2022年流体力学习题解答.pdf

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1、流体力学习题解答2.在现实生活中可视为牛顿流体的有水与空气 等。3.流体静压力与流体静压强都就是压力的一种量度。它们的区别在于 :前者就是作用在某一面积上的总压力;而后者就是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。4.均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。5.与液体相比 ,固体存在着抗拉、抗压与抗切三方面的能力。7.流体受压 ,体积缩小 ,密度增大的性质,称为流体的压缩性;流体受热 ,体积膨胀 ,密度减少的性质 ,称为流体的热胀性。8.压缩系数的倒数称为流体的弹性模量,以E来表示12.液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。13.静止非均质流体的水平面就是等压面,等密面与等温面

2、。14.测压管就是一根玻璃直管或U形管 ,一端连接在需要测定的容器孔口上,另一端开口 ,直接与大气相通。16.作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力zP等于其压力体内的水重。17.通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。18. 流线不能相交 (驻点处除外 ),也不能就是折线 ,因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量,流线只能就是一条光滑的曲线或直线。20.液体质点的运动就是极不规则的,各部分流体相互剧烈掺混,这种流动状态称为紊流。21.由紊流转变为层流的临界流速kv小于 由层流转变为紊流的临界流速kv,其中kv称为上临界速度 ,kv称为下临界速度。23.圆管层流的沿程

3、阻力系数仅与雷诺数有关,且成反比 ,而与管壁粗糙无关。25.紊流过渡区的阿里特苏里公式为25. 0)Re68(11.0dk。26.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。29.湿周就是指过流断面上流体与固体壁面接触的周界。31.串联管路总的综合阻力系数S等于各管段的阻抗叠加。32.并 联 管 路 总 的 综 合 阻 力 系 数 S 与 各 分 支 管 综 合 阻 力 系 数 的 关 系 为3211111ssss。管嘴与孔口比较 ,如果水头 H 与直径 d 相同,其流速比 V精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 -

4、- - - - - - - - -第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答孔口/V 管嘴等于82.097.0,流量比 Q 孔口/Q 管嘴等于82.060.0。33.不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程就是0zuyuxuzyx。34.1M即气流速度与当地音速相等 ,此时称气体处于临界状态。36.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。37.有旋流动就是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零的流动。38.几何相似就是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同,任意相应线段长度保持一定的比例。39.因次就是指物理量的性

5、质与类别。因次分析法就就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。她就是一方程式的因次与谐性为基础的。二、判 断 题3. 静止液体自由表面的压强 , 一定就是大气压。错4. 静止液体的自由表面就是一个水平面, 也就是等压面。对6.当相对压强为零时 ,称为绝对真空。错7. 某点的绝对压强小于一个大气压强时即称该点产生真空。对8.流场中液体质点通过空间点时,所有的运动要素不随时间变化的流体叫恒定流。对9. 恒定流时 , 流线随的形状不随时间变化, 流线不一定与迹线相重合。错10. 渐变流过水断面上动水压强的分布规律可近似地瞧作与静水压强分布规律相同。对1

6、4. 随流动雷诺数增大 , 管流壁面粘性底层的厚度也愈大。错15. 水泵的扬程就就是指它的提水高度。错16. 管嘴出流的局部水头损失可有两部分组成, 即孔口的局部水头损失及收缩断面出突然缩小产生的局部水头损失。错17. 当流速分布比较均匀时 , 则动能修正系数的值接近于零。错18. 流速分布越不均匀 , 动能修正系数的值越小。错21. 为了减少摩擦阻力 , 必须把物体做成流线型。错22. 在研究紊流边界层的阻力特征时, 所谓粗糙区就是指粘性底层的实际厚度小于粗糙高度。对四、计 算 题2. 有一矩形底孔闸门,高3hm,宽2bm,上游水深16hm 下游水深25hm。试用精品资料 - - - 欢迎下

7、载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答图解法及解析法求作用于闸门上的水静压力及作用点？解 AhAhPPPcc下上)5.35 .4(6807.959kN 作用于闸门中心图解hbAhhP)(219.807 659kN 3. 宽为 1m,长为 AB 的矩形闸门 ,倾角为45,左侧水深13hm,右侧水深22hm。 试用图解法求作用于闸门上的水静压力及其作用点？解 压强分布图略 ,根据图计算如下: 22121211sin45sin 4522PPPhh221

8、1119.80739.8072222262.327.6534.65kN 1122DP yPyPy1122DPyPyyP122262.327.65 (2)324532 4534.65hh762.3 2 227.652334.65176912.4634.65m 5. 有一圆滚门 ,长度10lm,直径4Dm,上游水深14Hm,下游水深22Hm,求作用于圆滚门上的水平与铅直分压力。解 2221211()2xPPPlHH2219.807 10 (42 )2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共

