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-工程流体力学习题附答案-第 5 页【1-4】用200升汽油桶装相对密度0.70的汽油。罐装时液面上压强为98000Pa。封闭后由于温度变化升高了20，此时汽油的蒸汽压力为17640Pa。若汽油的膨胀系数为0.0006K-1，弹性系数为13.72×106Pa，（1）试计算由于压力温度变化所增加的体积，（2）问灌装时汽油的体积最多不应超过桶体积的百分之多少？【解】（1）由可得，由于压力改变而减少的体积为得 （2）因为，相比之下可以忽略由压力变化引起的体积改变，则习题1-5图油uyx【1-5】图中表示浮在油面上的平板，其水平运动速度为u=1m/s，=10mm，油品的粘度=0.9807Pa·s，求作用在平板单位面积上的阻力。【解】根据牛顿内摩擦定律则 【2-1】容器中装有水和空气，求A、B、C和D各点的表压力？【解】空气各点压力相同，与空气接触的液面压力即为空气的压力，另外相互连通的同种液体同一高度压力相同，即等压面题2-2图paCpa30cm10cmhAB水Pmc=Pmd+g(h1+h2+h3)Pmd= -g（h1+2h2+h3）A··B1mh题2-5图【2-5】图示两水管以U形压力计相连，A、B两点高差1m，U形管内装有水银，若读数h=0.5m，求A、B两点的压力差为多少？【解】选取U形管内水银最低液面为等压面，设B点到水银最高液面的垂直高度为x，则得 HohBH0.4myCyDyDP题2-7图0.5m【2-7】图示一个安全闸门，宽为0.6m，高为1.0m。距底边0.4m处装有闸门转轴，使之仅可以绕转轴顺时针方向旋转。不计各处的摩擦力，问门前水深h为多深时，闸门即可自行打开？【解】则由 B=0.6m，H=1m，可知 BR=1m油水H0.5m0.5m1.9mAo汞H等效自由液面o'AxyCC()h*=pB/ogPxPZP题2-8图得 【3-4】某一平面流动的速度分量为ux=-4y，uy=4x。求流线方程。【解】流线为一簇同心圆，当c取不同值时，即为不同的流线。【3-5】已知平面流动的速度为，式中B为常数。求流线方程。【解】平面流动的速度分量可见流线为一簇双曲线，c取不同值时即为不同的流线。题 4-1图12345m2md····【4-1】直径d=100mm的虹吸管，位置如图所示。求流量和2、3点的压力（不计水头损失）。【解】 （v2=v4）得 （v3=v4）得 题 4-2图水u=0.8h油1221【4-2】一个倒置的U形测压管，上部为相对密度0.8的油，用来测定水管中点的速度。若读数h=200mm，求管中流速u=?【解】选取如图所示1-1、2-2断面列伯努利方程，以水管轴线为基准线其中：p1和p2分别为1-1、2-2断面轴线上的压力。设U形测压管中油的最低液面到轴线的距离为x，选取U形测压管中油的最高液面为等压面，则则 【4-4】管路阀门关闭时，压力表读数为49.8kPa，阀门打开后，读数降为9.8kPa。设从管路进口至装表处的水头损失为流速水头的2倍，求管路中的平均流速。【解】当管路阀门关闭时，由压力表度数可确定管路轴线到自由液面的高度H当管路打开时，列1-1和2-2断面的伯努利方程，则简化得 得 得 故真空表的读数为26.632kPa。【4-11】图示一管路系统，欲维持其出口流速为20m/s，问水泵的功率为多少？设全管路的水头损失为2m，泵的效率为80，压水管路的水头损失为1.7m，则压力表上的读数为若干？【解】列自由液面和出口断面的伯努利方程，有19m1m压力表d2=2cmd1=1cm题 4-11图 得 又由 列压力表所在断面和出口断面的伯努利方程，则其中： 得 【4-12】图示离心泵以20m3/h的流量将相对密度为0.8的油品从地下罐送到山上洞库油罐。地下油罐油面压力为2×104Pa，洞库油罐油面压力为3×104Pa。设泵的效率为0.8，电动机效率为0.9，两罐液面差为40m，全管路水头损失设为5m。求泵及电动机的额定功率（即输入功率）应为若干？40m题 4-12图【解】列两油罐液面的伯努利方程，则得 则yRF1122题 4-13图xRxRy【4-13】输油管线上水平90°转变处，设固定支座。所输油品=0.8，管径d=300mm，通过流量Q=100 L/s，断面1处压力为2.23×105Pa，断面2处压力为2.11×105Pa。求支座受压力的大小和方向。【解】选取1-1和2-2断面及管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系，设弯管处管壁对流体的力为R。列x方向动量方程其中：则列y方向动量方程其中：则支座受压力F的大小为21.84kN，方向与R方向相反。题 4-15图DFdyxR2211o【4-15】消防队员利用消火唧筒熄灭火焰，消火唧筒出口直径d=1cm，入口直径D=5cm，从消火唧筒射出的流速v=20m/s。求消防队员手握住消火唧筒所需要的力？（设唧筒水头损失为1m）【解】选取消火唧筒的出口断面和入口断面与管壁围成的空间为控制体，建立如图所示坐标系。列1-1和2-2断面的伯努利方程其中：得列x方向的动量方程得 【6-1】用直径为100mm的管路输送相对密度为0.85的柴油，在温度20时，其运动粘度为6.7×10-6m2/s，（1）欲保持层流，问平均流速不能超过多少？（2）最大输送量为多少？【解】欲保持层流需Re2000，即则（1） （2） 【6-2】用管路输送相对密度为0.9，粘度为0.045Pa·s的原油，维持平均速度不超过1m/s，若保持在层流的状态下输送，则管径不能超过多少？【解】欲保持层流需Re2000，即其中 则 【6-7】运动粘度为4×10-5m2/s的流体沿直径d=0.01m的管线以v=4m/s的速度流动，求每米管长上的沿程损失。【解】雷诺数为层流则【6-12】相对密度为1.2、粘度为1.73mPa·s的盐水，以6.95L/s的流量流过内径为0.08m的铁管，已知其沿程阻力系数=0.042。管路中有一90°弯头，其局部阻力系数=0.13。试确定此弯头的局部水头损失及相当长度。【解】（1）由局部水头损失公式（2）相当长度令，即，则可得L2d22L1d11AZL3d33B题7-6图