关 11、 露天水池,水深5m 处的相对压强为:
A 、5kPa 、
B 、49kPa
C 、147kPa
D 、205kPa 12、 流体处于平衡状态的必要条件是:
A 、流体无粘性;
B 、流体粘度大;
C 、质量力有势;
D 、流体正压。 13、 液体在重力场中作加速直线运动时,其自由面与 处处正交。 A 、重力;B 、惯性力;C 、重力和惯性力的合力;D 、压力。 14、 简答题 (1) 压力的特性
(2) 绝对压力、相对压力与真空度之间的关系 15、
图示封闭容器中有空气、油和水三种流体,压力表A 读数为-1.47N/cm 2。(1)试绘出容器侧壁上的静压力分布图;(2)求水银测压计中水银柱高度差。
解:h 1=3m ,h 2=2m ,h 3=0.6m ,p m0=-1.47N/cm 2
,S 油=0.7。
设油水分界面上的相对压力为p m1,容器底部的相对压力为p m2,U 型管左侧汞水分界面上的相对压力为p m3,油深为h 1,水深为h 2,根据静力学方程,得
Pa 5901398107.01047.1410m 1m =??+?-=+=h p p 油γ Pa 2552129810590121m 2m =?+=+=h p p 水γ Pa 314076.098102552132m 3m =?+=+=h p p 水γ
(1) 根据以上数据即可绘出容器侧壁上的静压力分布图(上图); (2) 水银测压计中水银柱高度差为 mm 235m 235.09810
6.1331407
3
m ==?=
=?汞
γp h
16、
试按复式水银测压计的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知:
H =3m ,h 1=1.4m ,h 2=2.5m ,h 3=1.2m ,h 4=2.3m ,水银的密度ρHg =13600kg/m 3。
解:
()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ
()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ
()()212Hg 1O H 2
p h h g p h H g +-=+-ρρ
()()a 34Hg 232O H 2
p h h g p h h g +-=+-ρρ
()()a 3412Hg 321O H 2
p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ
()()()()()
Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a
321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683101325
2.15.24.1380665.910004.15.22.1
3.280665.913600a
321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ
17、 U 形水银压差计中,已知h 1=0.3m ,h 2=0.2m ,h 3=0.25m 。A 点的相对
压力为p A =24.5kPa ,酒精的比重为0.8,试求B 点空气的相对压力。
解:因为左右两侧的U 型管,以及中部的倒U 型管中1、2、3点所在的水平面
均为等压面,依据题意列静力学方程,得
3B 3h p p 汞γ+=, 232h p p 酒精γ-=, 221h p p 汞γ+=, 121A )(p h h p =++水γ 将以上各式整理后,可得到B 点空气的相对压力为
Pa
10906.2)]25.02.0(6.132.08.0)2.03.0[(9810105.24)
()(4332221A B ?-=+?-?++?+?=+-+++=h h h h h p p 汞酒精水γγγ 以mH 2O 表示为 O mH 96.29810
10906.224B
-=?-==水
γp h
18、
一矩形水箱长为l =2.0m ,箱中静水面比箱顶低h =0.4m ,问水箱运动的
直线加速度多大时,水将溢出水箱
?
解:建立坐标系如图所示,水箱中水所受单位质量力分别为
a f -=x , 0y =f , g f -=z
代入等压面微分方程(2-13)式,积分后得等压面方程为
C z g x a =+
由边界条件:当0=x 时,0=z ,得0=C 。将l x 2
1
-=,h z =代入上式得加速度
为
2m /s 924.30
.24
.081.922=??==-=l gh g x z a
19、 如图所示为绕铰链O 转动的倾斜角α=60°的自动开启式水闸,当水闸一
侧的水位H=2m ,另一侧的水位h=0.4m 时,闸门自动开启,试求铰链至水闸下端的距离x 。
解:设水闸宽度为b ,水闸左侧水淹没的闸门长度为l 1,水闸右侧水淹没的闸门长度为l 2。
作用在水闸左侧压力为111A gh F c p ρ= 其中
21H h c =
αs i n 1H l = α
sin 11H
b bl A == 则
α
ραρsin 2sin 221b
gH H b H g F p ==
作用在水闸右侧压力为2
22A gh F c p ρ=
其中
22h h c =
αs i n 2h l = α
sin 22h b bl A == 则
α
ραρsin 2sin 222
b
gh h b h g F p ==
由于矩形平面的压力中心的坐标为
l bl l bl l A x I x x c cy c D 3
2
2
1223
=+=+=
所以,水闸左侧在闸门面上压力中心与水面距离为 αs i n 321H x D ?=
水闸右侧在闸门面上压力中心与水面距离为 α
s i n 322H
x D ?=
对通过O 点垂直于图面的轴取矩,设水闸左侧的力臂为d 1,则 ()x x l d D =-+111
得
()αααsin 3sin 32sin 111H x H H
x x l x d D -
=??
? ???--=--= 设水闸右侧的力臂为d 2,则 ()x x l d D =-+222 得
()αααsin 3sin 32sin 222h x h h
x x l x d D -=?
?
? ???--=--= 当满足闸门自动开启条件时,对于通过O 点垂直于图面的轴的合力矩应为零,因此 02211=-d F d F p p
则 ??
?
??-=??? ??-ααρααρs i n 3s i n 2s i n 3s i n 222h x b gh H x b gH
??? ?
?-=??? ??-ααsin 3sin 322h x h H x H
()
()
3322
sin 31
h H x h H
-=
-α
h H h Hh H h H h H x +++?=--?=2
22
233sin 31sin 31αα ()m 0.7954.024.04.02260sin 3122=++?+?=
x
20、 如图所示,在蓄水容器垂直壁的下面有一1/4圆柱面的部件AB ,该部
件的长度l=1.0m ,半径R=0.4m ,水深h=1.2m ,试求作用在部件AB 上的静水总压力,要求绘制水平分力的压强分布图和铅垂分力的压力体图。
21、蓄水容器上有三个半球形的盖,容器中装满水,如图下所示。已知:液
面高H=2.5m,容器高h=1.5m,盖的半径R=0.5m。求:作用于三个半球形盖的水静压力。
22、矩形闸门AB宽为1.0m,左侧油深h1=1m ,水深h2=2m,油的比重为
0.795,闸门倾角α=60o,试求闸门上的液体总压力。
解:设油,水在闸门AB 上的分界点为E ,则油和水在闸门上静压力分布如图所示。现将压力图F 分解成三部分1F ,2F ,3F ,而123F F F F =++,
其中
11
1.155m sin sin 60h AE α=
==?
22
2.31m sin sin 60h EB α=
==?
