流体力学计算题精选.docx
《流体力学计算题精选.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学计算题精选.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
流体力学计算题精选
1、如图所示，用多管水银测压计测水箱表面的压强。
图中高程的单位为m。
试求水箱表面的相对压强。
（水银的密度
h
dQ
l
水银
13600kg/m3）
题1图
2、如图
3
所示，密度920kg/m3的油在管中流动。
用水银压差计测量长度l3m的管流的压差，其读数为h90mm。
已知管径d25mm，测得的油的流量Q4.5104m3/s，试求油的运动粘性系数。
3、图示一密闭容器，上层为空气，中层为ρ=800kg/m3的石油，下层为ρ=1200kg/m3的甘油。
试求：
当测压管中甘油表面
高程为9.14m时压力表G的读数。
9.14m
B
空气
7.62
石油
3.66
甘油1.52
题型一：
曲面上静水总压力的计算问题（注：
千万注意方向，绘出压力体）
圆滚门上的水平和铅直分压力
解题思路：
（1）水平分力：
2）作压力体，如图，则
方向水平向右。
（２）垂直分力：
0
PzV，由于左、右两侧液体对曲面所形成的压力体均为半球面，且两侧方向相反，因而垂直方向总的压力为
解题思路：
求液面的相对压强：
p0
Hg
h
h1133.40.259.8070.627.47kPa
相对压强为0的假想液面在实际液面上方h高度处
1）AB所受水平分力
2
pxhcAh2R2，方向水平向左。
2）铅垂分力：
作曲面AB的压力体，则压力体为半球内的部分
题型二：
伯努利方程结合连续性方程以及流体静力学关系式联合求解问题
1、如图所示，文丘里流量计管道直径d1=200mm，喉管直径d2=100mm，水银差压
计读数y=20mm，水银密度ρm=13.6×103kg/m3，忽略管中水头损失，试求管道输水流量Q。
2、一吸水装置，水池N的水位不变，已知水位h1、h2和h3的值，若不计损失，问喉部断面面积A1和喷嘴断面面积A2满足什么关系才能使水从水池M引入管流中。
解题示例：
对池N的液面、喉部截面1列伯努利方程，有
V22
h1h22①⋯⋯.（2分）
122g
对0-0和1-1断面列伯努利方程
2
h1p1v1②⋯⋯.（2分）
12g
当水刚好从水池M引入管流时的喉部压强：
p1h3③⋯⋯.（2分）
2
由②③可得，h1h3v1④⋯⋯.（2分）
132g
由连续性方程v1A1v2A2，联立①④求解，得
h1h2
A2v1h1h3
3、为测定汽油沿油管流过的流量，使油管有一段制成收缩的，水银压力计的两端分别连结油管的两处（如图示）。
当汽油流过管子时压力计高度差为h，求汽油的流量大小。
假定汽油为理想不可压缩流体，流动是定常的，油管的直径为d1，收缩处
的直径是d2。
A1
v2
.（4分）
4、用文丘里流量计和水银压差计计测石油管流的体积流量
水银的密度=13600kg/m3，水银面高差Δ
解：
对1，2断面应用伯努利方程，有
22则V22V12
2g
p1
（Z11）Z2
式中，Z和p都在轴线上取值。
设截面
p1
gl
p2
化简得
Z1
p1
Z2
P2
由于V1A1
V2A2，（3）
结果：
Q。
已知D1=300mm，D2=180mm，石油的密度=890kg/m3，
h=50mm，流量系数=0.98，试求石油流量Q。
z1
2p1v1
2g
z2
p2
2
v2
2g
（1）
p2
1-1中心到右侧水银面高差为
gZ2Z1lgh
（2）
1h0.7140m
QV2A2
0.1m3s
l，则
5．如图所示，已知d1、d2,水银压差计中左、右水银面高差为h,试求水流量Q。
6、如图的装置测量输油管道中弯管和阀门的局部损失系数。
管道的直径为d0.15m，油的
3
流量qv0.012m3/s，密度为
3
850kg/m，水银的密度为
3
13600kg/m，
读得压差计左右两边的水银面高度差
h10mm，求此处的局部损失系数。
解：
由题意
：
v
4qv
d2
4
0.012
0.68m/s
3.14
0.152
列0-0和
1-1的断面伯努利方程：
2
2
2
lp1
v1
0p2
v2
v
2g
2g
2g
v1v2
v
2
由
（1）、
（2）得
lp1
p2
v
（3）
2g
由静力学关系：
p1（l
x）
h
p2Hghx
将上式变形为l
p1
p2
Hg
1h（4）
2
由（3）、（4）得：
vHg1h,略。
2g
题型三：
简单管路的计算
1、有一虹吸管（如图）。
已知管径
d=10cm，h1=1.5
m，h2=3m，不计水头损失，取动能校正系数α＝
1。
求断面c－c中
心处的压强pc。
33.如图所示，在路基下设置一条钢筋混凝土倒虹吸管。
已知管径d=1m，管长lAB=60m，lBC=80m，lCD=60m，上、下游水位差
H=3m，进口局部阻力系数ζ进=0.5，弯管局部阻力系数ζ弯=0.12，出口局部阻力系数ζ出=1.0，钢筋混凝土管粗糙系数n=0.014，试求其流量Q.
