32学时流体力学复习题答案.docx
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32学时流体力学复习题答案
32学时流体力学课复习题
、填空题
V
15、计算局部阻力的公式为：
h广気；计算沿程阻力的公式为:
几何相似
16、相似条件包括几何相似、运动相似和动力相似
17、沿程阻力主要是由于流体内摩擦力.引起的,而局部阻力则主要是由于流动边界局部形状急剧变化引起的。
18、连续性方程表示控制体的质量_守恒。
19、液体随容器作等角速度旋转时，重力和惯性力的合力总是与液体自由面
20、圆管层流中断面平均流速等于管中最大流速的12
二、简答题
1、简述液体与气体的粘性随温度的变化规律，并说明为什么？
答：
温度升高时液体的黏性降低，因为液体的粘性主要是分子间的内聚力引起的，温度升高时,内聚力减弱，故粘性降低，而造成气体粘性的主要原因在于气体分子的热运动，温度越高，热运动越强烈，所以粘性就越大
2、请详细说明作用在流体上的力。
作用在流体上的力按其性质可分为表面力和质量力，表面力是指作用在所研究流体表面上的力，它是由流体的表面与接触的物体的相互作用差生的，质量力是流体质点受某种力场的作用力，它的大小与流体的质量成正比
3、简述连续介质假说。
连续介质假设将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布
的。
从而使微观运动的不均匀性、离散性、无规律性与宏观运动的均匀性、连续性、规律性达到了和谐的统一。
（宏观无限小微观无限大）
4、何谓不可压缩流体？
在什么情况下可以忽略流体的压缩性?
除某些特殊流动问题，工程实际中将液体看作是密度等于常数的不可压缩流体，当气体的速度小于70m/s且压力和温度变化不大时也可近似地将气体当做不可压缩流体处理
5、流体静压力有哪两个重要特征？
特征一：
在平衡的流体中，通过任意一点的等压面，必与该点所受的质量力互相垂直。
特征二：
当两种互不相混的液体处于平衡时，它们的分界面必为等压面。
6、不同形状的敞开的贮液容器放在桌面上，如果液深相同，容器底部的面积相同，试问作用于容器底部的总压力是否相同？
桌面上受到的容器的作用力是否相同？
为什么？
容器底部的总压力=液体压强x面积，而压强由液深决定（同种液体），所以作用于容器底部的总压力相同；
桌面上所受力是整个储有液体容器的重力，桌面上受到的容器的作用力因容器总重量不同而不同。
本题目也有漏洞：
不同形状的敞开的贮液容器，体积关系不能确定，其总重量不一定相同或也不一定不同。
7、相对平衡的液体的等压面形状与什么因素有关？
质量力（在平衡点流体中，通过任意一点的等压面必须与该店所受的质量力互相垂直）
8、静力学的全部内容适用于理想流体还是实际粘性流体？
或者两者都可？
为什么？
流体处于静止或相对静止状态时，各流体质点间没有相对运动，速度梯度等于零，切向应力也等于零，这样流体的粘性就显现不出来了
9、叙述帕斯卡原理，试举例说明它在工程中的应用。
帕斯卡定律：
加在密闭液体任一部分的压强能够大小不变的被液体向各个方向传递公式：
P仁P2即F1/S1（F为施加的力）=F2/S2（S指大小活塞的面积）应用：
千斤顶，液压机，液压制动
10、何谓压力体？
压力体由哪些面围成的？
由于液体重量产生对物体表面压力的体积称为压力体压力体①所论曲面；②过曲面周界上一切点的铅垂线所构成的曲面；③与液面重合的水平面。
11、试述文丘里管测量流量的原理，如果通过文丘里管的流量保持不变，试问管道倾斜放置与水平放置的两种情况，测得差压计的液面高差是否会改变？
为什么？
12、简述沿程阻力系数随雷诺数的变化规律，并画出其趋势图。
尼古拉兹实验揭示了沿程阻力系数入的变化规律，文字表述或数学公式表述
层流：
'=/狠e）；水力光滑区:
；过渡粗糙区：
了a&'
粗糙区（阻力平方区）:
F
13、流体在渐扩管道中，从截面1流向截面2，若已知在截面1处流体作层流流动。
试问，流体在截面2处是否仍保持层流流动？
为什么
14、在串联管道、并联管道中，各管段的流量和能量损失分别满足什么关系?
