流体力学综合练习一至五习题及答案.docx

1、流体力学综合练习一至五习题及答案流体力学综合练习11.气体与液体的粘度随若温度的升高分别（增大、减小）。2.2.流体运动的连续性方程是根据（质量守恒）原理导出的.3.3.等直径圆管中层流的过流断而流速分布是（V.抛杓线分布）4.下列属于质量力的是（币:力5.总水头线与测JR管水头线的基本规律之-，是：（总水头戏总是企测压管水头戏的L方）。6.理想流体与实际流体的区别仅在于.理想流体具仃不可压缩性。错7.相对静止的液体的等压面一定是水平面。错8.在恒定流情况下.流线与迹线重合。对9.阻力平方区内阻力系数与宙诺数无关.对10.壁面光滑的管道一定是水力光滑管。估11.计算阻力损失时.短管既要考虑局部

2、阻力损失，也要考虑沿程砸力损失,长管计算同样也要考虑这两项损失情解：（a）连通容器中.A-A是等压面,因为符合静止、同种、连续介质的条件o （b）连通器被隔断中.B-B不是等压面，因为流 体被阳断了，不连续，（c）盛有不同种类液体的连通容器中，GC不是等压面，因为GC面上有两种液体：D-D是等压面，因 为符合静止、同种、连续介质的条件。13.如图所示，水流通过由两段等钺面及一段变裁面组成的管道，试问：（1） 当阀门开度一定，上潞水位保持不变，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

3、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？（2） 管中为非恒定流。（3） 有。管段相当长为渐变流，管段较短为急变流。14.关于水流流向何题有如下一些说法：水一定由高处向低处流；“水是从压强大向压强小的地方流：水是从流速大的地方 向流速小的地方流。这些说法是否正确？为什么？如何正确描述？答：（1*水一定由高处向低处流”，（不对），对明集水流是对的，对有压管流不一定。水是从压强大向压强小的地方流（不 对），在有压管流中常常有从压强小向压强大的地方流的现象“3.图示为-分义管道位于同一水平面，已知逾=枷螭瑚，峰=神皈物，AA断面压强 的=做瀛，管中流量宓=痕遍愆&两支管流量相同。局部水

4、头损失不计，求水流 对镇墩的水平推力R=?答：求叉管中流量及各管中流速：Q2=Q3=Q/2=0.3m3/svi=4Q/(ndi2)=4x0.6/3.14/0.72=1.56m/s V2=v3=4Q2/(TTd22)=4x0.3/3.14/0.52=1.53m/s求B-B.C-C断而压强及A-A.B-B.C-C压力，列A-A,B-B能量方程:0+pA/pg+avi2/2g=0+pB/pg+av22/2gpB/pg=PA/pg+vi2/2g-v22/2g=70/9.8+1.562/2/9.8-1.532/2/9.8=7.18m因为叉管对称，所以Pb=PcpB=pc=7.18X9.8=70.364k

5、NpA=PAndi2/4=70x3.14x0.72/4=26.9255kNpB=pc= PBnd22/4=70.364x3.14x0.52/4=13.81 kN(3)列动彘方程求水流对镇墩的水平推力：(pQ2P2V2COs30+pQ3p3V3COs30) -pQiPiVi=pa-Pbcos300-Pccos30-RR=26.9255-2x13.8cos30-(2x0.3x1,53cos30-0.6x1.56)=26.9255-23.9023-(0.795-0.936)=3.164kN水流对镇墩的水平推力为3.164kN流体力学综合练习41.在静水中取一六面体，分析其所受的外力：作用在该六面体上

6、的力有（正压力、重力2.在水箱上接出一条等直径圆管，末端设有阀门已控制流量，当水箱内水面不变、阀门开度一 定时，管中水流为（恒定均匀流3.等直径圆管中紊流的过流断面流速分布是（呈对数线分布4.流体内部某点存在真空，是指（该点的相对压强为负值5.总水头线与测压管水头线的基本规律之一，是：（总水头线总是沿程下降的1.理想流体与实际流体的区别仅在于，理想流体不具有粘滞性。对2.流体中某点的静压强大小与受压面方位无关。对3.恒定流一定是均匀流。错4.对于均匀流，过流断面上动水压强分布符合静水压强分布规律。对5.临界雷诺数的大小仅与流体的流速有关，与流体的性质无关。错6.明渠水流，从急流过渡到缓流，发生

7、跌水（水跌）。错1.什么叫流体的粘滞性？写出切应力的计算公式，并指出其物理意义？答：流体的粘滞性是指流体具有抵抗剪切变形的特性。切应力的计算公式：T=Mlu/（dy）,其 其物理意义是切应力的大小与流体的种类和流速梯度有关。2.何种流动叫恒定流？答：若流体中任一点的运动要素与时间无关，或曰：流体中任一点的运动要素不随时间变化, 即为恒定流。3.圆管中层流与紊流，其断面流速分布有什么不同？答：圆管中层流断面流速分布为抛物线状，而圆管中紊流断面流速分布为对数曲线，紊流的 断面流速分布均匀化了。4.管路如图示，当阀门关闭时，试问：（1） 各测压管中水面高度如何？（2） 标出个点的位置水头、压强水头和

8、测压管水头。答：（1）各测压管中水面高度与水箱中的水面齐平。1.弧形闸门如图所示，门宽2m,其他尺寸如图，求：（1）作用于闸门上的静水总压力？（2）总压力与水平面的夹角？答：(1)画出压力体图(2)计算水平方向分力:Px=pghcAx-1000x9.8x(31)x(2x2)-l56 8kN(3)计算钳垂方向向力12 3压力体体枳V以四分之一W1+A矩形) b2.0(1/4xnx2 *2x3)-18 2801Pz=pgV=1000x9.8x18,28=179.14kN2 2 2 2力：P=(Px +Pz )=/l.74xV2x9.8(1.8-0.5-0.3)=3.356m/s求流量：Q=AiVi

9、=Hbw=1.8x1 x3.356=6.04m3/s该渠道中的流量Q为6.04m3/So3.图示离心水泵，抽水流量为卷，吸水管长$=跚，管径滤=）直沿程 阻力系数矣=）直就落，底阀局部阻力系数回=愈慰，弯头局部阻力系数言国=窘旦，安装高 也=鬟蛔求：（1） 水泵进口压强？（2） 若水泵允许真空高度为=簇快勰（水柱），该水泵安装是否合理？广压力管2 离心泵答：（1）取1-1-2-2断面，以下游水平面为基准面，列能量方程:0+0+0=hs+p2/pg+avi2/2g+hwP2/pg=hs+（a+AI/d+2000 （紊流）Re500 （紊流）Re2000明渠水流雷诺数的表达式：Re=vR/v,层流

10、：Rev500，紊流：Re5004.明渠恒定均匀流的水流特征有哪些？答：1.过流断面面积、水深、断面平均流速及流速分布沿程不变。2.总水头线、水面线、 底坡线相互平行，即J=Jp=i3.水体重力沿水流方向的分力等于摩阻力，或者：重力功等于 阻力功。1.如图所示，一封闭的容器中装有水，右侧安装一个U形管，U形管内水银 .&=坛做1 疯萨矿 华=心5版；结=腹呵a点与水箱内水面高差为0.4m,求水箱内水而的相对压强耕孔答：画出12等压面。p2=pa+pHgAh2pi =po+pgxO.4+pHgAhiVpi=p2 po=pHgAh2-pgx(O.4+Ahi )=13.6x9.8x0.85-9.8(

11、0.4+0.4)=105.45kN/m2水箱内水面的相对压强po为105.45kN/m22.如图所示，一条管道，A、B两点的高差金=1腿，A点处直径盛浏=耽筌吧A点压强=挪部静，B点处直径嘎5曲岫，B点压强斗=眼舔誓武管中流量 政=散顺制也，试判断管中水流方向？答：判断水流流向，要比较单位重量流体总的机械能。Ea= zA+pA/pg+avi2/2g2Eb= zB+pB/pg+av2 /2gvi =4Q/TTdi2=4x0.06/3.14/0.252=1.22m/s pA/pg=7.8/9.8=0.796m 水柱v2=4Q/nd22=4x0.06/3.14/0.42=0.478m/s pA/pg

12、=4./9.8=0.5m 水柱Ea= 0+0.796+1.222/2/9.8g=0.845m 水柱Eb= 1 +0.5+0.4782/2/9.8g=1.5117m 水柱因为Ebea,所以水流是从B流向Ao3.某渠道建有一平板闸门排水闸，闸门与渠道同宽，门宽2m,当闸门在某一开度时，闸门前水深盘=%为筋，闸孔后收缩断面水深愁闸孔出流局部水头损失为cc断面答：(1)以渠底为基准面，列能量方程，求通过流量：h+O+vo /2g=hc+O+vc2/2g+O.5vc2/2gVc=BHvo/(Bhc)=Hvo/hc=2.5vo/O.5=5Vo2.5+vo2/2g=O.5+1.5vc2/2g=0.5+1.5

13、 (5vo)2/2g=O.5+37.5vo2/2g36.5vo2/2g=2.O V0=1.037m/s流量：Q=hBvo=2.5x2x1.037=5.18rr)3/s(2)选择控制体，分析外力，列动量方程求作用于平板闸门上的动力总压力：pi=1/2xpgh2B=0.5x9.8x2.52x2=61.25kN(方向向右)p.：=1/2xpghc2B=0.5x9.8x0.52x2=2.45kN(方向向右)列动量方程：pQ(p2Vc-plVo)=pi -pc-RR=P1 -pc-pQ(Vc-Vo)=61.25-2.45-5.18(5.18-1.037)=37.34kN作用于平板闸门上的动水总压力为37

14、.34KN,方向向右。3.等直径圆管中层流的过流断面流速分布是（呈抛物线分布4.外延管嘴的正常工作条件是（管长1=（34）d, H9m （水柱）5.宽顶堰形成淹没出流的充分条件是（，勾*队做:。）1.理想流体与实际流体的区别在于，理想流体不具有粘滞性。对2.无论流体作何种运动，水平面都是等压面。错3.非恒定流一定是非均匀流。对4.水力最佳断面不是进行渠道设计必须遵循的标准。对5.对于短管，若管路（管径、管长及布置）完全相同、作用水头相等，自由出流与淹没出 流的流量是相同的。对6.按尼古拉滋试验曲线分析程沿程阻力系数的变化规律时，把紊流分为三个区。对1.说明描述流体运动的两种方法（拉格朗口法与欧拉法）的主要区别。答:拉格朗H法是以研究个别流体质点的运动为基础,通过对每个流体质点运动规律的研究, 获得整个流场流体运动规律。而欧拉法是以在空间设点，研究不同流体质点通过固定空间点运动，掌握整个流场流体运动 规律。2.写出实际流体恒定总流能量方程应用时主要注意事项？答：1.选择基准面（以方便为原则）O2.选择过流断面（一定是渐变流或均匀流断面）3.选择计算点（代表点）（以方便为原则）。3.圆管中层流与紊流，其断面流速分布有什么不同？答：圆管中层流断面