E p γ=油
10.7959 81017 799Pa h =??=
B E p p γ
=+水
27 7999 810227 419Pa h =??=
1E 11
I 7 799 1.155 4 504N 22F p AE =
?=??=
2E I 7 799 2.3118 016N F p EB =?=?=
3B E 11
()I (27 4197 799) 2.3122 661N
22F p p EB =-?=?-?=
故总压力123 4 50418 01622 66145.18kN F F F F =++=++=
23、
一弧形闸门,宽2m ,圆心角α=30°,半径r =3m ,闸门转轴与水平面齐
平,求作用在闸门上的静水总压力的大小与方向(即合力与水平面的夹角)。
解:由图可知
m 5.130sin 3sin =?==
αr h 弧形闸门所受的水平分力为
N
10207.25.1298102
1
21422x ?=???==bh P γ
弧形闸门所受的水平分力为
γ
απγb hr r V P )cos 21
121(2P z -== N
1097.798102)30cos 35.121
314.3121(32?=?????-??=
总合力为
kN 46.2397.707.222
22z 2x =+=+=P P P 总合力与水平面的夹角为 86.1907.2297
.7tg tg 1x z 1
===--P P θ
第三部分流体动力学1、用欧拉法表示流体质点的加速度a等于:
A、
2
2
d
d t
r
;B、
v
t
?
?;C、()
v v
??;D、
()
t
?
+??
?
v
v v
。
2、恒定流是:
A、流动随时间按一定规律变化;
B、各空间点上的运动要素不随时间变化;
C、各过流断面的速度分布相同;
D、迁移加速度为零。
3、一元流动限于:
A、流线是直线;
B、速度分布按直线变化;
C、运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数;
D、运动参数不随时间变化的流动。
4、均匀流是:
A、当地加速度为零;
B、迁移加速度为零;
C、向心加速度为零;
D、合成加速度为零。
5、变直径管,直径D1=320mm,D2=160mm,流速v1=1.5m/s,v2为:
A、3m/s
B、4m/s
C、6m/s
D、9m/s
6、恒定流动中,流体质点的加速度:
A、等于零;
B、等于常数;
C、随时间变化而变化;
D、与时间无关。
7、在流动中,流线和迹线重合。
A、无旋;
B、有旋;
C、恒定;
D、非恒定。
8、粘性流体总水头线沿程的变化是:
A、沿程下降
B、沿程上升
C、保持水平
D、前三种情况都有可能
9、粘性流体测压管水头线的沿程变化是:
A、沿程下降
B、沿程上升
C、保持水平
D、前三种情况都有可能
10、流线与流线,在通常情况下:
A、能相交,也能相切;
B、仅能相交,但不能相切;
C、仅能相切,但不能相交;
D、既不能相交,也不能相切。
11、欧拉法研究的变化情况。
A、每个质点的速度
B、每个质点的轨迹
C、每个空间点的流速
D、每个空间点的质点轨迹
12、应用总流的伯努利方程时,两截面之间。
A、必须都是急变流
B、必须都是缓变流
C、不能出现急变流
D、可以出现急变流
13、欧拉法描述流体质点的运动:
A 、直接;
B 、间接;
C 、不能;
D 、只在恒定时能。 14、 一维流动中,“截面积大处速度小,截面积小处速度大”成立的必要条件是:
A 、理想流体;
B 、粘性流体;
C 、可压缩流体;
D 、不可压缩流体。 15、
伯努利方程中
2
2p aV z g g ρ++
表示: A 、单位重量流体具有的机械能;B 、单位质量流体具有的机械能; C 、单位体积流体具有的机械能;D 、通过过流断面流体的总机械能。
16、 水平放置的渐扩管,如忽略水头损失,断面中心的压强,有以下关系:
A 、21p p >;
B 、21p p =;
C 、21p p <;
D 、不定。 17、
文丘里管用于测量( )。
A .流体点流速;
B .流体密度;
C .流体流量;
D .流体点压强。 18、 虹吸管最高处的压强_________。
A 、大于大气压
B 、等于大气压
C 、小于大气压
D 、无法确定 19、
动能修正系数是反映过流断面上实际流速分布不均匀性的系数,流速分布_____,系数值_______,当流速分布_____时,则动能修正系数的值接近于____。
A 、越不均匀;越小;均匀;1。
B 、越均匀;越小;均匀;1。
C 、越不均匀;越小;均匀;零。
D 、越均匀;越小;均匀;零。 20、
动量方程式中流速和作用力 。
A .流速有方向,作用力没有方向。
B .流速没有方向,作用力有方向。
C .都没有方向。
D .都有方向。 21、
简答题
(1) 拉格朗日法与欧拉法的区别 (2) 流线与迹线 (3) 过流断面
(4) 伯努利方程的物理意义 (5) 气穴与气蚀 (6) 控制体 22、
图示一有压管道,小管直径d A =0.2m ,大管直径d B =0.4m ,A 点压强水头为7mH 2O ,B 点压强水头为4mH 2O ,已知大管断面平均流速v B =1m/s ,B 点比A 点高1m 。求管中水流的方向。
解:
23、
水管直径50mm ,末端的阀门关闭时,压力表读数为21kN/m 2,阀门打
开后读数降至5.5kN/m 2,如不计管中的压头损失,求通过的流量。
24、
用水银压差计测量水管中的点速度u ,如读数Δh =60mm ,求该点流速。
解:根据题意,由流体静力学方程,得
h
g h p p ?ρρ?γγ)()(0-=-=-汞汞
列伯努利方程,基准面取在管轴线上,得
2
021
u p p ρ+=
则
m /s
85.31006.01081.9)16.13(2)(2)
(23
30=???-?=-=
-=ρ
?ρρρ
h
g p p u 汞
25、
流量为0.06m 3/s 的水,流过如图所示的变直径管段,截面①处管径d 1=
250mm ,截面②处管径d 2=150mm ,①、②两截面高差为2m ,①截面压力p 1=120kN/m 2,压头损失不计。试求:水向下流动,②截面的压力及水银压
差计的读数。
解:(1) 由连续性方程,得 m /s 223.125.014.306
.0442
211=??==
d Q u π m /s 397.315.014.306
.0442
222=??==
d Q u π
(2) 列出①、②两截面间的伯努利方程,基准面取在②截面上;同时列出U 型管的静力学方程,
g
u p g u H p 222
2
2211
+=++γγ h p H p ?γγγ)()(21-=-+汞
得 2
233
222
22112k N /m
6.134N /m 106.13410)39
7.321
223.121281.9120(22=?=??-?+?+=-++=γγγg u g u H p p
mm 6.40m 0406.01081.9)16.13(10)281.96.134120()(3
3
21==??-??+-=-+-=γγγ?汞H p p h 26、
供水系统如图所示。已知水箱内压力P 4为30米水柱,所有管道的直径100mm 。泵前真空度为6米水柱,吸入管沿程损失不计,排出管沿程损失h L3-4=16m 水柱,滤网处局部损失为4倍速度水头,每个弯头局部损失均为1倍速度水头,排出管进入上水箱的局部损失为1倍速度水头。求: 1)泵的排量Q ; 2)泵的扬程E m ; 3)3-3截面处压力p 3; 4)若泵的效率8.0=η,求泵的轴功率轴N 。
27、
如图所示为离心式水泵抽水装置。已知流量Q =20 1/s ,几何给水高度
H g =18m 。吸水管长度l 1=8m ,管径d 1=150mm ;压水管长度l 2=20m ,管径d 2=100mm 。沿程摩阻系数λ=0.042,局部水头损失系数为:进口ξe =5.0,弯头ξb =0.17。水泵的安装高度H s =5.45m ,水泵进口的允许真空度[h v ]=7mH 2O 。试校核水泵进口的真空度h v 。
