流體力學(xué)習(xí)題解答

1、2在現(xiàn)實(shí)生活中可視為牛頓流體的有水 和空氣 等。3流體靜壓力和流體靜壓強(qiáng)都是壓力的一種量度。它們的區(qū)別在于：前者是作用在某一面積上的總壓力；而后者是作用在某一面積上的平均壓強(qiáng)或某一點(diǎn)的壓強(qiáng)。4均勻流過(guò)流斷面上壓強(qiáng)分布服從于水靜力學(xué)規(guī)律。5和液體相比，固體存在著抗拉、抗壓和抗切三方面的能力。7流體受壓，體積縮小，密度增大 的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性 ；流體受熱，體積膨脹，密度減少 的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性 。8壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為流體的彈性模量 ，以來(lái)表示12液體靜壓強(qiáng)分布規(guī)律只適用于靜止、同種、連續(xù)液體。13靜止非均質(zhì)流體的水平面是等壓面，等密面和等溫面。14測(cè)壓管是一根玻璃直管或形管，一端連接在

2、需要測(cè)定的容器孔口上，另一端開口，直接和大氣相通。16作用于曲面上的水靜壓力的鉛直分力等于其壓力體內(nèi)的水重。17通過(guò)描述物理量在空間的分布來(lái)研究流體運(yùn)動(dòng)的方法稱為歐拉法。18 流線不能相交（駐點(diǎn)處除外），也不能是折線，因?yàn)榱鲌?chǎng)內(nèi)任一固定點(diǎn)在同一瞬間只能有一個(gè)速度向量，流線只能是一條光滑的曲線或直線。20液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是極不規(guī)則的，各部分流體相互劇烈摻混，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流。21由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯呐R界流速小于 由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯呐R界流速，其中稱為上臨界速度，稱為下臨界速度。23圓管層流的沿程阻力系數(shù)僅與雷諾數(shù)有關(guān)，且成反比，而和管壁粗糙無(wú)關(guān)。25紊流過(guò)渡區(qū)的阿里特蘇里公式為。26速度的大小、方

3、向或分布發(fā)生變化而引起的能量損失，稱為局部損失。29濕周是指過(guò)流斷面上流體和固體壁面接觸的周界。31串聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S等于各管段的阻抗疊加。32并聯(lián)管路總的綜合阻力系數(shù)S與各分支管綜合阻力系數(shù)的關(guān)系為。管嘴與孔口比較,如果水頭H和直徑d相同，其流速比V孔口/V管嘴等于,流量比Q孔口/Q管嘴等于。33不可壓縮流體的空間三維的連續(xù)性微分方程是。34即氣流速度與當(dāng)?shù)匾羲傧嗟?，此時(shí)稱氣體處于臨界狀態(tài)。36氣體自孔口、管路或條縫向外噴射 所形成的流動(dòng)，稱為氣體淹沒(méi)射流。37有旋流動(dòng)是指流體微團(tuán)的旋轉(zhuǎn)角速度在流場(chǎng)內(nèi)不完全為零 的流動(dòng)。38幾何相似是指流動(dòng)空間幾何相似。即形成此空間任意相應(yīng)兩線段夾角

4、相同，任意相應(yīng)線段長(zhǎng)度保持一定的比例 。39因次是指物理量的性質(zhì)和類別。因次分析法就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象中物理量的因次以及因次之間相互聯(lián)系的各種性質(zhì)的分析來(lái)研究現(xiàn)象相似性的方法。他是一方程式的因次和諧性為基礎(chǔ)的。二、判 斷 題3靜止液體自由表面的壓強(qiáng)，一定是大氣壓。錯(cuò)4靜止液體的自由表面是一個(gè)水平面，也是等壓面。對(duì)6當(dāng)相對(duì)壓強(qiáng)為零時(shí)，稱為絕對(duì)真空。錯(cuò)7某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓強(qiáng)時(shí)即稱該點(diǎn)產(chǎn)生真空。對(duì)8流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)通過(guò)空間點(diǎn)時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流體叫恒定流。對(duì)9恒定流時(shí)，流線隨的形狀不隨時(shí)間變化，流線不一定與跡線相重合。錯(cuò)10漸變流過(guò)水?dāng)嗝嫔蟿?dòng)水壓強(qiáng)的分布規(guī)律可近似地看作與靜水壓強(qiáng)分布

5、規(guī)律相同。對(duì) 14隨流動(dòng)雷諾數(shù)增大，管流壁面粘性底層的厚度也愈大。錯(cuò)15水泵的揚(yáng)程就是指它的提水高度。錯(cuò)16管嘴出流的局部水頭損失可有兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面出突然縮小產(chǎn)生的局部水頭損失。錯(cuò)17當(dāng)流速分布比較均勻時(shí)，則動(dòng)能修正系數(shù)的值接近于零。錯(cuò)18流速分布越不均勻，動(dòng)能修正系數(shù)的值越小。錯(cuò)21為了減少摩擦阻力，必須把物體做成流線型。錯(cuò)22在研究紊流邊界層的阻力特征時(shí)，所謂粗糙區(qū)是指粘性底層的實(shí)際厚度小于粗糙高度。對(duì)四、計(jì) 算 題2 有一矩形底孔閘門，高 m，寬 m，上游水深 m 下游水深m。試用圖解法及解析法求作用于閘門上的水靜壓力及作用點(diǎn)？ 解 kN 作用于閘門

6、中心 圖解 kN3 寬為1m，長(zhǎng)為AB的矩形閘門，傾角為，左側(cè)水深 m，右側(cè)水深 m。試用圖解法求作用于閘門上的水靜壓力及其作用點(diǎn)？ 解 壓強(qiáng)分布圖略，根據(jù)圖計(jì)算如下： kN m5 有一圓滾門，長(zhǎng)度 m，直徑 m，上游水深 m，下游水深m，求作用于圓滾門上的水平和鉛直分壓力。 解 kN kN6 一弧形閘門AB，寬 m，圓心角 ，半徑 m，閘門轉(zhuǎn)軸恰與水面齊平，求作用于閘門的水靜壓力及作用點(diǎn)。 解 kN kN kN7 油沿管線流動(dòng)，A斷面流速為2m/s，不計(jì)損失，求開口C管中的液面高度。 解 m/s 通過(guò)B斷面中心作基準(zhǔn)面，寫A、B兩斷面的能 能量方程： m8 用水銀比壓計(jì)量測(cè)管中水流，過(guò)流斷面

7、中點(diǎn)流速u如圖。測(cè)得A點(diǎn)的比壓計(jì)讀數(shù)mm汞柱。（1）求該點(diǎn)的流速u；（2）若管中流體是密度為g/cm3的油，仍不變，該點(diǎn)流速為若干，不計(jì)損失。 解 當(dāng)管中通水時(shí)： m/s當(dāng)管中通油時(shí)： m/s10 直徑為mm的管道在支承水平面上分支為mm的兩支管，A-A斷面壓強(qiáng)為kN/m2，管道流量m3/s，兩支管流量相等：（1）不計(jì)水頭損失，求支墩受水平推力。（2）水頭損失為支管流速水頭的5倍，求支墩受水平推力。不考慮螺栓連接的作用。 解 m/s m/s kN/m2寫能量方程式：kN當(dāng)記入損失時(shí)：kN/m2同理kN11油在管中以m/s的速度流動(dòng)，油的密度kg/m3，m，mm水銀壓差計(jì)測(cè)得cm，試求（1）油在

8、管中的流態(tài)？（2）油的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)？（3）若保持相同的平均流速反向流動(dòng)，壓差計(jì)的讀數(shù)有什何變化？ 解 （1）若為層流： m2/s校核是否為層流 所以為層流。（3）若倒流：則下端壓強(qiáng)大于上端壓強(qiáng)，仍為9cm。12油的流量cm3/s，流過(guò)直徑mm的細(xì)管，在m長(zhǎng)的管段兩端水銀壓差計(jì)讀數(shù)cm，油的密度kg/m3，求油的和值。 解 設(shè)若為層流 m/s m2/sPas驗(yàn)證：故為層流。13 水箱側(cè)壁接出一根由兩段不同的管徑所組成的管道。已知mm，mm，m，管道的當(dāng)量糙度mm，水溫為oC。若管道的出口流速m/s，求（1）水位H。（2）繪出總水頭線和測(cè)壓管水頭線。 解（1）m/s 由葉迪圖可知 ； m m ；