2.水塔经图示管道系统供水。
已知供水流量Q=0.1m3/s,各段管长l1=l2=100m,l2=50m,l3=200m,各段管道直径d1=d4=200mm（比阻a1=a4=9.029s2/m6）,d2=d3=150mm比（阻a2=a3=41.85s2/m6）,
试求：
（1）各并联管段的流量Q2，Q3；
（2）水塔水面高度H。
3.（本小题12分）设水流由水箱经水平串联管路流入大气，如图所示。
已知
AB管段直径d1=0.25m，沿程损失hfAB=0.4V1，BC管段直径d2=0.15m，已知
2g
2
损失hfBC=0.5V2，进口局部损失
2hj1=0.5V1
，突然收缩局部损失
2g2ghj2=0.32V2，试求管内流量Q。
2g
4.管道系统如图所示。
已知管长l=10m，直径d=100mm，沿程阻力系数λ=0.025，管道进口的局部阻力系数ζ1=0.5，管道淹没出流的局部阻力系数ζ2=1.0，如下游水箱水面至管道出口中心的高度h=2m，试求：
（1）管道系统所通过的流量
Q；
（2）上游水箱水面至管道出口中心的高度H。
题型四：
明渠的水力计算
1、有一矩形断面混凝土渡槽，糙率n=0.014，底宽b＝1.5m，
Z2＝52.04m，当槽中均匀流水深
120m。
进口处槽底高程Zh0=1.7m时，试求渡槽底坡i和通过的流量Q。
=52.16m，出口槽底高程
2、有一矩形断面混凝土渡槽
7.65m3/s时，槽中均匀流水深
（n=0.014），底宽b＝1.5m,槽长Lh0=1.7m，试求渡槽底坡和出口槽
＝116.底高程Z
处槽底高程Z1=52.06m，当通过设计流量Q
3、有一浆砌块石的矩形断面渠道，糙率n=0.025，宽
明渠水流流态。
当Q=14.0m3/s时，渠中均匀水深
h=2m，试判断渠道中的
4、有一矩形断面渠道，底宽b＝1.5m，底坡i＝0.0004，糙率n＝0.014，当并判别是急流还是缓流。
5、一矩形水槽底宽b=50m，过流量Q=500m3/s，渠道糙率n=0.01。
求
（1）临界水深？
（2）临界底坡？
（3）若渠道水深
槽中均匀流水深h0=1.7m
时，试求通过的流量Q,
h=10m，要求用三种不同的方法判别水流是急流或是缓流。
（15分）
解：
（1）临界水深
Q500
b50
10m3/sm,取
1.0（1分）
hk
2.17m（2分）
2）
临界底坡
Ak
bhk
502.17
108.5m2
Rk
Bk
b2hk
502
2.1754.34m
108.51.997m
54.34
50m（2分）
1
1.997112.22m1/2/s（1分）
0.01
ik
gk
Ck2Bk
9.854.34
28.46104（2分）
112.22250
（3）若渠道水深h10米时，判别水流是急流或缓流（三种方法）
A5007.14m
70
题型：
动量方程结合伯努利方程以及连续性方程联合求解
流流量Q1、Q2和总流量Q0的关系。
解：
由于不计重力作用和水头损失，所以沿平板方向水流所受的作用力为零：
将V0沿1，2方向分解，由动量方程得
又因为
所以
Q2V2Q1V1G0V0cos10
012
Q0cosQ1Q2Q1Q2Q0
11
由上解得：
Q1Q01cosQ2Q01cos
120220
2、水从水头为h1的大容器通过小孔流出（大容器中的水位可以认为是不变的）。
射流冲击在一块大平板上，它盖住了第
二个大容器的小孔，该容器水平面到小孔的距离为h2，设两个小孔的面积都一样。
若h2给定，求射流作用在平板上的力刚
好与板后的力平衡时h1为多少?
（不计能量损失）
管嘴出口处水射流的速度和流量分别是
显然，射流对平板的冲击力应等于右水箱的静水施加给平板的总压力，即
2
QV
gh2d4
将V，Q的表达式代如上式，得
2gh1
gh2
故得
h1
h2
2
3、图中水自压力容器恒定出流。
设表压强pM，h，管嘴直径d1，d2，不计水头损失，试求管嘴所受流体的水平作用力
解题提示：
过管轴心的水平线为基准面，列0-0和2-2断面的伯努利方程：
以1-1和2-2断面之间的流体为控制体，选择如图所示的坐标系，列动量方程（略）
注：
表压强等于自由液面压强
注：
指示的是相对压强
4、水由喷口水平射出，冲击在固定的垂直光滑平板上（如图所示）
对射流的阻力及射流与平板间的摩擦阻力不计，求射流对平板的冲击力
，喷口直径d=0.1m，喷射流量Q=0.4m3/s，空气
5、已知溢流坝上游的水深宽所受的水平推力。
h1＝5m，每米坝宽的溢流流量Q＝2m3／s·m，不计水头损失，求溢流坝下游的水深
h2及每米坝
解题思路：
如图所示，
以截面1―1和截面2―2之间的流动空间为控制体。
假如这两个截面处在渐变流中，
压分布。
对于该控制体来说，
其控制面1―1受到左方水体的总压力为
方向自左向右。
同理，控制面
2―2受到的总压力为1gh22。
22
设坝体对水流的作用力为
F。
动量方程为
h12h22
Q2
1）
压强服从静
由连续性方程
Q1h1
2h2
2）
又由伯努利方程
h1
2
v1
2g
h2
2
v2
2（3）
2g
结果表达式F
gh12
h22
QV2V1
gh1h22
2h1h2
最新文件仅供参考已改成word文本
方便更改
升级会员 