解:
1
3 2 3
1
4 4
2
28、图示装置水管链连的喷嘴,管路直径D1=100mm,管嘴出口直径
D2=50mm,流量20L/S,不计算能量损失。试确定管道与喷嘴连接处(1-1截面)的轴向拉力。
29、如图所示的分岔管水流射入大气,干管及分岔管的轴线处于同一水平面
上。已知 =30°,v2=v3=12m/s,d1=200mm,d2=d3=100mm,不计水头损失,求水流对分岔管的作用力。
解:
30、
如图所示,水平放置的
45弯管,入口直径m m 6001=d ,出口直径
m m 3002=d ,入口压强21m kN 140=p ,流量s m 425.03
V =q ,若不计弯管
内的水头损失,试求水对弯管的作用力。
31、
如图所示,将一平板垂直探入水的自由射流中,设平板截去射流的部分
流量
310.012/Q m s
=,并引起射流的剩余部分偏转一角度α。已知射流速度
为30m/s ,总流量
300.036/Q m s
=,不计重量及水头损失。求射流加于平板上
的力和偏转角度α 。
第四部分 实际流体的流动阻力与能量损失
1、输水管道在流量和水温一定时,随着直径的增大,水流的雷诺数Re 就( )
A 、增大
B 、减小
C 、不变
D 、不定
2、圆管流动的下临界雷诺数
cr
Re 为(
)
A 、300
B 、1200
C 、3600
D 、12000
E 、这些都不是
3、雷诺实验中,由层流向紊流过渡的临界流速cr
v 和由紊流向层流过渡的临界流
速
cr
v 之间的关系是(
)
cr cr cr cr cr cr )C ( )B ( )A (v v v v v v =<> (D)不确定
4、管流的雷诺数Re 是( )
A 、
ν
vd
B 、
ρ
μ
vd C 、
ν
ρ
vd D 、
μ
vd
5、雷诺数Re 反映了( )的对比关系
A 、粘滞力与重力
B 、重力与惯性力
C 、惯性力与粘滞力
D 、粘滞力与动水压力
6、圆管层流流动中,过流断面上切应力分布为(
)
(a)(b)(c)(d)
7、输送流体的管道,长度及两段的压强差不变,层流流态,欲使管径放大一倍,
122d d =,则流量12
Q Q 应为( )
A 、2;
B 、4;
C 、8;
D 、16 8、圆管层流流量变化与( )
A 、粘度成正比;
B 、管道半径的平方成正比;
C 、压降成反比;
D 、粘度成反比;
E 、管道直径的立方成正比 9、管道中紊流运动,过水断面流速分布符合( )
A 、均匀分布
B 、直线变化规律
C 、抛物线规律
D 、对数曲线规律
10、 水流在管道直径、水温、沿程阻力系数都一定时,随着流量的增加,粘性底层的厚度就( ) A 、增加 B 、减小
C 、不变
D 、不定
11、 在紊流粗糙管中,( )
A 、与紊流光滑区的阻力系数相同;
B 、粘性底层覆盖粗糙凸起高度 ;
一\选择题部分 (1)在水力学中,单位质量力是指(答案: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。 (2)在平衡液体中,质量力与等压面(答案:d) a、重合; b、平行 c、相交; d、正交。 (3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案:b (4)水力学中的一维流动是指(答案:d ) a、恒定流动; b、均匀流动; c、层流运动; d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 (5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(答案:b) a、8; b、4; c、2; d、1。 (6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于答案:c a、层流区; b、紊流光滑区; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区(7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s,水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为答案:c a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m (8)在明渠中不可以发生的流动是(答案:c ) a、恒定均匀流; b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流; d、非恒定非均匀流。 (9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是(答案:b)。 a、均匀缓流; b、均匀急流; c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 (10)底宽b=1.5m的矩形明渠,通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠中某处水深h = 0.4m,则该处水流的流态为答案:b a、缓流; b、急流; c、临界流; (11)闸孔出流的流量Q与闸前水头的H(答案:d )成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 (12)渗流研究的对象是(答案:a )的运动规律。 a、重力水; b、毛细水; c、气态水; d、薄膜水。 (13)测量水槽中某点水流流速的仪器有答案:b a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 (14)按重力相似准则设计的水力学模型,长度比尺λL=100,模型中水深为0.1米,则原型中对应点水深为和流量比尺为答案:d a、1米,λQ =1000; b、10米,λQ =100;
工程流体力学 (第二版) 习题与解答
1 2 p p 2 1 V 第 1 章 流体的力学性质 1-1 用压缩机压缩初始温度为 20℃的空气,绝对压力从 1 个标准大气压升高到 6 个标准大气压。试计算等温压缩、绝热压缩、以及压缩终温为 78℃这三种情况下,空气的体积 减小率?V = (V 1 - V 2 )/V 1 各为多少? 解:根据气体压缩过程方程: pV k = const ,有(V /V ) = ( p / p )1/ k ,所以 2 1 1 2 (V -V ) V ? p ?1/ k ? = 1 2 = 1 - 2 = 1 - 1 ? V V V p 1 1 ? 2 ? 等温过程 k =1,所以 ?V = 1 - p 1 / p 2 = 1 -1/ 6 =83.33% 绝热过程 k =1.4,所以 ? = 1 - ( p / p )1/1.4 = 1 - (1/ 6)1/1.4 =72.19% 压缩终温为 78℃时,利用理想气体状态方程可得 ? = 1 - V 2 = 1 - p 1T 2 = 1 - 1? 78 =80.03% V 1 p 2T 1 6 ? 20 1-2 图 1-12 所示为压力表校验器,器内充满体积压缩系数 β = 4.75 ?10-10 m 2/N 的油, 用手轮旋进活塞达到设定压力。已知活塞直径 D =10mm ,活塞杆螺距 t =2mm ,在 1 标准大气压时的充油体积为 V 0=200cm 3。设活塞周边密封良好,问手轮转动多少转,才能达到 200 标准大气压的油压(1 标准大气压=101330Pa )。 解:根据体积压缩系数定义积分可得: β = - 1 d V → V = V exp[-β ( p - p )] p V d p p 因为 nt π D 2 4 = V 0 - V = V 0 ??1 - e x p - β p ( p - p 0 ) ?? 所以 n = 4 V ?1 - e - β ( p - p ) ? = 12.14 rpm π D 2t 0 ? ? 0.05mm 1kN 20° 图 1-12 习题 1-2 附图 图 1-13 习题 1-3 附图 1-3 如图 1-13 所示,一个底边为200mm ? 200mm 、重量为 1kN 的滑块在 20°斜面的油膜上滑动,油膜厚度 0.05mm ,油的粘度μ= 7 ?10-2 Pa·s 。设油膜内速度为线性分布,试求滑块的平衡速度u T 。 V
工程流体力学习题全解 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第1章 绪论 选择题 【】 按连续介质的概念,流体质点是指:(a )流体的分子;(b )流体内 的固体颗粒;(c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 解:流体质点是指体积小到可以看作一个几何点,但它又含有大量的分 子,且具有诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 (d ) 【】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是:(a )切应力和压强;(b )切 应力和剪切变形速度;(c )切应力和剪切变形;(d )切应力和流速。 解:牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =,而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度d d t γ,故 d d t γ τμ =。 (b ) 【】 流体运动黏度υ的国际单位是:(a )m 2/s ;(b )N/m 2;(c )kg/m ;(d )N·s/m 2。 解:流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 (a ) 【】 理想流体的特征是:(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )无黏 性;(d )符合 RT p =ρ 。 解:不考虑黏性的流体称为理想流体。 (c ) 【】 当水的压强增加一个大气压时,水的密度增大约为:(a )1/20 000;(b )1/1 000;(c )1/4 000;(d )1/2 000。 解:当水的压强增加一个大气压时,其密度增大约95d 1d 0.51011020 000k p ρρ-==???=。 (a ) 【】 从力学的角度分析,一般流体和固体的区别在于流体:(a )能承受拉力,平衡时不能承受切应力;(b )不能承受拉力,平衡时能承受切应
《工程流体力学》习题答案(杜广生主编) 第一章 习题 1. 解:依据相对密度的定义:13600 13.61000 f w d ρρ===。 式中,w ρ 表示4摄氏度时水的密度。 2. 解:查表可知,标准状态下:2 31.976/CO kg m ρ=,2 32.927/SO kg m ρ=,2 31.429/O kg m ρ=, 2 31.251/N kg m ρ=,2 30.804/H O kg m ρ= ,因此烟气在标准状态下的密度为: 11223 1.9760.135 2.9270.003 1.4290.052 1.2510.760.8040.051.341/n n kg m ρραραρα=++=?+?+?+?+?=L 3. 解:(1)气体等温压缩时,气体的体积弹性模量等于作用在气体上的压强,因此,绝对压强为4atm 的空气的等温体积模量: 34101325405.310T K Pa =?=? ; (2)气体等熵压缩时,其体积弹性模量等于等熵指数和压强的乘积,因此,绝对压强为4atm 的空气的等熵体积模量: 31.44101325567.410S K p Pa κ==??=? 式中,对于空气,其等熵指数为1.4。 4. 解:根据流体膨胀系数表达式可知: 30.0058502V dV V dT m α=??=??= 因此,膨胀水箱至少应有的体积为2立方米。 5. 解:由流体压缩系数计算公式可知: 392 5 11050.5110/(4.90.98)10 dV V k m N dp -?÷=-=-=?-? 6. 解:根据动力粘度计算关系式: 74678 4.2810 2.910Pa S μρν--==??=?? 7. 解:根据运动粘度计算公式:
一、判断题 1、 根据牛顿内摩擦定律,当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、 一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有各点水静压强的平均 值。 3、 流体流动时,只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、 在相同条件下,管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、 稳定(定常)流一定是缓变流动。 6、 水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、 长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、 所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、 外径为D ,内径为d 的环形过流有效断面,其水力半径为4 d D -。 10、 凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计,当其汞-水压差计上读数cm h 4=?,通过的流量为s L /2,分析 当汞水压差计读数cm h 9=?,通过流量为 L/s 。 2、运动粘度与动力粘度的关系是 ,其国际单位是 。 3、因次分析的基本原理是: ;具体计算方法分为两种 。 4、断面平均流速V 与实际流速u 的区别是 。 5、实际流体总流的伯诺利方程表达式为 , 其适用条件是 。 6、泵的扬程H 是指 。 7、稳定流的动量方程表达式为 。 8、计算水头损失的公式为 与 。 9、牛顿内摩擦定律的表达式 ,其适用范围是 。 10、压力中心是指 。 一、判断题 ×√×√× ×××√× 二、填空题 1、 3 L/s 2、 ρμν=,斯(s m /2 ) 3、 因次和谐的原理,п定理 4、 过流断面上各点的实际流速是不相同的,而平均流速在过流断面上是相等的 5、 22222212111 122z g v a p h g v a p z +++=++-γγ,稳定流,不可压缩流体,作用于流体上的质量力只有重力,所取断面为缓变流动 6、 单位重量液体所增加的机械能 7、 ∑?=F dA uu cs n ρ
第1章 绪论 选择题 【1.1】 按连续介质的概念,流体质点是指:(a )流体的分子;(b )流体内的固体颗粒; (c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元体。 解:流体质点是指体积小到可以看作一个几何点,但它又含有大量的分子,且具有 诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 (d ) 【1.2】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是:(a )切应力和压强;(b )切应力和剪切变 形速度;(c )切应力和剪切变形;(d )切应力和流速。 解:牛顿内摩擦定律是 d d v y τμ =,而且速度梯度d d v y 是流体微团的剪切变形速度 d d t γ,故d d t γ τμ=。 (b ) 【1.3】 流体运动黏度υ的国际单位是:(a )m 2/s ;(b )N/m 2;(c )kg/m ;(d )N·s/m 2。 解:流体的运动黏度υ的国际单位是/s m 2 。 (a ) 【1.4】 理想流体的特征是:(a )黏度是常数;(b )不可压缩;(c )无黏性;(d )符合RT p =ρ 。 解:不考虑黏性的流体称为理想流体。 (c ) 【1.5】 当水的压强增加一个 大气压时,水的密度增大约为:(a )1/20 000;(b )1/1 000;(c )1/4 000;(d )1/2 000。 解:当水的压强增加一个大气压时,其密度增大约 95d 1 d 0.51011020 000k p ρ ρ -==???= 。 (a ) 【1.6】 从力学的角度分析,一般流体和固体的区别在于流体:(a )能承受拉力,平衡时 不能承受切应力;(b )不能承受拉力,平衡时能承受切应力;(c )不能承受拉力,平衡时不能承受切应力;(d )能承受拉力,平衡时也能承受切应力。 解:流体的特性是既不能承受拉力,同时具有很大的流动性,即平衡时不能承受切应力。 (c ) 【1.7】 下列流体哪个属牛顿 流体:(a )汽油;(b )纸浆;(c )血液;(d )沥青。 解:满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 (a ) 【1.8】 15C o 时空气和水的运动黏度6215.210m /s υ-=?空气,62 1.14610m /s υ-=?水 ,这 说明:在运动中(a )空气比水的黏性力大;(b )空气比水的黏性力小;(c )空气 与水的黏性力接近;(d )不能直接比较。 解:空气的运动黏度比水大近10倍,但由于水的密度是空气的近800倍,因此水的黏度反而比空气大近50倍,而黏性力除了同流体的黏度有关,还和速度梯度有 关,因此它们不能直接比较。 (d ) 【1.9】 液体的黏性主要来自于液体:(a )分子热运动;(b )分子间内聚力;(c )易变形
闻建龙主编的《工程流体力学》习题参考答案 第一章 绪论 1-1 物质是按什么原则分为固体和液体两大类的? 解:从物质受力和运动的特性将物质分成两大类:不能抵抗切向力,在切向力作用下可以无限的变形(流动),这类物质称为流体。如空气、水等。而在同等条件下,固体则产生有限的变形。 因此,可以说:流体不管是液体还是气体,在无论多么小的剪应力(切向)作用下都能发生连续不断的变形。与此相反,固体的变形与作用的应力成比例,经一段时间变形后将达到平衡,而不会无限增加。 1-2 何谓连续介质假设?引入连续介质模型的目的是什么?在解决流动问题时,应用连续介质模型的条件是什么? 解:1753年,欧拉首次采用连续介质作为流体宏观流动模型,即不考虑流体分子的存在,把真实的流体看成是由无限多流体质点组成的稠密而无间隙的连续介质,甚至在流体与固体边壁距离接近零的极限情况也认为如此,这个假设叫流体连续介质假设或稠密性假设。 流体连续性假设是流体力学中第一个根本性假设,将真实流体看成为连续介质,意味着流体的一切宏观物理量,如密度、压力、速度等,都可看成时间和空间位置的连续函数,使我们有可能用数学分析来讨论和解决流体力学问题。 在一些特定情况下,连续介质假设是不成立的,例如:航天器在高空稀薄气体中飞行,超声速气流中激波前后,血液在微血管(1μm )内的流动。 1-3 底面积为2 5.1m 的薄板在液面上水平移动(图1-3),其移动速度为s m 16,液层 厚度为mm 4,当液体分别为C 020的水和C 0 20时密度为3 856m kg 的原油时,移动平板 所需的力各为多大? 题1-3图 解:20℃ 水:s Pa ??=-3 10 1μ 20℃,3 /856m kg =ρ, 原油:s Pa ??='-3 102.7μ 水: 23 3 /410 416 101m N u =??=? =--δμτ N A F 65.14=?=?=τ
资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。 工程流体力学考试试卷 解答下列概念或问题(15分) 填空(10分) 粘度。 加速度为a y =( )。 已知平面不可压缩流体流动的流速为x x 2 2x 4y , 2xy 2y ( 20 分) 3. 求流场驻点位置; 4. 求流函数。 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 1. 流体粘度的表示方法有( )粘度、( )粘度和( ) 2. 断面平均流速表示式V =( );时均流速表示式 =( )。 3.—两维流动y 方向的速度为 y f (t,x, y ), 在欧拉法中y 方向的 4. 动量修正因数(系数)的定义式。=( 5. 雷诺数R e =( ),其物理意义为( 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 (15 分) 四. 1. 检查流动是否连续;
五.水射流以20m/s的速度从直径d 100mm的喷口射出,冲击 对称叶片,叶片角度45 ,求:(20分) 1. 当叶片不动时射流对叶片的冲击力; 2. 当叶片以12m/s的速度后退而喷口固定不动时,射流对叶片的冲击 力。 第(五)题
六.求如图所示管路系统中的输水流量q v ,已知H =24, l112丨3 l4100m , d1 d2 d4100mm , d3200mm , 第(六)题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动; 2. 粘性底层小于壁面的绝对粗糙度(); 3. 绝对压强、计示压强(相对压强、表压强)、真空度; 4. 几何相似、运动相似、动力相似; 5. a)在水击发生处安放蓄能器;b)原管中速度V。设计的尽量小些;c)缓慢关闭;d)采用弹性管。 1 .动力粘度,运动粘度,相对粘度;
工程流体力学考试试卷 一. 解答下列概念或问题 (15分) 1. 恒定流动 2. 水力粗糙管 3. 压强的表示方法 4. 两流动力学相似条件 5. 减弱水击强度的措施 二. 填空 (10分) 1.流体粘度的表示方法有( )粘度、( )粘度和( )粘度。 2.断面平均流速表达式V =( );时均流速表达式υ=( )。 3.一两维流动y 方向的速度为),,(y x t f y =υ,在欧拉法中y 方向的加速度为y a =( )。 4.动量修正因数(系数)的定义式0α=( )。 5.雷诺数e R =( ),其物理意义为( )。 三. 试推求直角坐标系下流体的连续性微分方程。 (15分) 四. 已知平面不可压缩流体流动的流速为y x x x 422-+=υ, y xy y 22--=υ (20分) 1. 检查流动是否连续; 2. 检查流动是否有旋;
3.求流场驻点位置; 4.求流函数。 五.水射流以20s m/的速度从直径mm d100 =的喷口射出,冲击一对称叶片,叶片角度 θ,求:(20分) 45 = 1.当叶片不动时射流对叶片的冲击力; 2.当叶片以12s m/的速度后退而喷口固定不动时,射流对叶片的冲击力。 第(五)题图
六. 求如图所示管路系统中的输水流量V q ,已知H =24, m l l l l 1004321====, mm d d d 100421===, mm d 2003=, 025.0421===λλλ,02.03=λ,30=阀ξ。(20分) 第(六)题图 参考答案 一.1.流动参数不随时间变化的流动; 2.粘性底层小于壁面的绝对粗糙度(?<δ); 3.绝对压强、计示压强(相对压强、表压强)、真空度; 4.几何相似、运动相似、动力相似; 5.a)在水击发生处安放蓄能器;b)原管中速度0V 设计的尽量小些;c)缓慢关闭;d)采用弹性管。 二.1.动力粘度,运动粘度,相对粘度; 第2 页 共2 页
