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1、流体力学复习流体力学（机械类）第1次作业一、单项选择题（只有一个选项正确，共 5道小题）1.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正确答案：D解答参考：2.相对压强是指该点的绝对压强与 _(A)标准大气压(B)当地大气压(C)工程大气压(D)真空压强的差值正确答案：B解答参考:3.粘性流体总水头线沿程的变化是解答参考:解答参考：5.圆管均匀层流过流断面上切应力分布为(A)(B)(C)抛物线分布，管壁处为零，管轴处最大 直线分布，管壁处最大，管轴处为零 均匀分布对数分布（

2、D）正确答案：B解答参考: 四、主观题（共5道小题）6.底面和为LM，的薄様在液面上水平移动速度为16m/s液层厚度为4mm.權休的动 力粘度A为O.OOlPa-S .假定液层内速度为直线分布规律，试求移动平板的力F为多大?参考答案：F十A皿16N 7.如图所示的矩形闸门AB将水(P1 = 1000 kg/mO和甘油(P2 - 1264kg/n?)分隔，试求作用在单位宽度闸门上的总压力及作用点=1 + 81.请水2A甘油B2 nJ参考答案:F =p逛hjAi = (b8 + IJ + 2/2)x9S07 x2 = 78456NI I bhVl -畑=加+孟讥+諡“+后=4+云+8nh = yD

3、i (l 8 + 12)= 4.08-3-1.08111F； =p.gh.Ai =1264x9:807 X(1.2 + 2/2)x2 = 54542.6Nb = b += hb += 2.2 + bh 比= 22 + 2 = 2.35m4 上 yA G hA 2.2x2 12x22x2h = 12= 2 .35 i .2 = 1.15111FyEh,-EK23913 .4y = 78456 xk08 -54542 .6x1.15y = 0.92m2.8个大气压强。而当将阀门全8.有一贮水装置如图所示，贮水池足够大，当阀门关闭时，压强计读数为 开，水从管中流出时，压强计读数是 0.6个大气压强，

4、试求当水管直径d-12cin时，通过出口的体积流量 （不计流动损失儿IJ*参考答案:H +匹+ 0“+心坐+竺 pg PS 2gp*+pgH -p, + 2.8p.06pJpg(Vr = 2e H- 亠11 Aq 冒=f dV? = 0J85x0.12x 20.78 = 0235 (m 7s)0.6x980602x9.806x( 2.8- I 9806=20.78(m/s)H=込二竺密jnHQ) pg 9806 亠如图所示水箱孔口出流，p=0.5atni, hl =2111, = 40iTim , =0.62 ,参考答案:十冒E =hh厂 E y 2g YQ： = mA J2g(h 厂 h厂

5、p/y) (1)比=出& 呂(h? +%) h, = 5, OSm J Q = 4* 7S L/s10.水平管路路直径由d I=i0cm ,突然扩大到d 2=i5cm，水的流量 Q = 2in/nim。（1）试求突然扩大的局部水头损失；（2 ）试求突然扩大前后的压强水头之差。1 4QS述-创血84Y 2g 7 2g 2g y gVj = 4.244m/s,v, = L886m s _ = 0455ni参考答案： f流体力学（机械类）第 2次作业2+ + f 0. - -石)=丹+ 21 +屮中的九円分别代表()1.不可压缩气体总流能量方程 2 ”解答参考:2.动量方程式中流速和作用力解答参考:

6、3.管道中紊流运动， 过流断面流速分布符合(A)均匀分布(B)直线变化规律(C)抛物线规律(D)对数曲线规律正确答案：D4.在紊流粗糙管中层流底层覆盖粗糙高度(A)(B)沿程阻力系数只取决于雷诺数(C)沿程水头损失与流速的平方成正比(D)正确答案：C阻力系数与相对粗糙无关解答参考:解答参考:5.水力半径是()湿周除以过水断面积(A)(B)过水断面积除以湿周的平方(C)过水断面积的平方根过流断面积除以湿周(D)正确答案：D解答参考： 四、主观题(共16道小题)6.在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个?参考答案：答：（1）连续介质；（2）无粘性流体；（3）不可压缩流体。7.三元不可压缩流场

