流体力学课后习题与解答.docx

1、流体力学课后习题与解答按连续介质的概念，流体质点是指： （ ）（a）流体的分子；（b）流体内的固体颗粒；（C）几何的点；（d）几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。1.21.3作用于流体的质量力包括：（a）压力；（b）摩擦阻力；（c）单位质量力的国际单位是：（重力；（d）表面张力。）1.41.5(a) N； (b) Pa； ( c) N / kg ;(d) m/s2。与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是： （ ）（a）剪应力和压强（b）剪应力和剪应变率（C）剪应力和剪应变（d）剪应力和流速水的动力黏度卩随温度的升高： （1.6（a）增大；（b）减小；（C）不变;流体运动黏度 的国

2、际单位是：（d）不定。）1.7(a)(a) m/s2 ； ( b) N / m2 ；无黏性流体的特征是：（黏度是常数；（b）不可压缩;kg / m ；( d)无黏性；（d）N s/m2。符合卫RT。1.82.1静止流体中存在：（ ）（a）压应力；（b）压应力和拉应力；（C）压应力和剪应力;（d）压应力、拉应力和剪应力。2.2相对压强的起算基准是:（a）绝对真空；（b） 1（）个标准大气压；（C）当地大气压；（d）液面压强。2.3金属压力表的读值是:（ ）（a）绝对压强（b）相对压强（C）绝对压强加当地大气压（d）相对压强加当地大气压2.4某点的真空度为65000Pa,当地大气压为 0.1M P

3、a,该点的绝对压强为：（ ）(a) 65000Pa；(b) 55000Pa；( c) 35000Pa；(d) 165000Pa。2.52.6绝对压强Pabs与相对压强P、真空度Pv、当地大气压Pa之间的关系是：（ ）（a） Pabs= P+Pv ； （ b） p=p abs+ Pa ； （ C） PV = Pa - Pabs ； （ d） p = PV + Pv。在密闭容器上装有 U形水银测压计，其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系 为：（(a) P1 P2 P3 ； (b) p1 = P2 = P3 ；(b)( c) P1 P2 P3 ；( d) P2 P1 P2; (b) Pi =

4、 P2; (c)Pi Qn ；（b）Q9m ；（ b） l=（ 34） d，H0 （ 34） d，H0 9m ；（d） l（34） d，H09m。7.3图示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系是:(a) Qi Q2 ; ( c)Qi=Q2 ; (d)不定。7.4并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度12=311，通过的流量为：( )iQi 7.5并联管道1、2、3、A、B之间的水头损失是:7.6长管并联管道各并联管段的：( )(a)水头损失相等；(b)水里坡度相等;7.7并联管道阀门为K全开时各段流量为Qi、流量的变化为：(7.10水箱用隔板分为(a)(a)(

5、b)Qi = Q2 ； ( b) Qi=1.5Q2 ;Qi=1.73 Q2 ; (d) Qi =3 Q2。hfAB = hfi + hf2+ hf3 ；hfAB = hf i + hf2 ； ( c) hfAB = hf 2 + hf 3 ；hfAB = hf1 = hf 2 = hf 3。(c)总能量损失相等；(d)通过的流量相等。Q2、Q3，现关小阀门K ,其他条件不变,(a) Qi、Q2、Q3 都减小；(b)Qi减小，Q2不变，Q3减小;Q2(c)Qi减小，Q2增加，Q3减小;TK(d)Qi不变，Q2增加，Q3减小。)Q3A、B两室，隔板上开一孔口，其直径di =4c m，在B室底部装有

6、圆柱，其直径 d2 =3cm。已知 H =3m， h3=0.5m，h1d1h2Hd2h3uIq1流量Q 。形外管嘴试求:(1) hi，h2 ； (2)流出水箱的7.11有一平底空船，其船底面积 为8m2，船舷高1为0.5m，船自重/为9.8kN，现船底破一直径10cm的圆孔，水自圆孔漏入船中，试问经过多少时间后船将沉没。a =0.5，转7.14虹吸管将 A池中的水输入 B池，已知长度l1=3m，l2=5m，直径d =75mm，两池水面 高差H =2m，最大超高h =1.8m，沿程摩阻系数 =0.02，局部损失系数：进口 弯b=0.2，出口 c=1，试求流量及管道最大超高断面的真空度。C11h

7、2HA1B7.16水从密闭容器A，相对压强 p1=2at，水面高H1=1m，沿直径d =25mm ,长l =10m的管道流入容器 B，已知容器 A水面的H2=5m，沿程摩阻系数 =0.025，局部损失系数：阀门v =4.0，弯头 b =0.3，试求流量。8.1明渠均匀流只能出现在:（a）平坡棱柱形渠道;顺坡棱柱形渠道；（C）逆坡棱柱形渠道；（d）天然河道中。8.2水力最优断面是：（）（a）造价最低的渠道断面；（b）壁面粗糙系数最小的断面； （C）过水断面积一点，湿周最小的断面；（d）过水断面积一定，水力半径最小的断面。8.3水力最优矩形渠道断面，宽深比 b/h是：（a） 0.5；（ b） 1.

8、0；（c）2.0；（d）4.0。8.8在流量一定，渠道断面的形状、尺寸和壁面粗糙一定时，随底坡的增大，正常水深将:（a）增大；（b）减小；（C）不变；（d）不定。8.9在流量定，渠道断面的形状、尺寸一定时，随底坡的增大，临界水深将:（a）增大；（b）减小；（c）不变；（d）不定。8.10宽浅的矩形断面渠道，随流量的增大，临界底坡 ic将：（a） 增大；（b）减小；（C）不变；（d）不定。3Q=9.7 m3 /s ，底坡 i =0.001，8.12梯形断面土渠，底宽 b=3m，边坡系数 m=2，水深h=1.2m，底坡i =0.0002，渠道受到 中等养护，试求通过流量。8.13 修建混凝土砌面（

9、较粗糙）的矩形渠道，要求通过流量 试按水力最优断面设计断面尺寸。答案1-11-8 dcdbb acap43.0 1.4gp52.51.4Hg g3.01.4gpa2.31.2Hgg2.51.2g2.51.4Hgg3.0pa2.32.51.21.4Hgg2.53.01.21.4gpa2.32.51.21.413.62.53.01.21.4g2-12-10 acbdc cbbca2-12 解： p0pa1.4 g答：水面的压强265.00 （ kPa）p0 265.00kPa 。2-13Ph11= Ph1Ph2 礼”eg-hd . - VA %V e(h2h1) 礼.% *Bpgh2-23 解：P

10、ahc-si n452g 12.68 (kPa)Pbhc丄 sin 452g 26.55 (kPa)lbPaPB12.68 26.55 2 1 39.23 (kN )对A点取矩,PiAD1P, AD2AB cos45o 0PbPa ll cos45o佗68 1 1 26.55 佗68 1 2cos45o31.009 (kN)答：开启闸门所需拉力 T 31.009kN。2-24解：（1）图解法。压强分布如图所示：h2 h ghlh24.51000 9.807hl时，水压力P h, 2h2 rr h 2121.5 丄 1.556 (m)1.5 12转轴位置距渠底的距离为:1.556 0.444 (

11、m)可行性判定：当 hl增大时ych1h增大，则2Ic减小，即压力作用位置距闸门 ycA形越近，即作用力距渠底的距离将大于0.444 米。14.71 (kPa)P P h b 14.71 3 2 88.263 (kN)合力作用位置：在闸门的几何中心，即距地面 （1.5m,-）处。22-25解：当挡水深达到 hi时，水压力作用位置应作用在转轴上，当水深大于作用位置应作用于转轴上，使闸门开启。g hb 1.5 1000 9.807 1 0.8 11.7684(kPa)答：转轴应设的位置 y 0.444m。Rsi n2-26解：（1）水平压力：Pxo 2sin 30o 2 9.80722.066(k

12、N )(7)(2)垂向压力：Pz V g1-Rs in Rcos12 29.80732 vT32 sin 30ocos30o 227.996(kN) (?)合力：p Jp2 p2J22.O662 7.996223.470 (kN)ar吨 口92。答：作用在闸门上的静水总压力23.470kN,19.92。3-13-6 dbcbc c4x x2yUx Uy3.13 解：(1)v x不能出现。Ux Uy能出现。UxUyUz2z2z不能出现。3.14 解：且xUyUx2 2y- Ux2 2y x c2x 2xy c答：速度在x方向的分量Ux2x2xy c y。4-14-5 cacadh J2 9.80

13、7 12.6 60 10 3 3.85 (m/s)初 /2 p j2g Hg4-8 解：U J J 答：该点流速U 3.85m/s。4-10解：以过下压力表处的水平面为基准面，列伯努利方程如下:- hwi2V2V2P1g2gzi9.742 1V1 2?0 , Z1，当P1Z2P2g22V22?hW1 23m, z2P2时，有:V12 2(m/s)由连续性方程v2A2V2答：细管直径为4-11 解：Q其中:9.807 3 62 94.842300馬235.5 (mm)235.5mm。kJHg1 hp油0.95 ； Khp 0.15 (m)Q kJHg0.95 0.03591 hp竺 72 9.8

14、074 0.0359倍41V 0.1(13.6 僭 1 0.15V 8500.0511575( m3/s)51.2( i/s)答：此时管中流量Q 51.21/s。4-17解（1）取过轴线的水平面为基准面，列螺栓断面与出口断面的伯努利方程:plg21V12g22V22g p, 2 V； v；Vi1000 50.932 3.182 1291.854( kPa)0.4 4073.18 (m/s)V2 A0.4 40.1250.93 (m/s)(2)取控制体如图所示,列动量方程。P1viP2-V2Q V2 viPiAi二 F piAQ V2ViI29I.8540.420.4 50.93 3.I8 I4

15、3.239 (kN)答：水流作用在喷嘴上的力为4-19 解：(I)I43.239kN。以上游渠底为基准面，列上、下游过水断面的能力方程:Pi2 iV,其中:PiP2PaVihi2Vi2gZ2P22g0，zi2.0 m， z22.0 0.i5 i.85mQBh1V2A Bh22.0 m， h22.00.i50.5i.35 mQ21B2h；1B2h12?2Z22g2g ZiZ22gZi1B2h； B2hi21 h2Z2_2Bh22.7 1.352 9.807 0.158.47(m3/s)QVi AiQBhi8.47 1.57( m/s)2.7 2V2 A2QBh28.472.32( m/s)2.7

16、 1.35P2V2(2)取控制体如图，列动量方程PiViQ V2Vi PiAi p2 A2二 F piAiP2 A?Vih22gBgBV2 VigBV2Vi10009.8072.7221 352-1000 8.47 2.32 1.5722.48(kN)答：(1)渠道的流量Q 8.47 m3/s；(2)水流对底坎的冲力F 22.48kN。7-17-7 bbccd cc7-10解： 要保持H不变，则补充水量应与流出水量保持相等，即孔口出流量、管嘴出口流量均为Q 。A低K nAj2g H hh1H_hnAnA0.82 0.0320.62 0.0420.548可解得：h1整H1.54831.06(m)

17、h2H hlh31.060.51.44 (m)0.640.0429.807 1.06 3.67 (l/s)答：(1) h1 1.06m, h2 1.44m； (2)流出水箱的流量Q 3.67 L/s。7-11解： 设船底到水面的水深为 H0 t，船中水深为h，下沉过程是平稳的，则有:H0H0从孔口流入的流量为当船沉没时:A J至，为常数。答：经过7-14 解:393.6s后船将沉没。以下游水面为基准面,2V进2g d 2gl V2J2 9.807 %.83CL 9.8 1030.5 3 J 9.8 103 8 1000 8Y2 9.8 103o.62 - o.12从上池水面到下池水面列伯努利方

18、程:b23.20393.6( s)2c 0.7 1.02g0.02 口0.075V22g(m/s)2vA 3.20 0.075 14.144从C过流断面到下池水面列伯努利方程：(L/s)2gIv2d 2g2VC2g-VcPa PcPc1.8 2.0 1 0.021.00.0752g3.8 0.020.075竺二 3.10m2 9.8073.10m。H1P121V12gH2P2 2V g 2gV22g取 V1 V2p20.5 ；出1.0 ,则有2gH1答：流量Q 14.14 L/s，管道最大超高断面的真空度为7-16解： 以地面为基准面，从 A池面到B池面列伯努利方程:o.5o 4.0 3 o.3 o.。25 0-0152g 1 20 5 %16.44.37 （ m/s）2.15 （ l/s）2Q vA 4.37 0.0254答：流量 Q 2.15 l/s。8-18-3 bcc 8-88-10 bcb8.12 解:h b hm 1.23 1.2 2 6.48（m2）hm 2 b2hJ1 m2 3 21.28.367 （ m）0.7745 （m）,取 n 0.0225