工程流体力学习题及答案(1) 1 某种液体的比重为3,试求其比容。 (答:3.3×10-4米3/公斤) 2 体积为5.26米3的某种油,质量为4480公斤,试求这种油的比重、密度与重度。 (答:0.85;851公斤/米3;8348牛/米3) 3 若煤油的密度为0.8克/厘米3,试求按工程单位计算的煤油的重度、密度与比容。 (答:800公斤力/米3;81.56公斤力·秒2/米4;1.25×10-3米3/公斤力) 4 试计算空气在温度t=4℃,绝对压力P=3.4大气压下的重度、密度与比容。 (答:42.4牛/米3;4.33公斤/米3;0.231米3/公斤) 5 试计算二氧化碳在温度为t=85℃,绝对压力P=7.1大气压下的重度、密度与比容。 (答:104牛/米3;10.6公斤/米3;0.09厘米3/公斤 ) 6 空气在蓄热室内于定压下,温度自20℃增高为400℃,问空气的体积增加了多少倍? (答:1.3倍) 7 加热炉烟道入口烟气的温度900=t 入℃,烟气经烟道及其中设置的换热器后,至烟道出 口温度下降为500=t 出℃,若烟气在0℃时的密度为28.10 =ρ公斤/米3,求烟道入口与出口处烟气的密度。 (答:298.0=ρ人公斤/米3;452.0=ρ出 公斤/米3) 8 试计算一氧化碳在表压力为0.3大气压、温度为8℃下的重度。 (答:15.49牛/米3) 9 已知速度为抛物线分布,如图示 y=0,4,8,12,17厘米处的速度梯度。又若气体的绝 对粘性系数为1013.25-?=μ牛·秒/米3,求以上各处气体的摩擦切应力。 9 题图 10 夹缝宽度为h ,其中所放的很薄的大平板以定速v 移动。若板上方流体的粘性系数为μ,
一、判断题( 对的打“√”,错的打“×”,每题1分,共12分) 1.无黏性流体的特征是黏度为常数。 2.流体的“连续介质模型”使流体的分布在时间上和空间上都是连续的。 3.静止流场中的压强分布规律仅适用于不可压缩流体。 4.连通管中的任一水平面都是等压面。 5. 实际流体圆管湍流的断面流速分布符合对数曲线规律。 6. 湍流附加切应力是由于湍流元脉动速度引起的动量交换。 7. 尼古拉茨试验的水力粗糙管区阻力系数λ与雷诺数Re 和管长l 有关。 8. 并联管路中总流量等于各支管流量之和。 9. 声速的大小是声音传播速度大小的标志。 10.在平行平面缝隙流动中,使泄漏量最小的缝隙叫最佳缝隙。 11.力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似三个方面。 12.亚声速加速管也是超声速扩压管。 二、选择题(每题2分,共18分) 1.如图所示,一平板在油面上作水平运动。已知平板运动速度V=1m/s ,平板与固定边界的距离δ=5mm ,油的动力粘度μ=0.1Pa ·s ,则作用在平板单位面积上的粘滞阻力 为( ) A .10Pa ; B .15Pa ; C .20Pa ; D .25Pa ; 2. 在同一瞬时,位于流线上各个流体质点的速度方向 总是在该点与此流线( ) A .相切; B .重合; C .平行; D .相交。 3. 实际流体总水头线的沿程变化是: A .保持水平; B .沿程上升; C .沿程下降; D .前三种情况都有可能。 4.圆管层流,实测管轴上流速为0.4m/s ,则断面平均流速为( ) A .0.4m/s B .0.32m/s C .0.2m/s D .0.1m/s 5.绝对压强abs p ,相对压强p ,真空度v p ,当地大气压a p 之间的关系是: A .v abs p p p +=; B .abs a v p p p -=; C .a abs p p p +=; D .a v p p p +=。 6.下列说法正确的是: A .水一定从高处向低处流动; B .水一定从压强大的地方向压强小的地方流动;
第三章 流体静力学 【3-2】 图3-35所示为一直煤气管,为求管中静止煤气的密度,在高度差H =20m 的两个截面装U 形管测压计,内装水。已知管外空气的密度ρa =1.28kg/m3,测压计读数h 1=100mm ,h 2=115mm 。与水相比,U 形管中气柱的影响可以忽略。求管内煤气的密度。 图3-35 习题3-2示意图 【解】 1air 1O H 1gas 2p gh p +=ρ 2air 2O H 2gas 2p gh p +=ρ 2gas gas 1gas p gH p +=ρ 2air air 1air p gH p +=ρ 2gas gas 1air 1O H 2 p gH p gh +=+ρρ gH gh p p air 2O H 1air 2gas 2ρρ-=- gH gh gH gh air 2O H gas 1O H 2 2 ρρρρ-+= H H h h gas air 2O H 1O H 2 2 ρρρρ=+- () 3air 21O H gas kg/m 53.028.120 115 .01.010002 =+-?=+-=ρρρH h h 【3-10】 试按复式水银测压计(图3-43)的读数算出锅炉中水面上蒸汽的绝对压强p 。已知:H =3m , h 1=1.4m ,h 2=2.5m ,h 3=1.2m ,h 4=2.3m ,水银的密度ρHg =13600kg/m 3。 图3-43 习题3-10示意图
【解】 ()p h H g p +-=1O H 12ρ ()212Hg 1p h h g p +-=ρ ()232O H 32p h h g p +-=ρ ()a 34Hg 3p h h g p +-=ρ ()()212Hg 1O H 2 p h h g p h H g +-=+-ρρ ()()a 34Hg 232O H 2 p h h g p h h g +-=+-ρρ ()()a 3412Hg 321O H 2 p h h h h g p h h h H g +-+-=+-+-ρρ ()()()()() Pa 14.3663101013252.15.24.13807.910004.15.22.13.2807.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ ()()()()()Pa 366300.683 1013252.15.24.1380665.910004.15.22.13.280665.913600a 321O H 1234Hg 2=+-+-??--+-??=+-+---+-=p h h h H g h h h h g p ρρ 【3-15】 图3-48所示为一等加速向下运动的盛水容器,水深h =2m ,加速度a =4.9m/s 2。试确定:(1) 容器底部的流体绝对静压强;(2)加速度为何值时容器底部所受压强为大气压强?(3)加速度为何值时容器底部的绝对静压强等于零? 图3-48 习题3-15示意图 【解】 0=x f ,0=y f ,g a f z -= 压强差公式 () z f y f x f p z y x d d d d ++=ρ ()()z g a z f y f x f p z y x d d d d d -=++=ρρ ()?? --=h p p z g a p a d d ρ ()()()()??? ? ??-=-=----=-g a gh a g h g a h g a p p a 10ρρρρ ??? ? ??-+=g a gh p p a 1ρ () a g h p p a -=-ρh p p g a a ρ-- = (1) ()()()Pa 111138.39.480665.921000101325=-??+=-+=a g h p p a ρ
一、判断题 1、根据牛顿内摩擦左律,当流体流动时,流体内部内摩擦力大小与该处的流速大小成正比。 2、一个接触液体的平而壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁而上所有各点水静压强的平均 值。 3、流体流动时,只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下,管嘴岀流流量系数大于孔口岀流流量系数。 5、稳定(定常)流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁而粗糙度很小的管道。 D-J 9、外径为D,内径为d的环形过流有效断而,英水力半径为——。 10、凡是满管流流动,任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流疑计,当英汞-水压差计上读数ΔΛ=4