串联管路的特点：
各条管路中的流量相等，等于总流量；各管的水头损失之和等于管路的总损失。
并联管路的特点：
各条管路中的流量之和，等于总流量；各管的水头损失之相等，等于管路的总损失。
15、简述水力光滑管和水力粗糙管的定义。
一根确定的管子是否永远保持为水力光滑管或水力粗糙管？
为什么？
水力光滑管：
在紊流中存在层流底层，当层流底层厚度5I>5△时，粗糙高度几乎全被层流底层淹没
管壁对紊流区流体的影响很小，这与流体在完全光滑的管道中流动类似，这种情况的管子叫做水力光滑
管。
水力粗糙管：
当层流底层厚度5I<0.3△时，管壁上几乎所有的凸峰都暴露在紊流中，紊流去的流体质点
与凸峰相互碰撞，阻力增加，此时的管子叫做水利粗糙管。
16、简单叙述沿程阻力和局部阻力的定义，试分析产生这两种损失的原因。
沿程阻力：
再过流断面沿程不变的均匀流道中所受的流动阻力｛流体与壁面的摩擦产生｝
沿程损失原因：
由于流体与壁面的摩擦而产生的.
局部阻力：
流体在流动过程中由于方向改变或速度改变以及经过管件而产生的阻力
局部损失的原因：
因流体与壁面的冲击和流体的质点之间的碰撞而形成的
17、何谓缓变流和急变流？
在缓变流截面上，压强分布有何规律？
当流线的曲率半径很大或流体之间的夹角很小时，流线近似为平行直线，这样的流动称为缓变流，
否则称为急变流。
在接近于直线的流动中，沿法线方向的压力分布规律与平衡流体中的相同，均服从于流体静力学基本程
18、写出总流伯努利方程，并简述其物理意义。
3亓+莎"厂石+药+h|
其中：
Z表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均位置势能
y表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均压强势能。
28表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均动能。
h】表示总流过流断面上某点（所取计算点）单位重量流体的平均机械能损失，称为总流
水头损失
%=送+丫代表总流过流断面上单位重量流体的平均势能
Pa
H’Z+严耳代表总流过流断面上单位重量流体的平均机械能物理意义一在符合限定条件下，单位重量流体的机械能（位能、压力能和动能）可以互相转化，但总和不变。
19、简述流线的定义，并写出流线方程。
流线就是在流场中某一瞬间作出的一条空间曲线，使这一瞬间在该曲线上各点的流体质点所具有的速
度方向与曲线在该点的切线方向重合（同一时刻流场中连续各点的速度方向线）
th:
_（fy_dz
0.0873Pa
3、一块平板距离另一块固定的平板
面积为2.4m2,求使上平板以0.25m/s的速度移动所需的作用力。
0.5mm，两平板间充满粘度为0.004PaS的某种流体，如果上平板的
（4.8N）
4、直径76mm的轴在同心缝隙为0.03mm，长度为150mm的轴承中旋转，轴的转速为226r/min,测得轴
径上的摩擦力矩为76N.m，试确定缝隙中油液的动力粘度（1.864Pas）
5、如强和真空。
图所示，U形管压差计与容器A连接，已知h1=0.25m，h2=1.61m，h3=1m。
求容器A中
水的绝对压强和真空。
（绝对压强为94389Pa，真空为6936Pa。
）
6、如图所示，直线行使的汽车上放置一内装液体的U形管，长L=500mm。
试确定当汽车以加速度
a=0.5m/s2行驶时两直管中的液面高度差。
（25.51mm）
7、图所示为一圆柱形容器，直径d=300mm,高H=500mm,容器内装水，水深hi=300mm,使容器绕垂直轴做等角速旋转。
（1）试确定水正好不溢出时的转速n1；
（2）求刚好露出容器底面时得转速n2；这时容