7、中，已知耳V厂-（xy + w + zx）,且已知Z=0处V, =0,试求的表达式。坐七，蛍Z& 8汛理 .-H + -=- = 0-X)dz=-X2+ C2参考答案:VV-02C = 0 V, = -XZ + 二 28.如图所示，消防水管直径di ,喷嘴出口直径d2= 0.03m ,设计流量= = 1,6977 m/s V. = 424413 m/sA A：p： = p-Pj p(v；-Vf )-8.9919 xlOPsF = p；A - pQ(V： - Vj= 14668N有一并联管道如图所示.若已知Qv =300mVh , dj =100nim , = 40m ,d?二 50mm , L

8、 2 =30m , 二 ISOmm , L 3 二 50m ,心=-、=0.03 心试Qv - Qvi +4斗2 +q耳3(a)求各支管中的流量qvi. qv2 及并联管道中的水头损失.hf严hf2 =hf3 4qvi Y0.03xx , ,0.1 2x9.806171x0.1= 0.03xx 、0.05 2x98061tix(X0r = l 24052g p 今要以长L=80m，内径d=50mm的水平光滑管道输油，若输油流量要0.056比=hf =72.84 m G由柱)等于135 L/min ,用以输油的油泵扬程为多大？（设油的密度P = 920kg/ni,粘度jj = 0.056Pas)

9、参考答案:15.从水管向左箱供水，然后经面积为细.流量系数为山的孔口流向右箱，再从右箱经面积为A、流量系轴 4的孔口流出.恒定猛量为Q.試求两个水位高度 H】和碍.参考答案:H产莎I疋+莎淸GT16.试述流体静压强的两个重要特性。参考答案：流体静压力的方向沿作用面的内法线方向；静止流体中任一点的流体静压强大小与其 作用面在空间的方位无关。17.何谓流线？试写出流线的微分方程式。参考答案：流场中某一瞬时流体质点的速度方向线；dx dy rfz18.粘性流体在圆管中作层流流动时，其速度分布与切应力分布有何规律? 参考答案：答(简)：速度分布为抛物线分布，切应力分布为线性分布。19.紊流分成哪三个区

10、，沿程阻力系数各有什么特点？ 参考答案：答(簡)：(1)紊流光滑区；L = f(R)； 紊流过渡区Z=/(R匕扌)；(3)紊流粗造区几=/(20.一个圆柱体沿管道内壁下滑，圆柱体直径d = ,长 = ?00用用，自重G = 1CLVq管道直径Z) =10b7jm ,倾角0 = 45,内壁涂有润滑油B如图，测得圆柱体下滑速度r = 0.23m/5,求润滑油的动力粘性系数戸？Ur = a 5U Gsin 0= umiLSSGsin dR = - = 0.1631 Pq * s参考答案： 祖u21.如图，一弧形闸门宽 2m，圆心角 = 30。，半径厂=3机，闸门轴与水面齐平，求作用在闸门上的静水总压

11、力。7 = 30)亠 X b2飞2 52=22。1 r i r * 打 1=浮-/(一 阳打cosffsin a)b =尹韦( cos30sin 30)12 2 3.2 2= 9810x3x 2(-lcos30siii 30) = 7998N12 2F =+ F； - 722073 + 7998 - 23477 N流体力学（机械类）第 3次作业三、主观题（共14道小题）1. 一股由喷管流出的自由射流，沿水平方向冲入固定导流片水平入口，如图所示。水流截面积J =40cW-,速度01=45僭心.设水流沿导流片偏转一角度0后流出，忽略底量力和鹿擦力，试求射流对固定导流片的作用力角的关系。解：乞+ 1

12、居丄2 P 2 P/ P1 = 6 = 0,卩1 =冬=卩根据连续性方程妁=A. = A F = pr 一 = - V：T 2g Y 2g 2g “ 7 g 二 亠P、一 卩 1 = 4244m/s, Vn = 1.886inZs = 0.455111参考答案：Z| = lOOft?/, d = 03?, Zn =1500ffj,c/t = 0.25?/ T -i800 m f rfj - 0 J8/I1,各管的沿程损失系数都是A =0,028 .参考答案:(1)串联 H=S.yS,Q,8 4 L. 8 2 L_ ；n k百評=H71 g dj S代入数据Q = 0. 0744ni7s(2)串