9、13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答590kN 234zPVA lRl39.8074 104920kN 6. 一弧形闸门AB, 宽4bm,圆心角45,半径2rm,闸门转轴恰与水面齐平,求作用于闸门的水静压力及作用点。解 2sinh2144 9.80739.22xPhbkN zPVb面积()b扇形面积三角形面积2211()9.8074(1)822brh22.4kN 2245.2xzPPPkN 7. 油沿管线流动 ,A 断面流速为2m/s,不计损失 ,求开口 C 管中的液面高度。解 2)1.015.0()(22ABABvddv4.5m/s 通过 B 断面中心作基准面,

10、写 A、B 两断面的能能量方程 : 025 .40225.12.122gpg2212.7(24.5 )2pg2.70.831.86m 8. 用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速u 如图。测得A 点的比压计读数60hmm 汞柱。 (1)求该点的流速u;(2)若管中流体就是密度为0.8g/cm3的油 ,h仍不变 ,该点流速为若干,不计损失。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答解 ABpgup22hppguBA)(2

11、12当管中通水时: hh6.121212.62 9.807 12.6 0.063.85ughm/s 当管中通油时 : hh16807.98 .0807.98.04.13312162 9.807 160.064.31ughm/s 10. 直径为1700dmm 的管道在支承水平面上分支为2500dmm 的两支管 ,A-A 断面压强为70kN/m2,管道流量0.6Qm3/s,两支管流量相等:(1)不计水头损失 ,求支墩受水平推力。(2)水头损失为支管流速水头的5 倍,求支墩受水平推力。不考虑螺栓连接的作用。解 11210.61.56(0.7)4QvAm/s 22220.31.53(0.5)4QvAm

12、/s gvpgvp222222111221222112253.1256.122pggpgvgvpp2170ppkN/m2写能量方程式 : RxvQApvQAp30cos)(22222111130cos)(22222111vQApvQApRx精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答53. 13.01000)7. 0(470000 356.16.01000)7. 0(470000223080 13932193.219NkN

13、当记入损失时 : gvgvpgvp252222222211264.15pkN/m2 同理35.24RxkN 11.油在管中以1vm/s 的速度流动 ,油的密度920kg/m3,3lm,25dmm 水银压差计测得9hcm,试求 (1)油在管中的流态？(2)油的运动粘滞系数？ (3)若保持相同的平均流速反向流动 ,压差计的读数有什何变化？解 (1)若为层流 : 22vdlhf264)(2vdldvgh油汞22320.09(13600920)9.807l vd2323 1 920(0.025)2440.09126809.8(2.5)100.7910323920m2/s 校核就是否为层流3161079

14、.0025.01Re4vd所以为层流。(3)若倒流 : 则下端压强大于上端压强,h仍为 9cm。12.油的流量77Qcm3/s,流过直径6dmm 的细管 ,在2lm 长的管段两端水银压差计读数30hcm,油的密度900kg/m3,求油的与值。解 设若为层流精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答2772.720.785(0.6)vm/s 22flvpd2()2vlhgd油汞油260.3 127009.8(0.006)8.

15、6 102329002.72m2/s 638.6109007.75 10Pas 验证 :62.72 0.006Re1897 20008.6 10u d故为层流。13. 水 箱 侧 壁 接 出 一 根 由 两 段 不 同 的 管 径 所 组 成 的 管 道 。 已 知1150dmm,275dmm,50lm,管道的当量糙度0.6Kmm,水温为20oC。若管道的出口流速22vm/s,求(1)水位 H。(2)绘出总水头线与测压管水头线。解(1)2222175()2()0.5150dvvd1m/s 1160.50.15Re742571.01 10vd12260.50.15Re742571.01 10vd

16、210.6()0.004150Kd20.6()0.00875Kd由叶迪图可知0.031;0.0372221122121222lvlvhdgdgf2250(0.5)5020.030.0370.1520.0752gg0.1275 5.035.16m 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答0.50.50.375221油2A751-() =0.51-()A15022120.50.3750.006370.080.08622mvv

17、hgg220.25.160.0865.442fmvHhhg210.012752vgm ; 220.22vgm (2)水头线略。14. 一隔板将水箱分为A、B 两格 ,隔板上有直径140dmm 的薄壁孔口 ,如题下图 ,B 箱底部有一直径的圆柱形管嘴,管嘴长0.1lm,A 箱水深13Hm 恒定不变。 (1)分析出流恒定条件(2H不变的条件 )。(2)在恒定出流时 ,B 箱中水深2H等于多少？ (3)水箱流量1Q为何值？解 (1)21QQ时 ,2H恒定不变。(2)2431.0dml,为 管 嘴 出 流 ,1d为 空孔口出流。取10.611122222 ()2 ()Ag HHAg Hl2222122

18、20.62(3)0.822(0.1)AgHAg H222242222222410.820.820.33(0.1)(0.1)0.59 (0.1)0.60.60.4AHHHHA2230.059(10.59)1.59HH22.941 1.591.85Hm (3)221122 ()0.60.0421.150.358 104QAg HHgm3/s 15.某诱导器的静压箱上装有圆柱形管嘴,管径为4mm,长度100lmm,02.0,从管嘴入口到出口的局部阻力系数5.0,求管嘴的流速系数与流量系数(见图 5-4 图)。解 34ld为短管出流。故精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -

19、 - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答1110.7071002110.020.54ld0.70716. 如上题 ,当管嘴外空气压强为当地大气压强时,要求管嘴出流流速为30m/s。 此时静压箱内应保持多少压强？空气密度为1.2kg/m3。解 22ppvg0000appppp。即静压箱中相对压强为1.08kN/m2 17. 某恒温室采用多孔板送风,风道中的静压为200Pa,孔口直径为20mm,空气温度为20oC,8 .0。要求通风量为1m3/s。问需要布置多少孔口？解 在通风工程中 ,对

20、于多孔板送风,流量系数采用 0、 8 241p2200QA2g0.8(0.01)11.5 1041.2m3/s 1QnQ;411872()11.5 10QnQ个18. 水从 A 水箱通过直径为10cm 的孔口流入B 水箱 ,流量系数为0、62。设上游水箱的水面高程13Hm 保持不变。(1)B 水箱中无水时 ,求通过孔口的流量。(2)B 水箱水面高程22Hm 时,求通过孔口的流量。(3)A 箱水面压力为2000Pa,13Hm 时,而 B 水箱水面压力为0,22Hm 时,求通过孔口的流量。解 (1)221120.620.1233.72104QAgHgm3/s (2)221212 ()0.620.1

21、212.16 104QAg HHgm3/s 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答(3)2012 (3)(20)0.620.12(3.022)4vQAgg220.620.121.2022.36 104gm3/s 19. 如图示管路中输送气体,采用 U 形差压计测量压强差为hm 液体。试推导通过孔板的流量公式。解 122hpQAgAg式中h以米计 ,1为差压计用的液体容重。为流动气体的容重。20. 如上题图孔板流量计,输

22、送20oC 空气,测量100hmmH2O。62.0,100dmm,求Q。解 12hQAg210000.10.620.120.241.2gm3/s 21. 某 供 热 系 统 , 原 流 量 为0.005m3/s,总 水 头 损 失5hmH2O,现 在 要 把 流 量 增 加 到0.0085m3/s,试问水泵应供给多大压头。解 211fhS Q2222110.0085()5()14.450.0050ffQhhQmH2O 22. 两水池用虹吸管连通,上下游水位差2Hm,管长13lm,25lm,34lm,直径200dmm,上游水面至管顶高度1hm。已知026. 0,进口网5 .1(每个弯头 ),出口

23、0.1,求: (1)虹吸管中的流量; (2)管中压强最底点的位置及其最大负压值。解 写上、下游水面的能量方程: 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答2222212()(0.02102 1.51)15.222220.22lvvvlvvHdgggdgg220.1315215.215.2vHg20.13151.6vgm/s 220.21.65 104QA vm3/s 压强最低点在2l末端 ,则2220120(10 1.5

24、)222pllvvvhgdgg2081(12.50.02)10.1315 13.32.7520.2pvgm 23. 如图水泵抽水系统,管长、管径单位为m,给于图中 ,流量340 10Qm3/s,03.0。求:(1)吸水管及压水管的S 数。(2)求水泵所需水头。(3)绘制总水头线。解 (1)S 数: 12424208()8 (0.033.2)0.251180.25ldSdgg224242608()8 (0.031.7)0.221000.2ldSdgg222321212()2218 (40 10 )3.54hS QS QSSQm 203.5423.54HZhm 24. 有一简单并联管路如下图,总流

25、量380 10Qm3/s,02.0,求各管段的流量及两节点间的水头损失。第一支路1200dmm,1600lm,第二支路2200dmm,2360lm。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答解 12111SSS112425188 0.0260030900.2ldSdgg2224251880.0236018600.2ldSdgg111110.01820.02320.041455.54330961860S215820.041

26、4S节点间的水头损失225820.083.72hS Qm 113.720.03503090hQsm3/s 223.720.0451860hQsm3/s 校核120.08QQm3/s 25.三层供水管路 ,各管路的 S值皆为610s2/m5,层高均为5m。 设 a点的压力水头为20m,求1Q、2Q、3Q,并比较三流量 ,得出结论来。 (忽略 a 处流速水头 ) 解 211hS QH4181204.46 1010HQSm3/s 以二、三层楼分支点 ,分别写出能量方程,设分支点水头为1H,则对二层 : 2112HS Q; 121HQS对三层 : 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - -

27、 - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 流体力学习题解答211352HSQ; 13152HQS写上述分支点A 点的能量方程211235()HHS QQ2211231235()15()HHS QQS QQ上式代入2Q及3Q,则2111111111111155515152222HHHHHHHSSSSSSSS1111111(5)53(5)35152222222HHHHHHH11111(5)535335() 222244HHHHH平方2221111112235(5)353535(5)2()22424444HHHHHH化简得 :2211710350HH, 114Hm 428143.741010Qm3/s 413881594.52.12 1022 1010HQSm3/s 123Q QQ精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - - -