流體力學(xué)第五章習(xí)題答案12頁

1、第五章習(xí)題答案選擇題（單選題）5.1 速度，長度，重力加速度的無量綱集合是：（b）（a）；（b）；（c）；（d）。5.2 速度，密度，壓強的無量綱集合是：（d）（a）；（b）；（c）；（d）。5.3 速度，長度，時間的無量綱集合是：（d）（a）；（b）；（c）；（d）。5.4 壓強差，密度，長度，流量的無量綱集合是：（d）（a）；（b）；（c）；（d）。5.5 進行水力模型實驗，要實現(xiàn)明渠水流的動力相似，應(yīng)選的相似準(zhǔn)則是：（b）（a）雷諾準(zhǔn)則；（b）弗勞德準(zhǔn)則；（c）歐拉準(zhǔn)則；（d）其他。5.6 進行水力模型實驗，要實現(xiàn)有壓管流的動力相似，應(yīng)選的相似準(zhǔn)則是：（a）（a）雷諾準(zhǔn)則；（b）弗勞德準(zhǔn)

2、則；（c）歐拉準(zhǔn)則；（d）其他。5.7 雷諾數(shù)的物理意義表示：（c）（a）粘滯力與重力之比；（b）重力與慣性力之比；（c）慣性力與粘滯力之比；（d）壓力與粘滯力之比。5.8 明渠水流模型實驗，長度比尺為4，模型流量應(yīng)為原型流量的：（c）（a）1/2；（b）1/4；（c）1/8；（d）1/32。5.9 壓力輸水管模型實驗，長度比尺為8，模型水管的流量應(yīng)為原型輸水管流量的：（c）（a）1/2；（b）1/4；（c）1/8；（d）1/16。5.10 假設(shè)自由落體的下落距離s與落體的質(zhì)量m、重力加速度g及下落時間t有關(guān)，試用瑞利法導(dǎo)出自由落體下落距離的關(guān)系式。解： ；有量綱關(guān)系：可得：；答：自由落體下落

3、距離的關(guān)系式為。5.11水泵的軸功率與泵軸的轉(zhuǎn)矩、角速度有關(guān)，試用瑞利法導(dǎo)出軸功率表達式。解： 令量綱：；可得：，答：軸功率表達式為。5.12水中的聲速與體積模量和密度有關(guān)，試用瑞利法導(dǎo)出聲速的表達式。解： 量綱：；有 其中為無量綱系數(shù)。答：聲速的表達式為。5.13受均布載荷的簡支梁最大撓度與梁的長度，均布載荷的集度和梁的剛度有關(guān)，與剛度成反比，試用瑞利法導(dǎo)出最大撓度的關(guān)系式。解： 為系數(shù)。量綱：；有 可得：，答：最大撓度的關(guān)系式為。5.14薄壁堰溢流，假設(shè)單寬流量與堰上水頭、水的密度及重力加速度有關(guān)，試用瑞利法求流量的關(guān)系式。解： 量綱：；故有 答：流量的關(guān)系式為。5.15已知文丘里流量計喉

4、管流速與流量計壓強差、主管直徑、喉管直徑、以及流體的密度和運動黏度有關(guān)，試用定理證明流速關(guān)系式為證明： 選擇基本量 則：解得： ，5.16球形固體顆粒在流體中的自由降落速度與顆粒的直徑、密度以及流體的密度、動力黏度、重力加速度有關(guān)，試用定理證明自由沉降速度關(guān)系式證明： 取基本量為 則：；量綱關(guān)系： 即 5.17圓形空口出流的流速與作用水頭、空口直徑、水的密度和動力黏度、重力加速度有關(guān)，試用定理推導(dǎo)空口流量公式。解： 取基本量為 則：；有量綱關(guān)系： 即 可見，孔口出流的流速系數(shù)與及有關(guān)。答：空口流量公式為。5.18用水管模擬輸油管道。已知輸油管直徑500mm，管長100mm，輸油量0.1，油的運

5、動黏度為15010-6。水管直徑25mm，水的運動黏度為1.0110-6。試求：（1）模型管道的長度和模型的流量；（2）如模型上測得的壓強差=2.35cm水柱，輸油管上的壓強差是多少？解： ；以雷諾數(shù)準(zhǔn)則設(shè)計實驗。 （m）（l/s）（m）答：（1）模型管道的長度m，模型的流量L/s；（2）如模型上測得的壓強差=2.35cm水柱，輸油管上的壓強差m。5.19為研究輸水管道上直徑600mm閥門的阻力特性，采用直徑300mm，幾何相似的閥門用氣流做模型實驗。已知輸水管道的流量為0.283，水的運動黏度為=110-6，空氣的運動黏度為=1.610-5。試求模型的氣流量。解： 以雷諾準(zhǔn)則，則有 （m3/

6、s）答：模型的氣流量m3/s。5.20 為研究汽車的動力特性，在風(fēng)洞中進行模型實驗。已知汽車高=1.5m，行車速度=108，風(fēng)洞風(fēng)速=45，測得模型車的阻力=1.4kN，試求模型車的高度及汽車受到的阻力。解： 風(fēng)洞實驗可選用雷諾準(zhǔn)則，即 （m）（kN）另：，在阻力平方區(qū)。則有，即（m）即能滿足阻力自模擬條件。答：模型車的高度m，汽車受到的阻力為kN。5.21為研究風(fēng)對高層建筑物的影響，在風(fēng)洞中進行模型實驗，當(dāng)風(fēng)速為9時，測得迎風(fēng)面壓強為42，背風(fēng)面壓強為20，試求溫度不變，風(fēng)速增至12時，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓強。解： 或 可算得，風(fēng)速增至km/h時。迎風(fēng)面的壓強 （pa）背風(fēng)面的壓強 （pa）5

7、.22一潮汐模型，按弗勞德準(zhǔn)則設(shè)計，長度比尺=2000，問原型中的一天，相當(dāng)于模型時間是多少？解： 由弗勞德準(zhǔn)則 （s）（min）（h）答：原型中的一天，相當(dāng)于模型時間是小時。5.23防浪堤模型實驗，長度比尺為40，測得浪壓力為130N，試求作用在原型防浪堤上的浪壓力。解： 對防浪堤問題的模型研究可用弗勞德準(zhǔn)則。，作用壓力 （kN）答：作用在原型防浪堤上的浪壓力為kN。5.24溢流壩泄流實驗，原型壩的泄流量為120，實驗室可供實驗用的最大流量為0.75，試求允許最大長度比尺；如在這樣的模型上測得某一作用力為2.8N，原型相應(yīng)的作用力是多少？解： 最大允許的以弗勞德準(zhǔn)則 作用壓力 （kN）答：允許最大長度比尺為；原型相應(yīng)的作用力是kN。5.25 采用長度比尺=20的模型，做弧形閘門閘下泄流實驗，由模型測得：下游收縮斷面的平均速度=2，流量=35，水流