工程流体力学教学课件ppt作者闻建龙工程流体力学习题+答案(部分)Word文件下载.doc

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油：

1-4在相距的两平行平板间充满动力粘度液体（图1-4），液体中有一边长为的正方形薄板以的速度水平移动，由于粘性带动液体运动，假设沿垂直方向速度大小的分布规律是直线。

1）当时，求薄板运动的液体阻力。

2）如果可改变，为多大时，薄板的阻力最小？

并计算其最小阻力值。

题1-4图

1）

2）

要使最小，则分母最大，所以：

，

1-5直径，长输水管作水压试验，管内水的压强加至时封闭，经后由于泄漏压强降至，不计水管变形，水的压缩率为，求水的泄漏量。

，，

1-6一种油的密度为，运动粘度为，求此油的动力粘度。

1-7存放液体的储液罐，当压强增加时，液体体积减少，求该液体的体积模量。

1-8压缩机向气罐充气，绝对压强从升到，温度从升到，求空气体积缩小百分数为多少。

，

第二章流体静力学

2-1如图所示为一复式水银测压计，用来测水箱中的表面压强。

试求：

根据图中读数（单位为）计算水箱中的表面绝对压强和相对压强。

题2-1图

加0-0，1-1，2-2三个辅助平面为等压面。

表压强：

绝对压强（大气压强）

2-2如图所示，压差计中水银柱高差，、两容器盛水，位置高差，试求、容器中心压强差。

题2-2图

作辅助等压面0-0，1-1。

2-3如图2-45所示，一开口测压管与一封闭盛水容器相通，若测压管中的水柱高出容器液面，求容器液面上的压强。

题2-3图

2-4如图所示，在盛有油和水的圆柱形容器的盖上加荷重。

已知：

，，，。

求形测压管中水银柱高度。

题2-4图

油表面上压强：

列等压面0-0的方程：

2-5如图所示，试根据水银测压计的读数，求水管内的真空度及绝对压强。

，，。

题2-5图

2-6如图所示，直径，高度的圆柱形容器，装水容量后，绕其垂直轴旋转。

1）试求自由液面到达顶部边缘时的转速；

2）试求自由液面到达底部中心时的转速。

题2-6图

（1）

由旋转抛物体体积＝相应柱体体积的一半

又

（2）

原体积抛物体外柱体抛物体

式

（2）

代入

（1）

2-7如图所示离心分离器，已知：

半径，高，充水深度，若容器绕轴以等角速度旋转，试求：

容器以多大极限转速旋转时，才不致使水从容器中溢出。

题2-7图

超高

由：

原体积＝旋转后的柱体体积+抛物体体积

由得

空的体积＝

空的旋转后体积＝有水的旋转抛物体体积＝

2-18如图所示，一盛有液体的容器以等加速度沿轴向运动，容器内的液体被带动也具有相同的加速度，液体处于相对平衡状态，坐标系建在容器上。

液体的单位质量力为

，，

求此情况下的等压面方程和压强分布规律。

题2-8图

1）等压面方程

2）压强分布规律

又，

2-19如图所示矩形闸门宽，门重，，，。

1）下游无水时的启门力。

2）下游有水时，即时的启门力。

题2-9图

1）

对转轴求矩可得：

2）下游水压力

作用点：

离下底（垂直距离）

离：

对求矩得

2-10如图2-52所示为一溢流坝上的弧形闸门。

，门宽，。

作用在该弧形闸门上的静水总压力。

题2-10图

,=83.3

求：

2-11绕轴转动的自动开启式水闸，当水位超过时，闸门自动开启。

若闸门另一侧的水位，角，试求铰链的位置。

题2-21图

（取）

第三章流体运动学基础

3-1已知不可压缩流体平面流动的流速场为，，试求在时刻时点处流体质点的加速度。

将代入得：

3-2用欧拉观点写出下列各情况下密度变化率的数学表达式：

1）均质流体；

2）不可压缩均质流体；

3）定常运动。

1）均质流体

2）不可压缩均质流体

，，即

3）定常流动

2-3已知平面不可压缩流体的流速分量为

1）时过点的迹线方程。

2）时过点的流线方程。

1）

将时代入得，将二式中的消去为：

，

2），，

积分得

将代入，得时的流线为：

3-4如图所示的一不可压缩流体通过圆管的流动，体积流量为，流动是定常的。

1）假定截面1、2和3上的速度是均匀分布的，在三个截面处圆管的直径分别为、、，求三个截面上的速度。

2）当，，，时计算速度值。

3）若截面1处的流量，但密度按以下规律变化，即，，求三个截面上的速度值。

题3-4图

1），，

2），，

3），

即

3-5二维、定常不可压缩流动，方向的速度分量为，求方向的速度分量，设时，。

二维、定常不可压的连续性方程为：

，

3-6试证下述不可压缩流体的运动是可能存在的：

1），，

2），，

3），，

不可压缩流体的连续性方程为：

（1）

1），，代入

（1）中满足。

2），

代入

（1）中满足。

3），，代入

（1）中满足。

3-7已知圆管层流运动的流速分布为

试分析流体微团的运动形式。

线变形：

纯剪切角变形：

旋转角速度：

3-8下列两个流场的速度分布是：

2），，

试求旋转角速度（为常数）。

2-9气体在等截面管中作等温流动。

试证明密度与速度之间有关系式

轴为管轴线方向，不计质量力。

1）假设所研究的气体为完全气体，符合

2）等截面一维流动，符合

由连续性方程：

（1）

得

（2）

对

（2）求的偏导数：

（3）

对的偏导数：

即（4）

由完全气体的一维运动方程：

（5）

转化为：

（）

对求导：

（）（6）

题目中：

（7）

对比（3）和（4）发现（加上（7））

得证。

第四章流体动力学基础

3-1不可压缩理想流体作圆周运动，当时，速度分量为，，当时，速度分量为，，式中，，设无穷远处的压强为，不计质量力。

试求压强分布规律，并讨论。

时，，，质点做等的旋转运动。

对二元流动，略去质量力的欧拉微分方程为：

（1）

由速度分布得：

，，，

于是欧拉方程

（1）成为：

上二式分别乘以，相加积分得：

（2）

在涡核边界上，则（3）

积分常数（4）

于是旋涡中任一点的压强为［（4）代入

（2）］：

时

当时，是无旋流动，由拉格朗日积分

当，，，得。

于是

涡核边界

3-2一通风机，如图所示，吸风量，吸风管直径，空气的密度。

该通风机进口处的真空度（不计损失）。

题3-2图

1-1断面处：

列0-0，1-1，B、E

（真空度）

3-3如图所示，有一管路，、两点的高差，点处直径，压强，点处直径，压强，断面平均流速。

断面平均流速和管中水流方向。

题3-3图

水流方向。

3-4图所示为水泵吸水管装置，已知：

管径，水泵进口处的真空度，底阀的局部水头损失为，水泵进口以前的沿程水头损失为，弯管中局部水头损失为。

1）水泵的流量；

2）管中1-1断面处的相对压强。

题3-4图

（1）列水面，进口的B.E

（1）

（2）

（2）代入

（1）

，

（2）列水面0-0,1-1处B.E

3-5一虹吸管，已知：

，，由水池引水至端流入大气。

若不计损失，设大气压的压强水头为。

1）管中流速及点的绝对压强。

2）若点绝对压强的压强水头下降到以下时，将发生汽化，设端保持不动，问欲不发生汽化，不能超过多少？

题3-5图

1）列水面A，出口C的B.E

列水面A，顶点B处的B.E

（相对压强）

（绝对压强，）

2）列水面A，顶点B处的B.E

3-6图为射流泵装置简图，利用喷嘴处的高速水流产生真空，从而将容器中流体吸入泵内，再与射流一起流至下游。

若要求在喷嘴处产生真空压强水头为，已知：

、、。

求上游液面高（不计损失）

题3-6图

不计损失，不计抽吸后的流量增加（即抽吸开始时）

列0-0，2-2断面的B.E

，

，

（1）

列0-0，1-1的B.E