13、联+并联H = S&+S虫;(or S)SjQ； = S (2)Q_ = Q： + Qg 由得QAg处Q厂虧7叫Q二Qz +L 2119Q, =2. 2119Q,-0.462QH =舁住+茅4訝)Ql 江 g d” dQ； = CL 122m/sQs 0.452x0. 122二CL 0551Qd = 0. 066S4.如图，水箱上有两个完全相同的孔口， H1=6m, H2=2m试求密封容器上的计示压强, *L凤1- . = . r 勺11参考答案:=即得31 =伞+ 7/.p_5.流体静力学的基本方程式 /的几何意义是什么?pg 亠 pg参考答案:第一项为压强水头、第二项为位置水头，两项相加为

14、侧压管水头；同种、连续、静止的均质 流体中各点的侧压管水头为常数。6.在均匀流过流断面上，压强分布有何规律?参考答案：答（简）：过流断面上压强服从静止压强分布规律，亦即同一过流断面上各点的测压管水头相等7.粘性流体的流动可以分为哪两种流动状态？为什么雷诺数可以用来判断流态参考答案:答（简）：层流和紊流；雷诺数反映的是惯性力与粘性力作用的比值。入与哪些因素有关?8.尼古拉兹实验曲线图中，可以分为哪五个区域？在五个区域中，答()： CD层流Z = /(Re) ； C2层流向紊流过渡,3)紊流光滑区乂 =才(亡)；C4)紊流过渡区z = /XR亡上卄(5紊流粗造区z = /(-)参考答案： 刃9.有

15、两个同心圆筒，长L = 600 rnnt ,间隙 J = IOwjwj，间隙中充满 = Q.23APa- 5的油T内筒半径r = 100m?,它以转速7=95.5r / imn转动，求施加于内筒的转矩Jf 参考答案:解:Vr = /S2t- nV r60F = /Z - j-Zj5. 2如/60 尸、_.hi =牡 工曲Lf5M = 0.234 X 34x9m百 OxOJ 0.6 x 0.1 =O.gS.V m0X1 10.如图，矩形闸门宽度 B=3m,上缘A处设有固定铰轴，已知 = 60, ii = 2W , Z = 2.5w.液体 Z=9807.V.忽略闸门自重，求开启闸门所需提升力1心J

16、z /L参考答案:SS； P = pA sin cL Zj +-BLI+%八.131斗小比血it 12比 12比PVq -厶）=rVeosa丁_皿-九1Leos 3=/tan oBAT哙-4厶弓1 J=tsn 厶Z + 了 tan czff + 十+ ij =9S07 x3xL732(15 + 2.08)= 23 3383.84N11.大管直径d1=5m，小管直径d2=2m，已知大管中过流断面上的速度分布为 6.25 -r (m j),式中r表示点所在半径。试求管中流量及小管中的平均速度。参考答案:参考答案：12.如图所示，水以100mm水管的法兰上。Q三f / w X 2时缶三(625-旷二

17、)2帀厂25-61.3670yV=10m/s的速度从内径为50mm的喷管中喷出，喷管的一端则用螺栓固定在内径为 如不计损失，试求作用在连接螺栓上的拉力。Pl三（厂】）=0.5x1000x（10- -2.5 = 4615Pa-F+Fi-d； =iooox（-f；X-* +iooorr 巴4 4 4 F = 46875x-x0.f+1000x2.5 x-x0.P-lQ0Oxl0x-x0.O5=22O.8.-V4 4 4T亠= 10x1J1100丿匕+2+尸Z 陀 Z 2莒解:13.采用如图所示的装置测定 90弯头的局部阻力系数C i 已知 段管长 L = 10m,管径 d = 50w3w , z

18、= 0.03 o测得两段面测压管水头差2 = 0,72 ,管路水流流速为% ,求弯头的局部阻力系数5 参考答案:解:A-B建立能S方程+ + - -0 + + 愆 2畧 PS 2sPa =pg+ 戸=愆（丙+e）（.LI d -J2g-0.03X严 _ 2施 r L _ 2x9.S07x0.72_ = A = V d14.如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管，已知H 40昵 厶=200m,厶=100喘*J t3II厶=500忧，=0.2翊，力2 =0.1w,坊二 右=2 = 0.02, =0.025,参考答案:I,上堂仏仝吃 /比一启玄2g 2g 卩屛严片4十卩川 由式得I胃= 代;入式（3）

19、得匕=土邑齐兰0一那;由式（1）得cl0x(f-F) -590貯2 22 2jr= ；/-r=z-.4-Z = /-;rJ?-/=x9.07x4xl0=920kN参考答案： 4 4 8.高压管末端的喷嘴如图，出口肓径d = lQcfn ,管段直径D = 40cwj,流Sg = CUn/F喷嘴和管以 法兰盘连接，扶用M螺栓，不计水和管嘴的重量求惫上螺栓受力多少？解妁+戸八；1尸/4 =怂厲=珂卄齐二QQDS4) = 3 一匹加 I 冬=0/(頑书=血9曲 內 3g + X Cg) = (2g0 = p(r； 一吁)F 2 = 10、x(50.9 -3.】8V = n9QkPa 卫二hBkM R、

20、占=冷二戸仃0 = 14.3心参考答案:9.如图所示的形压差计测量弯管的局部水头损失系数疔.已知管径d = CL25m,水流量O- 0.05wP/j, t/形管的工作液体密度为/“600焙/用，f/形管左右两侧液面高差A/j = 70mn,10.11参考答案:Pl V* pr V： , V , , , Pl -P:空1+ 竺 + =Zr+1 + + h. hL = 21-21+ d P g 2g pg 趣 pgPl + pgO 5 +h + Ah）= p； +pgh +pyAh-lllh = 0.042 m V 0/4 = 1.02 w/sIp丿二管路系统如I图所示，各支管的长度，直径及沿稈损

21、朱系数为:厶=30（血 L、= 150m, 厶=250?, 斗 W lOOw,叭=225mm, 125mm, 亠边=150?Mm,d斗=175?nw,Zj =0.03z. = 0.038 亠 *jA = 0-032A, = 0.042管路系统在节点处流出屮、端点母处流出g店=50人的流量，试确定：4水位高；!；爭(2)节点W处的水头h, 2参考答案:解2由流量连续性原理，按题图所示各管段序号有4Qjq = gp电 + q阳=35 + 50 8- LSgF号=9门+即：对水力长管，水箱中的水位高应等于沿程损朱之利，即 右彳也Tri 久斗g盒又根据管路并联特征，有hr* V解得2 屯 2L45Z/

22、J 八A:厶gr: r 兀匚丄/如玉?2 -于是得到水箱水位高为 k = 0.082彳人护十空尹十号2卜21.72 4节点A处水头为 卉一耐=恵一032 7空学丄= 12_39w*12.如图.二联水箱上装有三个处于同一高度Jg瞬同为流量系数同为06的孔口，进水流量为那=3/在定常流动情况下，试求：如1、和如,、H、甘丄各为多少？ 4+J+J* - T *I I参考答案:q巧=血ij2露（H - +J9巧=困 1由知=餉可得：H=牛#q、 +?耳+知二如症呻+ 0旳=0jgJ7i（i + d）3x10- = 0.6x3 xlW X1 + QX79.81x7/1H =4.858wH）二岂=2.42

23、9w参考答案:3.气体自静止、同种、连续液体参考答案: 所形成的流动，称为气体淹没射流。气体自 孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。4.之和称为总压参考答案:静压动压和位压之和称为总压5.速度的1 2发生变化而引起的能量损失，称为局咅遡失。参考答案：速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。论述尼古拉兹实验的结论和意义。参考答案:亀 尼古拉兹实验归纳总-结出了流动阻力与雷诺数除和相对粗糙度的关系，将沿程阻力系4a数的变化归纳为五个区.层流区；z = /（Rt）i临畀过渡区，Z = /（Rt）;光滑管区；x-/IRe）；湍流过渡区；心彳昭务 湍流粗糙区；宀/分 尼古拉兹实验比较完整地反映了沿程阻力系数丄的变化规律，揭露了影响2变化的主要因素，它对上和断面流速分布的测定，推导湍流的半经 验公式提供了可靠的依据.-7.设粘度为的流休，在半径圧的圆管内作恒定流动，流量为e。圆管截面上轴向速度分布为 鈞俗_小试案管截面上的切应力分布MfA壁面切应力管轴上的切应力命的表达式