第1章 绪论 【1-1】500cm 3的某种液体,在天平上称得其质量为0.453kg ,试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 3340.4530.90610 kg/m 510 m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水,在温度不变的条件下,当压强从98000Pa 增加到 4.9×105Pa 时,体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000) p dV V dP β-=-==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃,流量为60m 3/h 的水流入加热器,如果水的体积膨胀系数βt =0.00055K -1,问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少? 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则 211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。 封闭后由于温度变化升高了20℃,此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为0.0006K -1,弹性系数为13.72×106Pa ,(1)试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2)问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少? 【解】(1)由1 β=-=P p dV Vdp E 可得,由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E
第1章 绪论 【1-1】500cm 3 的某种液体,在天平上称得其质量为0.453kg ,试求其密度和相对密度。 【解】液体的密度 3340.4530.90610 kg/m 510 m V ρ-= ==?? 相对密度 3 3 0.906100.9061.010w ρδρ?===? 【1-2】体积为5m 3的水,在温度不变的条件下,当压强从98000Pa 增加到×105Pa 时,体积减少1L 。求水的压缩系数和弹性系数。 【解】由压缩系数公式 10-15 10.001 5.110 Pa 5(4.91098000)p dV V dP β-=- ==???- 910 1 1 1.9610 Pa 5.110 p E β-= = =?? 【1-3】温度为20℃,流量为60m 3/h 的水流入加热器,如果水的体积膨胀系数βt =,问加热到80℃后从加热器中流出时的体积流量变为多少 【解】根据膨胀系数 1t dV V dt β= 则
211 3600.00055(8020)6061.98 m /h t Q Q dt Q β=+=??-+= 【1-4】用200升汽油桶装相对密度的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。封闭后由于温度变化升高了20℃,此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀系数为,弹性系数为×106Pa ,(1)试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2)问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少 【解】(1)由1 β=- =P p dV Vdp E 可得,由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 由于温度变化而增加的体积,可由 1β= t t dV V dT 得 0.000620020 2.40L β?===??=t t t V dV VdT (2)因为??t p V V ,相比之下可以忽略由压力变化引起的体积 改变,则 由 200L β+=t V V dT 得 1198.8%200110.000620 β===++?t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板, 习题1-5
【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa 。封闭后由于温度变化升高了20℃,此时汽油的蒸汽压力为17640Pa 。若汽油的膨胀 系数为0.0006K -1,弹性系数为13.72×106 Pa ,(1)试计算由于压力温度变化所增加的体积,(2)问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少? 【解】(1)由1 β=-=P p dV Vdp E 可得,由于压力改变而减少的体积为 6 20017640 0.257L 13.7210??=-= ==?P p VdP V dV E 1β= t t dV V dT 得 0.000620020 2.40L β?===??=t t t V dV VdT (2)因为??t p V V ?,相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变,则 200L β+=t V V dT 1198.8%200110.000620 β===++?t V dT 【1-5】图中表示浮在油面上的平板,其水平运动速度为u =1m/s ,δ=10mm ,油品的粘度μ=0.9807Pa ·s ,求作用在平板单位面积上的阻力。 【解】根据牛顿内摩擦定律 =du dy τμ 则 21 =0.980798.07N/m 0.01 u τμ δ=? = 【2-1】容器中装有水和空气,求A 、B 、C 和D 各点的表压力? 【解】空气各点压力相同,与空气接触的液面压力即为空气的压力,另外相互连通的同种液体同一高度压力相同,即等压面 3434222 3232() ()()(2) MA MB MA MC MB MD MC p g h h p p g h h h gh p p gh p p g h h g h h ρρρρρρ=+=-++=-==-=-+=-+ Pmc=Pmd+ρg(h1+h2+h3) Pmd= -ρg (h1+2h2+h3) 【2-5】图示两水管以U 形压力计相连,A 、B 习题1-5图
实验一 管路沿程阻力系数测定实验1.为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失?如实验管道安装成倾斜,是否影 响实验成果?现以倾斜等径管道上装设的水银多管压差计为例说明(图中A —A 为水平线):如图示O—O 为基准面,以1—1和2—2为计算断面,计算点在轴心处,设,,由能量方程可得21v v =∑=0j h ???? ??+-???? ??+=-γγ221121p Z p Z h f 1112222 1 6.136.13H H h h H h h H p p +?-?-?+?+?-?+-=γγ 1 12226.126.12H h h H p +?+?+-=γ ∴()()1 22211216.126.12h h H Z H Z h f ?+?++-+=-) (6.1221h h ?+?=这表明水银压差计的压差值即为沿程水头损失,且和倾角无关。2.据实测m 值判别本实验的流动型态和流区。 ~曲线的斜率m=1.0~1.8,即与成正比,表明流动为层流 f h l g v lg f h 8.10.1-v (m=1.0)、紊流光滑区和紊流过渡区(未达阻力平方区)。接管口处理高中资料试卷电保护进行整核对定值试卷破坏范围,或者对某