器停止旋转，水静止后得深度h2等于多少？
（ni=178.3rpm，n2=199.3rpm，h2=0.25m）
&如图所示为绕铰链0转动的倾斜角a=60的自动开启式水闸，当水闸一侧的水位H=2，另一侧的水位
h=0.4时，若要使闸门自动开启。
试求铰链至水闸下端的距离
（0.796m）
第8题图
9、圆柱体半径r2m，长L5m，如图放置在斜面上。
求水作用在圆柱上的力。
（作用在圆柱上的力487.415kN，与水平方向夹角78.4度.）
第9题图
10、如图，圆柱体直径4m，两边均有水作用，水深如图所示。
如果圆柱体长度为体上合力的大小和方向。
（作用在圆柱体上合力的大小1320kN，与水平方向夹角57.98度。
）
12m，试求作用在圆柱
r>
第10题图
2m
11、如图，有一圆柱形闸门。
已知小及方向。
H=5m,0=60°,闸门宽度为B=10m。
求作用在闸门上的总压力的大
Fz
X方向
FxPcxAx
Z方向，找出压力体
VP（y2
FJf：
Fz2
r2sin
1583kN
作用点距离液面的高度
ersin
12、已知平面流动的速度分量为:
3y32xyC）
13、已知流场的速度分布为v
cos
）B
Ux
2x
4x
厂
2
Lb
4
Farctan—
2
y，Uy
4yj
22J
xy
F：
39.3度
"ZZZZzZZzZZ/ZZZ
11
题图
2
x2y。
求流线方程。
，求证通过任意一个以原点为圆心的同心圆的流
量都是相等的（z方向取单位长度）[提示：
流场速度用极坐标表示。
]
14、如图是离心风机的集流器，风筒直径为200mm。
当测压管中的水柱高度为250mm时，求集流器的
吸气量。
空气密度取1.29kg/m3
（1.93m3/s）
15、如图所示，水从井A利用虹吸管引到井B中，设已知体积流量qv=100m3/h,H=3m,z=6m，不计虹吸管中的水头损失。
试求虹吸管的管径d及上端管中的负计示压强值P。
（虹吸管的管径d=67.9mm，上端管中的负计示压强值-58800Pa。
）
39997Pa。
水力损失不计，试求
16、如图所示，离心式水泵借一内径d=150mm的吸水管以q=60m3/h的流量从一敞口水槽中吸水，并将水送至压力水箱。
设装在水泵与吸水管接头上的真空计指示出负压值为
水泵的吸水高度H。
=/
■K#
J
第16题图
/
（水泵的吸水高度4m。
）
17、密度为830kg/m3的油水平地射向直立的平板。
已知油的速度为20m/s，油柱的直径为0.1m。
求油对
平板的打击力。
（2608N）
18、连续管系中的90°渐缩弯管放在水平面上，管径di=i5cm,d2=7.5cm，入口处水平均流速vi=2.5m/s,
静压Pei=6.86X04Pa（计示压强）。
如不计能量损失，试求支撑弯管在其位置所需的水平力）
（支撑弯管在其位置所需的力Fx=1101.25N,Fy=537.49N）
19、喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体，其长度l=0.5m，两端的直径di=40mm，d2=20mm,竖直装置。
若把计
示压强P1尸9.807X04Pa的水引入喷嘴，而喷嘴的能量损失hw=1.6m（水柱）。
如不计空气阻力，试求喷出的流量qv和射流的上升高度H。
（流量0.00718m3/s，射流的上升高度26.68m。
）
20、沿直径d=200mm的管道输送润滑油，流量qm=9000kg/h，润滑油的密度p=900kg/m，运动粘度冬季
为V=0.0001092m/s，夏季为V=0.0000355rf/s。
试分别判断冬夏两季润滑油
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