9、m（2）水頭線略。14 一隔板將水箱分為A、B兩格，隔板上有直徑mm的薄壁孔口，如題下圖，B箱底部有一直徑的圓柱形管嘴，管嘴長(zhǎng)m，A箱水深m恒定不變。（1）分析出流恒定條件（不變的條件）。（2）在恒定出流時(shí)，B箱中水深等于多少？（3）水箱流量為何值？ 解 （1）時(shí)，恒定不變。 （2），為管嘴出流，為空 孔口出流。取 m（3）m3/s15某誘導(dǎo)器的靜壓箱上裝有圓柱形管嘴，管徑為4mm，長(zhǎng)度mm，從管嘴入口到出口的局部阻力系數(shù)，求管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù)（見(jiàn)圖5-4圖）。解 為短管出流。故16 如上題，當(dāng)管嘴外空氣壓強(qiáng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)時(shí)，要求管嘴出流流速為30m/s。此時(shí)靜壓箱內(nèi)應(yīng)保持多少壓強(qiáng)？空氣

10、密度為kg/m3。解 。即靜壓箱中相對(duì)壓強(qiáng)為kN/m217 某恒溫室采用多孔板送風(fēng)，風(fēng)道中的靜壓為200Pa，孔口直徑為20mm，空氣溫度為oC，。要求通風(fēng)量為m3/s。問(wèn)需要布置多少孔口？解 在通風(fēng)工程中，對(duì)于多孔板送風(fēng)，流量系數(shù)采用0.8m3/s；18 水從A水箱通過(guò)直徑為10cm的孔口流入B水箱，流量系數(shù)為0.62。設(shè)上游水箱的水面高程m保持不變。 （1）B水箱中無(wú)水時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 （2）B水箱水面高程m時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 （3）A箱水面壓力為2000Pa，m時(shí)，而B水箱水面壓力為0，m時(shí)，求通過(guò)孔口的流量。 解 （1）m3/s （2）m3/s （3）m3/s19 如圖示管路

11、中輸送氣體，采用U形差壓計(jì)測(cè)量壓強(qiáng)差為m液體。試推導(dǎo)通過(guò)孔板的流量公式。 解 式中以米計(jì)，為差壓計(jì)用的液體容重。為流動(dòng)氣體的容重。20 如上題圖孔板流量計(jì)，輸送oC空氣，測(cè)量mmH2O。，mm，求Q。解 m3/s21 某供熱系統(tǒng)，原流量為m3/s，總水頭損失mH2O，現(xiàn)在要把流量增加到m3/s，試問(wèn)水泵應(yīng)供給多大壓頭。解 mH2O22 兩水池用虹吸管連通，上下游水位差m，管長(zhǎng)m，m，m，直徑mm，上游水面至管頂高度m。已知，進(jìn)口網(wǎng)（每個(gè)彎頭），出口，求： （1）虹吸管中的流量； （2）管中壓強(qiáng)最底點(diǎn)的位置及其最大負(fù)壓值。 解 寫上、下游水面的能量方程：m/sm3/s壓強(qiáng)最低點(diǎn)在末端，則m23 如圖水泵抽水系統(tǒng)，管長(zhǎng)、管徑單位為m，給于圖中，流量m3/s，。求：（1）吸水管及壓水管的S數(shù)。 （2）求水泵所需水頭。 （3）繪制總水頭線。解 （1）S數(shù)：mm24 有一簡(jiǎn)單并聯(lián)管路如下圖，總流量m3/s，求各管段的流量及兩節(jié)點(diǎn)間的水頭損失。第一支路mm，m，第二支路mm，m。 解 節(jié)