3.本次实验结果与莫迪图吻合与否?试分析其原因。 通常试验点所绘得的曲线处于光滑管区,本报告所列的试验值,也是如此。但是,有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此必须认真分析。 如果由于误差所致,那么据下式分析 d和Q的影响最大,Q有2%误差时,就有4%的误差,而d有2% 误差时,可产 生10%的误差。Q的误差可经多次测量消除,而d值是以实验常数提供的,由仪器制作时测量给定,一般< 1%。如果排除这两方面的误差,实验结果仍出现异常,那么只能从细管的水力特性及其光洁度等方面作深入的分析研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上作探讨,因为自动水泵供水时,会渗入少量油脂类高分子物质。总之,这是尚待进一步探讨的问题。
第一章 绪论 1-1.20℃的水2.5m 3 ,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+== 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμ 此时动力粘度μ增加了3.5% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -= )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =0.5m ,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角22.620 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑
y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径0.9mm ,长度20mm ,涂料的粘度μ=0.02Pa .s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。(1.O1N ) [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==π N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7.两平行平板相距0.5mm ,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa 的压强作用下以0.25m/s 匀速移动, 求该流体的动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律,得 y u u u u y u u y ττ= 0y ττy 0 τττ=0 y
第一章 绪论 1-1.20℃的水,当温度升至80℃时,其体积增加多少? [解] 温度变化前后质量守恒,即2211V V ρρ= 又20℃时,水的密度3 1/23.998m kg =ρ 80℃时,水的密度32/83.971m kg =ρ 32 1 125679.2m V V == ∴ρρ 则增加的体积为3 120679.0m V V V =-=? 1-2.当空气温度从0℃增加至20℃时,运动粘度ν增加15%,重度γ减少10%,问此时动力粘度μ增加多少(百分数)? [解] 原原ρννρμ)1.01()15.01(-+==Θ 原原原μρν035.1035.1== 035.0035.1=-=-原 原 原原原μμμμμμΘ 此时动力粘度μ增加了% 1-3.有一矩形断面的宽渠道,其水流速度分布为μρ/)5.0(002.02 y hy g u -=,式中ρ、μ分别为水的密度和动力粘度,h 为水深。试求m h 5.0=时渠底(y =0)处的切应力。 [解] μρ/)(002.0y h g dy du -=Θ )(002.0y h g dy du -==∴ρμ τ 当h =,y =0时 )05.0(807.91000002.0-??=τ Pa 807.9= 1-4.一底面积为45×50cm 2 ,高为1cm 的木块,质量为5kg ,沿涂有润滑油的斜面向下作等速运动,木块运动速度u=1m/s ,油层厚1cm ,斜坡角 (见图示),求油的粘度。 [解] 木块重量沿斜坡分力F 与切力T 平衡时,等速下滑
y u A T mg d d sin μθ== 001 .0145.04.062 .22sin 8.95sin ????= = δθμu A mg s Pa 1047.0?=μ 1-5.已知液体中流速沿y 方向分布如图示三种情况,试根据牛顿内摩擦定律y u d d μ τ=,定性绘出切应力沿y 方向的分布图。 [解] 1-6.为导线表面红绝缘,将导线从充满绝缘涂料的模具中拉过。已知导线直径,长度20mm ,涂料的粘度 μ=.s 。若导线以速率50m/s 拉过模具,试求所需牵拉力。() [解] 2 53310024.51020108.014.3m dl A ---?=????==πΘ N A h u F R 01.110024.510 05.05002.053=????==∴--μ 1-7.两平行平板相距,其间充满流体,下板固定,上板在2Pa 的压强作用下以s 匀速移动,求该流体的 动力粘度。 [解] 根据牛顿内摩擦定律,得 dy du / τμ=
第 1 章 绪论 选择题 【1.1 】 按连续介质的概念,流体质点是指: ( a )流体的分子; (b )流体内的固体颗粒; (c )几何的点;(d )几何尺寸同流动空间相比是极小量,又含有大量分子的微元 体。 解: 流体质点是指体积小到可以看作一个几何点, 但它又含有大量的分子, 且具有 诸如速度、密度及压强等物理量的流体微团。 (d ) 【1.2 】 与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是: ( a )切应力和压强; (b )切应力和剪切变 形速度;( c )切应力和剪切变形; ( d )切应力和流速。 dv dv 解:牛顿内摩擦定律是 dy ,而且速度梯度 dy 是流体微团的剪切变形速度 dd dt ,故 dt 。 a )m 2/s ;( b ) N/m 2;( c )kg/m ;( d ) N ·s/m 2。 2 解:流体的运动黏度 υ 的国际单位是 m /s 。 应力。 ( c ) 1.7】下列流体哪个属牛顿流体:( a )汽 油;(b )纸浆;(c )血 液;(d )沥青。 说明:在运动中( a )空气比水的黏性力大; ( b )空气比水的黏性力小; (c )空气 与水的黏性力接近; ( d )不能直接比较。 解:空气的运动黏度比水大近 10 倍,但由于水的密度是空气的近 800 倍,因此水 的黏度反而比空气大近 50 倍,而黏性力除了同流体的黏度有关,还和速度梯度有 关,因此它们不能直接比较。 (d ) 1.9 】 液体的黏性主要来自于液体: ( a )分子热运动; (b )分子间内聚力 ;( c )易变形 性;(d )抗拒变形的能力。解:液体的黏性主要由分子内聚力决定。 b )第 2 章 流体静力学 选择题: 1.5 】当 水的压 强增加一个大气 压时,水 的密度增大约 为 :( a ) 1/20 000 ; (b ) 1/1 000 ; (c ) 1/4 000 ;( d ) 1/2 000 。 解:当 水的压强 增加 一个大气压时 ,其 密度增 大约 d kdp 0.5 10 9 1 105 1 20 000 。 。 (a ) 解:不考虑黏性的流体称为理想流体。 1.6 】 从力学的角度分析,一般流体和固体的区别在于流体: ( a )能承受拉力,平衡时 不能承受切应力; ( b )不能承受拉力,平衡时能承受切应力; ( c )不能承受拉力, 平衡时不能承受切应力; ( d )能承受拉力,平衡时也能承受切应力。 解: 流体的特性是既不能承受拉力, 同时具有很大的流动性, 即平衡时不能承受切 b ) a ) 1.4 】 理想流体的特征是: p a )黏度是常数;( b )不可压缩;( c )无黏性;( d )符合 RT 。 1.3 】 流体运动黏度 υ 的国际单位是: c ) 解:满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 a ) 1.8 】 15o C 时空气和水的运动黏度 空气 15.2 10 6m 2/s 水 1.146 10 6m 2 /s ,这